[發明專利]一種鋇合金處理的非調質鋼硫化物夾雜控制方法

有效

• 申請號: 201710640647.4
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107557531B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 王啟丞;王忠英;陳子坤;王前
• 申請（專利權）人: 安徽鋼研新材料科技有限公司
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06;C21C7/068;C21C7/10
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本申請提供一種鋇合金處理的非調質鋼硫化物夾雜控制方法，采用鋇合金對Al₂O₃夾雜進行變性，在提高鋼水潔凈度的同時，使殘余Al₂O₃以彌散均勻狀態分布，并作為后續硫化物夾雜物形成的核心，通過Al、Ba、S含量的控制、加入時間和方法的控制，實現非調質鋼硫含量在0.04?0.06%的情況下，連鑄實現8爐連澆，硫化物夾雜粗系≤2.0級，細系≤3.0級。

技術領域

本發明涉及到非調質鋼生產過程中改善切削性能的硫化物夾雜的組成、形態和分布的控制，屬于鋼鐵冶金領域的精煉夾雜物控制技術。

背景技術

微合金非調質鋼是一種理想的節約能源、節約資源的經濟型新材料，符合鋼鐵產業發展政策要求，具有廣闊的經濟、社會效益和市場前景。其用途十分廣泛，主要用于制造各類汽車、工程機械曲軸、連桿、傳動軸、轉向節等工件。汽車用非調質鋼可降低能耗和成本，減少調質過程中淬火引起的變形開裂，并可實現輕量化。近年來，隨著我國汽車產量和汽車保有量的增加，節能減排的壓力迅速增大。但我國汽車用非調質鋼應用還不普及，非調質鋼僅占汽車用特鋼的7％，而日本則占33％。在我國能源緊缺的現狀并順應國際發展趨勢的情況下，擴展非調質鋼在我國工業中應用具有重要意義。

德國、瑞典和日本等幾個國家率先在非調質鋼研究與應用方面取得了較好的成果。20世紀80年代我國開始進入研發非調質鋼的行列，但在標準水平和鋼材質量的穩定性等方面，與日、德等國有明顯差距，影響了非調質鋼的推廣和應用。

為提高汽車用非調質鋼的切削加工性能，鋼中加入適量的硫(一般為0.035％～0.08％)，可以促進產品切削加工時斷屑，延長切削刀具的使用壽命，提高產品表面光潔度，改善鋼材機加工性能。然而鋼中硫化物在軋制變形以后易生成細長條狀的硫化錳，引起鋼材力學性能的各向異性，因此合理控制鋼中硫化物的析出，使其具有合適的形態、尺寸、數量以及分布，對提高非調質鋼等高品質鋼的綜合性能有著重要意義，硫化物的形態控制也是冶金行業致力解決的難點問題之一。鈣處理含硫非調質鋼是目前研究最多并且也是工業生產中最常用的方法。但目前含硫非調質鋼中硫化物形態和尺寸的控制手段有限，相關的機理研究也缺乏深度。因此，汽車用含硫微合金非調質鋼凝固過程硫化物控制技術的研發具有廣闊的市場前景和巨大的社會效益。

目前圍繞控制鋼中硫化物的形態和尺寸開展的主要研究工作，一是通過加入硫化物形成元素來控制硫化物的形態，二是通過控制作為硫化物析出核心的氧化物使硫化物細小、分散析出。不同的研究者從不同的角度對此問題開展了一系列研究，研究了硫化物的形成機理以及不同工藝因素對鋼中硫化物形態的影響。

鋼水加鈣處理使硫化物夾雜變性來改善鋼材質量的方法已在煉鋼生產中被廣泛使用。文獻7進行了鈣處理改性硫化物形態的工業對比試驗研究，對棒材中硫化物的形態、成分類型進行了定量統計分析。結果表明：鈣處理能夠使鋼中形成更多的復合硫化物，提高了硫化物中的鈣含量，從而明顯降低了硫化物的長寬比。同時，通過研究發現提高Mn/S有利于改善鑄態和棒材中硫化物的分布均勻性；隨著Mn/S的提高有利于硫化物的球化或紡錘化控制，實驗條件下Mn/S應控制在40左右。

《鎂和鎂鈣處理對非調質鋼中硫化物形態的影響》研究了鎂處理和鎂鈣復合處理對非調質鋼中硫化物的形態、尺寸和分布的影響，表明變質處理使鑄態硫化物由II類向III類和I類轉變，改善了硫化物的分布，但尺寸有所增大。

北京科技大學學報刊登的《稀土在鋼中的作用規律與最佳控制》研究稀土變質硫化物表明，為了得到高質量的稀土處理鋼，必須控制鋼中合適的RE/s比值的范圍。內蒙古科技大學學報刊登的《稀土缽鎂復合變質劑對55400鋼中夾雜物的影響》利用RE-Mg復合變質處理含硫鋼發現，夾雜物尺寸明顯變小，分布均勻，長條狀易變形的MnS夾雜物被尺寸小、呈球形并彌散分布的稀土、鎂復合夾雜物所取代。鋼中粗系硫化物級別明顯減小，細系硫化物級別有所增大，鋼中較大夾雜物變質為細小的夾雜物，鋼中夾雜物尺寸得到很大改善。