[發明專利]一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法

有效

• 申請號: 201410178495.7
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103966531A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 曹理強;賀瑩瑩;李鴻友;麻晗
• 申請（專利權）人: 江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于易切削鋼領域，特別涉及一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法。

背景技術

隨著機械加工零件的自動化程度增加，對加工材料切削性能的要求也在不斷提高。易切削鋼由于具有良好的綜合力學性能、高的加工效率和低的加工成本，廣泛應用于切削加工量大、自動化程度高的汽車、家電、儀器等行業中。

硫系易切削鋼應用最廣，占我國易切削鋼總量的90％。硫主要以硫化物的形式分布于易切削鋼中，硫化物夾雜對切削性能有著非常重要的影響。在切削過程中，硫化物作為應力集中源，起到割斷集體連續性的作用，顯著提高了車屑的斷屑性，同時其潤滑作用能夠減少刀具磨損，提高刀具的使用壽命。球形或紡錘形硫化物對切削性能的改善最為明顯，然而在熱軋過程中硫化物容易沿著軋制方向伸長，對切削性能不利，另外還使鋼的橫向力學性能明顯降低。

為了改善硫系易切削鋼的切削性能，需要控制鋼中硫化物的形態為球形或紡錘形。國內專利大多為通過添加碲、鋯、稀土和鈦等元素以改善切削性能。專利CN102676955采用模鑄生產易切削鋼，通過添加Te元素來提高切削性能，其不足在于生產成本較高，且開軋溫度高達1200～1250℃，不適合車間生產。專利CN102816979B采用中方坯連鑄生產易切削鋼，成本較高，且轉爐冶煉時鋼水過氧化嚴重，采用Al脫氧會形成Al₂O₃夾雜，影響切削性能。本發明采用小方坯連鑄，不添加其他合金元素，通過優化生產工藝來控制鋼中硫化物的形態，生產出表面光潔度高、切削性能優異的易切削鋼，節約了成本，具有極佳的經濟效益。

發明內容

本發明旨在提供一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，通過控制鋼中氧含量、連鑄冷卻工藝及熱軋加熱工藝，解決現有技術中低碳高硫易切削鋼由于硫化物形態差導致切削性能差的問題。

本發明提供的技術方案為：

一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其步驟為：

(1)電爐終點碳含量控制在0.03～0.05％，出鋼溫度為1610～1640℃。采用留渣出鋼，出鋼過程中按序加入1.5～2.5kg/t硅錳、10～15kg/t低碳錳鐵、10～13kg/t硫鐵礦、1～2kg/t磷鐵礦進行合金化，加入6～8kg/t專用合成渣及1～2kg/t石灰造渣。

(2)精煉渣中TFe含量為3～5％，精煉后期向鋼水中喂入80～100米硫磺包芯線。出鋼前鋼水中游離氧含量控制在50～100ppm，出鋼鋼水溫度為1560～1590℃。

(3)連鑄采用易切削鋼專用保護渣，結晶器水流量為1700～1900L/min，二冷區采用噴霧冷卻，比水量為0.7～0.9L/kg，拉速為2.0～2.6m/min。

(4)加熱爐溫度為1230～1280℃，保溫0.5～1.5h。開軋溫度為1100～1130℃，終軋溫度為1050～1120℃，斯太爾摩線冷卻速度為0.5～1.5K/s。

一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其中間包成品樣的全氧含量控制在150～200ppm。

一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其鑄坯尺寸為140mm×140mm。

一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其熱軋態盤條的布氏硬度為120～130。

一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其熱軋態盤條中硫化物具有以下性質：平均直徑≥3μm，單位面積個數≥1000個/mm²，面積占比≥1.1％，長寬比≥10的硫化物占25％以下。

本發明中工藝參數的技術原理：

良好的硬度及其金相組織是使切削性能提高的重要影響因素，因此對于低碳高硫易切削鋼要求成品碳含量控制在0.05～0.10％。過高的碳含量，易切削鋼中珠光體含量增加，鋼的強度和硬度增加，不利于切削加工；碳含量過低時，易切削鋼中珠光體含量減少，鋼的強度和硬度降低，切削加工時易粘刀、不容易斷屑。由于成品碳含量的要求范圍較窄，為避免后續精煉和連鑄過程中的增碳，因此需要將電爐終點碳含量控制在0.03～0.05％，在精煉過程中不使用電石脫氧。

精煉出鋼時游離氧需控制在50～100ppm，有利于在鋼水凝固早期形成大量的Mn-Fe-O系氧化物顆粒，這些氧化物構成硫化物形核的異質核心，促進硫化物析出，形成(Mn、Fe)(S、O)復合夾雜物，該類夾雜物在高溫下塑性差，在熱軋過程中變形困難，使盤條中的復合夾雜物呈紡錘形。但是氧濃度過高會增加連鑄過程的難度，降低鑄坯表面質量，使鑄坯缺陷增加。