CN108342664B - 一种高碳硫系易切削钢及其生产方法 - Google Patents

一种高碳硫系易切削钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高碳硫系易切削钢及其生产方法，所述高碳硫系易切削钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.43～0.48%，Mn：0.60～0.90%，Si：0.18～0.30%，S≥0.040%，P≤0.025%，Al：0.012～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质；生产方法包括转炉冶炼、一次LF炉精炼、RH炉精炼、二次LF炉精炼、板坯连铸、铸坯供轧工序。本发明通过转炉工艺生产高碳硫系易切削钢，工艺流程的优化保证了含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布，同时保证了含硫钢的低氧含量、高洁净度和高均匀性，满足了生产高品质高碳硫系易切削钢的要求，保证了最终产品的优良性能，有效地降低了生产成本。

Description

一种高碳硫系易切削钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高碳硫系易切削钢及其生产方法。
背景技术
易切削钢主要供车床进行高速切削制作机械零部件用的钢。其特点是硫、磷含量较一般碳素钢高出数倍，由于硫、磷含量的增加，提高了钢的易切削性能，因而大大提高机床的切削速度。随着制造业的快速发展，国内数控车床的使用量逐年上升，易切削钢的使用前景良好。易切削钢可分为硫系、铅系、钙系等类型。近年来随着全球对环保意识的提高，相对环保的硫系易切削钢用量越来越大。
易切削钢是世界三大难以连铸的钢种之一，氧化物、硅酸盐类等夹杂物需在LF精炼前期去除；增S过程控制难度大，硫线吸收不稳定；钢液粘度大，流动性差，连铸水口结瘤严重；铸坯裂纹敏感性高。
目前国内外易切削钢主要采用电弧炉熔炼+二次精炼+连铸工艺进行生产，采用转炉技术相对较少。查阅现有技术中采用转炉工艺制备含硫钢的资料，制得的铸坯表面质量较差，硫收得率相对较低，特别是整支钢锭硫纵向分布不均，直接影响产品的使用性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高碳硫系易切削钢；同时本发明还提供了一种高碳硫系易切削钢的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高碳硫系易切削钢，所述高碳硫系易切削钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.43～0.48%，Mn：0.60～0.90%，Si：0.18～0.30%，S≥0.040%，P≤0.025%，Al：0.012～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述高碳硫系易切削钢S含量为0.040～0.070%。
本发明还提供了一种高碳硫系易切削钢的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、一次LF炉精炼、RH炉精炼、二次LF炉精炼、板坯连铸、铸坯供轧工序。
本发明所述转炉冶炼工序，采用高拉碳+渣洗工艺，转炉冶炼终点C≥0.10%。
本发明所述转炉冶炼工序，出钢1/4时开始加料，加料顺序：增碳剂、顶渣、砂铝脱氧剂0.8～1.2kg/t钢、硅锰合金、硅铁合金，出钢完毕加石灰1.6～2.5kg/t钢；所述顶渣为石灰1.6～2.5kg/t钢+预熔型精炼渣4.0～5.0kg/t钢。
本发明所述一次LF炉精炼工序，采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样使用喂线机喂入铝线，加铝线段0.4-0.6kg/t钢对顶渣充分脱氧，分两批加入造渣料石灰2.4-3.0kg/t钢，加入萤石1.0-3.0kg/t钢调渣，造白渣，确保精炼终渣碱度2.5～3.0，FeO≤1%；合金化后加入硅钙线0.5-0.8kg/t钢。加入铝线为脱除钢中的氧，加入铝线段为脱除渣中的氧。
本发明所述RH炉精炼工序，RH炉精炼真空度≤133Pa，真空保持时间≥15min，去除夹杂和H等气体。
本发明所述二次LF炉精炼工序，进站喂入硫磺包芯线，吸收率按80%计算，钢水硫含量按中上限控制，加入量为0.35-0.72kg/t钢，喂硫磺包芯线过程中底吹氩气关闭，喂入硫磺包芯线速度按0.34-0.43kg/s控制。
本发明所述板坯连铸工序，所述板坯连铸工序，采用30-40℃高过热度，拉速为0.65-0.75m/min，二冷水使用弱冷，使用高碳硫系易切削钢专用保护渣。
本发明所述铸坯供轧工序，铸坯必须热装，直接装加热炉，严禁下线。
本发明生产过程中使用物料成分组成及含量如下：
表1 增碳剂成分组成及含量
表2 石灰成分组成及含量
表3 预熔型精炼渣成分组成及含量
表4 钢砂铝成分组成及含量
表5 铝线成分组成及含量
表6 铝线段成分组成及含量
表7 萤石颗粒成分组成及含量
表8 硅钙线成分组成及含量
表9 硫磺包芯线成分组成及含量
表10 高碳硫系易切削钢专用保护渣成分组成及含量
