一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法。在不改變現(xiàn)有生產(chǎn)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(jié)晶器水流量為1700～1900L/min、二冷區(qū)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(xiàn)有技術(shù)中低碳高硫易切削鋼由于硫化物形態(tài)差導(dǎo)致切削性能差的問題。本發(fā)明生產(chǎn)的易切削鋼熱軋態(tài)盤條中硫化物具有以下性質(zhì)：平均直徑≥3μm，單位面積個數(shù)≥1000個/mm2，面積占比≥1.1％，長寬比≥10的硫化物占25％以下。
【專利說明】一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于易切削鋼領(lǐng)域，特別涉及一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的
生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[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。易切削鋼由于具有良好的綜合力學(xué)性能、高的加工效率和低的加工成本，廣泛應(yīng)用于切削加工量大、自動化程度高的汽車、家電、儀器等行業(yè)中。
[0003]硫系易切削鋼應(yīng)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(yīng)力集中源，起到割斷集體連續(xù)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(xué)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(tài)為球形或紡錘形。國內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)成本較高，且開軋溫度高達1200~1250°C，不適合車間生產(chǎn)。專利CN102816979B采用中方坯連鑄生產(chǎn)易切削鋼，成本較高，且轉(zhuǎn)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(fā)明采用小方坯連鑄，不添加其他合金元素，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝來控制鋼中硫化物的形態(tài)，生產(chǎn)出表面光潔度高、切削性能優(yōu)異的易切削鋼，節(jié)約了成本，具有極佳的經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)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(xiàn)有技術(shù)中低碳高硫易切削鋼由于硫化物形態(tài)差導(dǎo)致切削性能差的問題。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0007]一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)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。采用留洛出鋼，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~lOOppm，出鋼鋼水溫度為1560~1590°C。
[0010](3)連鑄采用易切削鋼專用保護渣，結(jié)晶器水流量為1700~1900L/min，二冷區(qū)采用噴霧冷卻，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(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)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(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其鑄坯尺寸為140mmX 140mm。
[0014]一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其熱軋態(tài)盤條的布氏硬度為 120 ~130。
[0015]一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其熱軋態(tài)盤條中硫化物具有以下性質(zhì):平均直徑> 3 μ m，單位面積個數(shù)> 1000個/mm2，面積占比> 1.1%，長寬比≥10的硫化物占25%以下。
[0016]本發(fā)明中工藝參數(shù)的技術(shù)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(xù)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(gòu)成硫化物形核的異質(zhì)核心，促進硫化物析出，形成(Mn、Fe) (S、0)復(fù)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(fù)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(zhì)量，使鑄坯缺陷增加。
[0019]由于精煉渣氧化性較高，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范圍內(nèi)。
[0020]結(jié)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(qū)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(qū)比水量控制在0.7~0.9L/kg，采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(chǎn)效率。
[0022]開軋溫度為1100~1130°C，終軋溫度為1050~1120°C，在該溫度范圍內(nèi)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(jié)合生成MnS，固溶在基體中的Mn較少，導(dǎo)致其淬透性很低，采用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(tài)盤條的硬度在合適的范圍，從而有利于切削加工。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0025](I)本發(fā)明冶煉的易切削鋼中不含Pb元素，減少了對環(huán)境的污染，無需添加其他合金元素，節(jié)約了成本；[0026](2)在不改變原有生產(chǎn)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(tài)；
[0027](3)采用本發(fā)明生產(chǎn)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)采用本發(fā)明生產(chǎn)的易切削鋼中硫化物平均直徑> 3 μ m，單位面積個數(shù)> 1000個/mm2，面積占比≥1.1 %，長寬比≥10的硫化物占25 %以下；
[0029](5)采用本發(fā)明生產(chǎn)的易切削鋼切削加工性能優(yōu)異，并且加工成的零件表面光潔
度高,適合大批量生產(chǎn)。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明易切削鋼鑄坯中硫化物的形態(tài)圖；
[0031]圖2為本發(fā)明易切削鋼盤條的金相組織圖；
[0032]圖3為本發(fā)明易切削鋼盤條中硫化物的形態(tài)圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。
[0034]實施例1
[0035]本發(fā)明提供的一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)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。采用留渣出鋼，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%，精煉后期向爐內(nèi)喂入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)連鑄采用易切削鋼專用保護渣，結(jié)晶器水流量為1800L/min，二冷區(qū)采用噴霧冷卻，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(fā)明提供的一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)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。采用留渣出鋼，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%，精煉后期向爐內(nèi)喂入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)連鑄采用易切削鋼專用保護渣，結(jié)晶器水流量為1750L/min，二冷區(qū)采用噴霧冷卻，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(fā)明提供的一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)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。采用留渣出鋼，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%，精煉后期向爐內(nèi)喂入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)連鑄采用易切削鋼專用保護渣，結(jié)晶器水流量為1750L/min，二冷區(qū)采用噴霧冷卻，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(xué)成分(wt.% )
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，其生產(chǎn)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 ;采用留渣出鋼，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~lOOppm，出鋼鋼水溫度為1560~1590°C ； (3)連鑄采用易切削鋼專用保護渣，結(jié)晶器水流量為1700~1900L/min，二冷區(qū)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°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(quán)利要求1所述的一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:中間包成品樣的全氧含量控制在150~200ppm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:鑄還尺寸為140mmX 140mm。
4.如權(quán)利要求 1所述的一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:熱軋態(tài)盤條的布氏硬度為120~130。
5.如權(quán)利要求1所述的一種硫化物形態(tài)優(yōu)異的低碳高硫易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:生產(chǎn)的熱軋態(tài)盤條中硫化物具有以下性質(zhì):平均直徑> 3 μ m，單位面積個數(shù)> 1000個/mm2，面積占比≥1.1%，長寬比≥10的硫化物占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(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)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