[其他]含鉛易切削鋼的熔煉和鑄錠方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86100140
• 申請日: 1986-01-06
• 公開（公告）號: CN86100140B
• 公開（公告）日: 1987-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 潘家澄;陳宏彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海冶金研究所
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;C22C33/04
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 沈德新,季良赳

本發(fā)明是一種制造含鉛的鐵基合金熔煉和鑄錠方法，可熔煉和鑄成含鉛易切削鋼。

含鉛易切削鋼是制造手表零件的重要材料。這種材料要求鉛在鋼中彌散分布以得到優(yōu)異的切削性能。制造含鉛易切削鋼的方法，特別是往鋼中加鉛的方法各不相同。眾所周知，鉛在固態(tài)鋼中無溶解度。而且鉛、鐵二者比重相差甚大，要使鉛在鋼中均勻彌散分布比較困難。美國、日本、西德、瑞典各國研究過各種不同的鋼中加鉛方法制造含鉛易切削鋼。美國專利US3671224中使用的方法是，將盛滿鋼水的盛鋼桶放在一個中間容器中，脫氣，加鉛并用大功率感應電磁攪拌線圈進行攪拌，使鋼液成分均勻而制造含鉛易切削鋼;聯(lián)邦德國專利公開說明書DE2056550中使用的方法是，澆鋼時在中注管旁邊通過一臺連續(xù)加鉛設備將鉛絲按一定工藝條件送入鋼液澆注制造成含鉛易切削鋼。這些方法中，有的采用了充氣加壓加鉛，但是它們都是爐外處理方法。用這些方法制造含鉛易切削鋼，所用設備復雜，工藝要求較高。

本發(fā)明的目的是，提供一種簡單、有效的熔煉和鑄錠方法。利用一定外壓力下鉛在鋼液中有一定溶解度的原理，將氮氣或氬氣等惰性氣體充入爐體中以抑制熔煉中加入的鉛的沸騰，使一定量的鉛溶于液態(tài)鋼中，澆注凝固制成含鉛易切削鋼。

以鐵-鉛平衡相圖可知，鉛不溶于固態(tài)鐵。但是用間接平衡法測得1600℃時鉛在鐵中的溶解度重量百分比為0.25%。由此可知在一定的平衡壓力下鉛在液態(tài)鐵中有一定的溶解度。然而鉛的蒸氣壓隨溫度上升而急劇增加，也就是在煉鋼的溫度下鉛已達到沸騰而逸出鋼液。為了抑制鉛的沸騰，本發(fā)明在從熔煉加鉛前至澆注鋼錠冷卻的整個過程中，在爐體內(nèi)充氣加壓，使鉛在熔煉時溶解于鋼液中，而澆注時，隨著鋼液的冷卻凝固，因鉛在固態(tài)鋼中無溶解度，鉛就以細小顆粒狀析出并高度均勻彌散分布在鋼中。當充氣壓力為2-8大氣壓時，析出的鉛粒直徑大部分小于10微米，最大直徑不超過20微米。所充氣體可以是氮氣或氬氣或其它惰性氣體。

本發(fā)明熔煉方法制造的易切削鋼，其化學成分重量百分比為，碳：0.90-1.10;硅：0.2-0.4;錳：0.4-0.6;硫：不大于0.05;磷：不大于0.01;鉛：0.18-0.25;其余為鐵，含氧量小于30ppm。鋼中鉛的分布均勻。用背散射電子成像技術觀察，鋼中鉛以彌散狀態(tài)分布，沒有鉛的宏觀偏析。經(jīng)過加工成手表的條軸和擺軸，結果表明鋼的易切削性能優(yōu)異。

圖1是二個實施例的熔煉設備圖。

一個實施例是，將工業(yè)純鐵作原料，由裝料漏斗〔6〕裝入真空感應爐的燒結三氧化二鋁坩堝〔3〕中，關閉漏斗，打開球閥〔20〕，由真空泵〔22〕抽真空。當爐體〔14〕中氣壓優(yōu)于10^-1乇時，中頻發(fā)電機〔1〕供電，感應線圈〔2〕加熱熔化原料。然后，通過加料轉盤〔4〕將事先裝在盤中的石墨碳粒加入液態(tài)鋼中增碳，氮氣經(jīng)閥門〔12〕、降壓閥〔11〕由開關〔9〕充入爐體內(nèi)，使爐內(nèi)氣壓升至2-8大氣壓再轉動加料盤〔4〕將事先裝在盤中的電解錳、硫化鐵以及工業(yè)純鉛粒加入液鋼中，在煉鋼溫度1600-1650℃下保持1-10分鐘，待鋼液成分充分均勻后，由澆注冒口〔15〕澆入鋼?！?6〕中。鋼液冷凝后便得到成分重量百分比濃度為，碳：0.90-1.10;硅：0.2-0.4;錳：0.4-0.6;硫：不大于0.05;磷：不大于0.01;鉛：0.18-0.25;其余為鐵。含氧量小于30ppm的鋼錠〔17〕。最后，打開放氣閥〔10〕開啟爐體取出鋼錠。

另一個實施例是，將上述方法中的氮氣改成氬氣充入爐體內(nèi)，使爐內(nèi)氣壓升至2-8大氣壓。其它工藝過程均與實施例一中相同。

圖1中的〔5〕是觀察孔;〔7〕是真空壓力表;〔8〕是壓力防爆閥;〔13〕是氮氣或氬氣鋼瓶;〔18〕是支架〔19〕的上底板，〔21〕是支架的下底板;〔22〕是真空泵;〔23〕是真空規(guī);〔24〕是真空測量計。