一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法
2023-09-18 07:05:35
一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法。在不改變現有生產條件的前提下，無需添加其他合金元素，通過控制鋼中全氧含量為150～200ppm、結晶器水流量為1700～1900L/min、二冷區比水量為0.7～0.9L/kg、加熱爐溫度為1230～1280℃、開軋溫度為1100～1130℃、終軋溫度為1050～1120℃等措施，解決了現有技術中低碳高硫易切削鋼由於硫化物形態差導致切削性能差的問題。本發明生產的易切削鋼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，面積佔比≥1.1％，長寬比≥10的硫化物佔25％以下。
【專利說明】一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於易切削鋼領域，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】
[0002]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。易切削鋼由於具有良好的綜合力學性能、高的加工效率和低的加工成本，廣泛應用於切削加工量大、自動化程度高的汽車、家電、儀器等行業中。
[0003]硫系易切削鋼應用最廣，佔我國易切削鋼總量的90%。硫主要以硫化物的形式分布於易切削鋼中，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。
[0004]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採用模鑄生產易切削鋼，通過添加Te元素來提高切削性能，其不足在於生產成本較高，且開軋溫度高達1200~1250°C，不適合車間生產。專利CN102816979B採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，採用Al脫氧會形成Al2O3夾雜，影響切削性能。本發明採用小方坯連鑄，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】
[0005]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於硫化物形態差導致切削性能差的問題。
[0006]本發明提供的技術方案為:
[0007]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:
[0008](I)電爐終點碳含量控制在0.03~0.05%，出鋼溫度為1610~1640°C。採用留洛出鋼，出鋼過程中按序加入1.5~2.5kg/1娃猛、10~15kg/t低碳猛鐵、10~13kg/t硫鐵礦、I~2kg/t磷鐵礦進行合金化,加入6~8kg/t專用合成洛及I~2kg/t石灰造洛。
[0009](2)精煉渣中TFe含量為3~5%，精煉後期向鋼水中餵入80~100米硫磺包芯線。出鋼前鋼水中游離氧含量控制在50~lOOppm，出鋼鋼水溫度為1560~1590°C。
[0010](3)連鑄採用易切削鋼專用保護渣，結晶器水流量為1700~1900L/min，二冷區採用噴霧冷卻，比水量為0.7~0.9L/kg，拉速為2.0~2.6m/min。[0011](4)加熱爐溫度為1230~1280°C，保溫0.5~1.5h。開軋溫度為1100~1130?,終軋溫度為1050~1120°C，斯太爾摩線冷卻速度為0.5~1.5K/s。
[0012]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。
[0013]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140mmX 140mm。
[0014]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。
[0015]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> 3 μ m，單位面積個數> 1000個/mm2，面積佔比> 1.1%，長寬比≥10的硫化物佔25%以下。
[0016]本發明中工藝參數的技術原理:
[0017]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，因此對於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，不利於切削加工；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。由於成品碳含量的要求範圍較窄，為避免後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。
[0018]精煉出鋼時游離氧需控制在50~lOOppm，有利於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、0)複合夾雜物，該類夾雜物在高溫下塑性差，在熱軋過程中變形困難，使盤條中的複合夾雜物呈紡錘形。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。
[0019]由於精煉渣氧化性較高，精煉渣中TFe含量控制在3~5%，從而保證鋼中全氧含量在所要求範圍內。
[0020]結晶器水流量控制在1700~1900L/min，較低的水流量可以減少鑄坯表層激冷層厚度，使鑄坯表層硫化物尺寸細小的區域減少，改善成品盤條表層的切削性能及表面光潔度。
[0021]硫化物直徑與冷卻速度成反比，將二冷區比水量控制在0.7~0.9L/kg，採用低的冷卻速度可以顯著提高硫化物的尺寸大小，從而改善成品盤條的切削性能，而冷卻強度過低會造成漏鋼，影響生產效率。
[0022]開軋溫度為1100~1130°C，終軋溫度為1050~1120°C，在該溫度範圍內MnS的相對塑性較低，在軋制過程中變形小，使成品盤條中的MnS呈紡錘形。
[0023]易切削鋼中大量Mn與S相結合生成MnS，固溶在基體中的Mn較少，導致其淬透性很低，採用0.5~1.5K/s的冷卻速度不僅能形成鐵素體+珠光體組織，還能使熱軋態盤條的硬度在合適的範圍，從而有利於切削加工。
