[發明專利]一種控制中低硫低氧鋼中硫化錳形態的方法

在審

• 申請號: 201710415390.2
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107312907A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 田俊;王德永;屈天鵬;蘇麗娟;王慧華;徐周;鄂欣蕊;張敏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06;B22D7/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒,孫周強

技術領域

本發明涉及一種控制中低硫低氧鋼中硫化錳形態的方法。

背景技術

為了提高鋼的切削性能，通常在鋼中添加S元素，即硫系易切削鋼。硫系易切削鋼是易切削鋼中產量最大、用途最廣的一種，占整個易切削鋼產量的90%以上，已廣泛應用于汽車零部件，家用電器，精密儀器、儀表等領域。與普通鋼相比，用它加工的產品，表面光潔度好，刀具磨損小、壽命長，能耗低。據統計，機械加工成本占零件制造成本的比例可達40%～60%。因此，提高和改善鋼的切削性能，能極大地降低產品成本和加工過程的能耗。

硫系易切削鋼按鋼中硫含量不同可分為低硫鋼、中硫鋼和高硫鋼。鋼中S≤0.025%為低硫鋼，S=0.1～0.3%為高硫鋼，其它為中硫鋼。一般低硫鋼中Mn/S控制在25以上，高硫鋼Mn/S控制在3～5之間。硫系易切削鋼中硫化物主要以MnS形式存在，在切削加工過程中，MnS起到斷屑和潤滑作用，從而改善鋼的切削性能，降低刀具磨損。然而，在軋制過程中，MnS會沿軋制方向拉伸變形，變形后的MnS會嚴重損害鋼的橫向沖擊韌性，使材料力學性能呈各向異性。為了同時保證鋼的切削性能和各向同性，對硫化物形態進行合理控制是硫系易切削鋼生產領域的關鍵核心問題。

根據MnS在鋼鑄態中的形態及分布可分為三類：鋼中[O]＞0.02%時為Ⅰ類MnS，呈球狀，分散分布；鋼中[O]＜0.01%時為Ⅱ類MnS，呈枝晶狀，沿晶界分布；[O]含量進一步降低時為Ⅲ類MnS，呈塊狀，不規則分布。Ⅰ類MnS對鋼的力學性能影響較小，Ⅱ類和Ⅲ類MnS對鋼的力學性能影響較大（主要是降低橫向沖擊韌性）。為了獲得高的純凈度，從而保證高的疲勞性能，通常鋼中[O]都很低，故低氧鋼中MnS主要是Ⅱ類和Ⅲ類。因此為了消除或降低低氧鋼中MnS對力學性能的不利影響，就有必要對鋼中MnS進行變性處理。

發明內容

本發明旨在提供一種控制中低硫低氧鋼中硫化錳形態的方法。通過在鋼中添加一定數量的Mg、Ca合金元素，使鋼中硫化物以Mg-Al-O或者Mg-Ca-Al-O氧化物為核心形核析出；同時鋼中MnS變性為Mg-Mn-S或者Ca-Mn-S或者Ca-Mg-Mn-S復合硫化物；提高硫化物的高溫抗變形能力，在保證鋼的切削性能的同時改善鋼的橫向沖擊韌性。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種控制中低硫低氧鋼中硫化錳形態的方法，包括以下步驟，調節鋼液中溶解氧質量百分數小于0.001%；然后加入鎂元素、鈣元素，調節鋼液中鎂的質量百分數為0.001～0.02%，調節鋼液中鈣的質量百分數為0.001～0.02%；最后無氧澆注，完成中低硫低氧鋼中硫化錳形態的控制。

本發明還公開了一種硫化錳形態可控制的中低硫低氧鋼澆注液的制備方法，包括以下步驟，調節鋼液中溶解氧質量百分數小于0.001%；然后加入鎂元素、鈣元素，調節鋼液中鎂的質量百分數為0.001～0.02%，調節鋼液中鈣的質量百分數為0.001～0.02%；得到硫化錳形態可控制的中低硫低氧鋼澆注液。

本發明還公開了一種硫化錳形態可控制的中低硫低氧鋼澆注液，所述硫化錳形態可控制的中低硫低氧鋼澆注液的制備方法包括以下步驟，調節鋼液中溶解氧質量百分數小于0.001%；然后加入鎂元素、鈣元素，調節鋼液中鎂的質量百分數為0.001～0.02%，調節鋼液中鈣的質量百分數為0.001～0.02%；得到硫化錳形態可控制的中低硫低氧鋼澆注液。

本發明還公開了一種硫化錳形態可控制中低硫低氧鋼錠的制備方法，包括以下步驟，調節鋼液中溶解氧質量百分數小于0.001%；然后加入鎂元素、鈣元素，調節鋼液中鎂的質量百分數為0.001～0.02%，調節鋼液中鈣的質量百分數為0.001～0.02%；最后無氧澆注，冷卻固化制備硫化錳形態可控制中低硫低氧鋼錠。

本發明還公開了一種硫化錳形態可控制中低硫低氧鋼錠，所述硫化錳形態可控制中低硫低氧鋼錠的制備方法包括以下步驟，調節鋼液中溶解氧質量百分數小于0.001%；然后加入鎂元素、鈣元素，調節鋼液中鎂的質量百分數為0.001～0.02%，調節鋼液中鈣的質量百分數為0.001～0.02%；最后無氧澆注，冷卻固化制備硫化錳形態可控制中低硫低氧鋼錠。