[0024]本發明的優點在於:
[0025](I)本發明冶煉的易切削鋼中不含Pb元素，減少了對環境的汙染，無需添加其他合金元素，節約了成本；[0026](2)在不改變原有生產條件的情況下，通過控制鋼中氧含量、連鑄冷卻工藝及熱軋加熱工藝，使鋼中硫化物呈大尺寸的紡錘形態；
[0027](3)採用本發明生產的易切削鋼中珠光體含量為4~7%，布氏硬度為120~130，硬度適中；
[0028](4)採用本發明生產的易切削鋼中硫化物平均直徑> 3 μ m，單位面積個數> 1000個/mm2，面積佔比≥1.1 %，長寬比≥10的硫化物佔25 %以下；
[0029](5)採用本發明生產的易切削鋼切削加工性能優異，並且加工成的零件表面光潔
度高,適合大批量生產。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明易切削鋼鑄坯中硫化物的形態圖；
[0031]圖2為本發明易切削鋼盤條的金相組織圖；
[0032]圖3為本發明易切削鋼盤條中硫化物的形態圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。
[0034]實施例1
[0035]本發明提供的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:
[0036](I)電爐終點碳含量為0.05%，出鋼溫度為1625°C。採用留渣出鋼，出鋼過程中按序加入230kg娃猛、1500kg低碳猛鐵、1000kg硫鐵礦、180kg磷鐵礦進行合金化,加入700kg專用合成渣及IOOkg石灰造渣。
[0037](2)精煉渣中TFe含量為4%，精煉後期向爐內餵入80米硫磺包芯線。出鋼前鋼水中游離氧含量為70ppm，出鋼鋼水溫度為1570°C。
[0038](3)連鑄採用易切削鋼專用保護渣，結晶器水流量為1800L/min，二冷區採用噴霧冷卻，比水量為0.9L/kg，拉速為2.5m/min。
[0039](4)加熱爐溫度為1250°C，保溫lh。開軋溫度為1120°C，終軋溫度為1055°C，斯太爾摩線冷卻速度為0.8K/s。
[0040]實施例2
[0041]本發明提供的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:
[0042](I)電爐終點碳含量為0.05%，出鋼溫度為1620°C。採用留渣出鋼，出鋼過程中按序加入220kg娃猛、1500kg低碳猛鐵、I IOOkg硫鐵礦、200kg磷鐵礦進行合金化，加入700kg專用合成渣及120kg石灰造渣。
[0043](2)精煉渣中TFe含量為4%，精煉後期向爐內餵入100米硫磺包芯線。出鋼前鋼水中游離氧含量為90ppm，出鋼鋼水溫度為1570°C。
[0044](3)連鑄採用易切削鋼專用保護渣，結晶器水流量為1750L/min，二冷區採用噴霧冷卻，比水量為0.8L/kg，拉速為2.4m/min。
[0045](4)加熱爐溫度為1240°C，保溫lh，開軋溫度為1110°C，終軋溫度為1050°C，斯太爾摩線冷卻速度為0.7K/S。
[0046]實施例3[0047]本發明提供的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:
[0048](I)電爐終點碳含量為0.04%，出鋼溫度為1630°C。採用留渣出鋼，出鋼過程中按序加入220kg娃猛、1500kg低碳猛鐵、1000kg硫鐵礦、180kg磷鐵礦進行合金化,加入700kg專用合成渣及IOOkg石灰造渣。
[0049](2)精煉渣中TFe含量為4%，精煉後期向爐內餵入100米硫磺包芯線。出鋼前鋼水中游離氧含量為60ppm，出鋼鋼水溫度為1570°C。
[0050](3)連鑄採用易切削鋼專用保護渣，結晶器水流量為1750L/min，二冷區採用噴霧冷卻，比水量為0.8L/kg，拉速為2.4m/min。
[0051](4)加熱爐溫度為1250°C，保溫0.8h。開軋溫度為1120°C，終軋溫度為1060°C，斯太爾摩線冷卻速度為0.7K/s。
[0052]表1易切削鋼實施例的化學成分(wt.% )
[0053]
【權利要求】
1.一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其特徵在於，其生產步驟為: (1)電爐終點碳含量控制在0.03~0.05%，出鋼溫度為1610~1640°C ;採用留渣出鋼，出鋼過程中按序加入1.5~2.5kg/t娃猛、10~15kg/t低碳猛鐵、10~13kg/t硫鐵礦、I~2kg/t磷鐵礦進行合金化,加入6~8kg/t專用合成洛及I~2kg/t石灰造洛； (2)精煉渣中TFe含量為3~5%，精煉後期向鋼水中餵入80~100米硫磺包芯線；出鋼前鋼水中游離氧含量控制在50~lOOppm，出鋼鋼水溫度為1560~1590°C ； (3)連鑄採用易切削鋼專用保護渣，結晶器水流量為1700~1900L/min，二冷區採用噴霧冷卻，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°C，保溫0.5~1.5h ;開軋溫度為1100~1130°C，終軋溫度為1050~1120°C，斯太爾摩線冷卻速度為0.5~1.5K/s。
2.如權利要求1所述的一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其特徵在於:中間包成品樣的全氧含量控制在150~200ppm。
3.如權利要求1所述的一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其特徵在於:鑄還尺寸為140mmX 140mm。
4.如權利要求 1所述的一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其特徵在於:熱軋態盤條的布氏硬度為120~130。
5.如權利要求1所述的一種硫化物形態優異的低碳高硫易切削鋼的生產方法，其特徵在於:生產的熱軋態盤條中硫化物具有以下性質:平均直徑> 3 μ m，單位面積個數> 1000個/mm2，面積佔比≥1.1%，長寬比≥10的硫化物佔25%以下。
【文檔編號】C22C38/60GK103966531SQ201410178495
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】曹理強, 賀瑩瑩, 李鴻友, 麻晗 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司