本发明高碳硫系易切削钢产品的标准参考：GB T711-2017；检测方法参考GB/T10561-2005。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过转炉工艺生产高碳硫系易切削钢，通过工艺流程的优化，保证了含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布，又保证了含硫钢的低氧含量、高洁净度和高均匀性，满足了生产高品质高碳硫系易切削钢的要求，保证了最终产品的优良性能，有效地降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例1含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布显微组织图；
图2为实施例2含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布显微组织图；
图3为实施例3含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例高碳硫系易切削钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.43%，Mn：0.90%，Si：0.18%，S：0.070%，P：0.025%，Al：0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例高碳硫系易切削钢生产方法包括转炉冶炼、一次LF炉精炼、RH炉精炼、二次LF炉精炼、板坯连铸、铸坯供轧工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：采用高拉碳+渣洗工艺，转炉冶炼终点C：0.10%，出钢1/4时开始加料，加料顺序：增碳剂、顶渣（石灰1.6kg/t钢+预熔型精炼渣4.0kg/t钢）、砂铝脱氧剂0.8kg/t钢、硅锰合金、硅铁合金，出钢完毕加石灰1.6kg/t钢；
（2）一次LF炉精炼工序：采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样使用喂线机喂入铝线，加铝线段0.60kg/t钢对顶渣充分脱氧，分两批加入造渣料石灰2.4kg/t钢，加入萤石1.0kg/t钢调渣，造白渣，确保精炼终渣碱度2.5，FeO：1%；合金化后加入硅钙线0.5kg/t钢；
（3）RH炉精炼工序：RH炉精炼真空度133Pa，真空保持时间15min；
（4）二次LF炉精炼工序：进站喂入硫磺包芯线0.35kg/t钢，喂硫磺包芯线过程中底吹氩气关闭，喂入硫磺包芯线速度按0.34kg/s控制；
（5）板坯连铸工序：采用30℃高过热度，拉速为0.75m/min，二冷水使用弱冷，使用高碳硫系易切削钢专用保护渣；
（6）铸坯供轧工序：铸坯必须热装，严禁下线，直接装加热炉，经济效益10万元/年以上。
本实施例依据GB/T 10561-2005检验标准，含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布显微组织图见图1，评级为A3.0。
实施例2
本实施例高碳硫系易切削钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.48%，Mn：0.60%，Si：0.30%，S：0.040%，P：0.015%，Al：0.012%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例高碳硫系易切削钢生产方法包括转炉冶炼、一次LF炉精炼、RH炉精炼、二次LF炉精炼、板坯连铸、铸坯供轧工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：采用高拉碳+渣洗工艺，转炉冶炼终点C：0.18%，出钢1/4时开始加料，加料顺序：增碳剂、顶渣（石灰2.5kg/t钢+预熔型精炼渣5.0kg/t钢）、砂铝脱氧剂1.2kg/t钢、硅锰合金、硅铁合金，出钢完毕加石灰2.5kg/t钢；
（2）一次LF炉精炼工序：采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样使用喂线机喂入铝线，加铝线段0.50kg/t钢对顶渣充分脱氧，分两批加入造渣料石灰3.0kg/t钢，加入萤石3.0kg/t钢调渣，造白渣，确保精炼终渣碱度3.0，FeO：0.7%；合金化后加入硅钙线0.8kg/t钢；
（3）RH炉精炼工序：RH炉精炼真空度125Pa，真空保持时间20min；
（4）二次LF炉精炼工序：进站喂入硫磺包芯线0.72kg/t钢，喂硫磺包芯线过程中底吹氩气关闭，喂入硫磺包芯线速度按0.43kg/s控制；
（5）板坯连铸工序：采用40℃高过热度，拉速为0.65m/min，二冷水使用弱冷，使用高碳硫系易切削钢专用保护渣；
（6）铸坯供轧工序：铸坯必须热装，严禁下线，直接装加热炉，经济效益10万元/年以上。
本实施例依据GB/T 10561-2005检验标准，含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布显微组织图见图2，评级为A2.5。
实施例3
本实施例高碳硫系易切削钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.45%，Mn：0.75%，Si：0.23%，S：0.055%，P：0.010，Al：0.025%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例高碳硫系易切削钢生产方法包括转炉冶炼、一次LF炉精炼、RH炉精炼、二次LF炉精炼、板坯连铸、铸坯供轧工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：采用高拉碳+渣洗工艺，转炉冶炼终点C：0.25%，出钢1/4时开始加料，加料顺序：增碳剂、顶渣（石灰2.0kg/t钢+预熔型精炼渣4.5kg/t钢）、砂铝脱氧剂1.0kg/t钢、硅锰合金、硅铁合金，出钢完毕加石灰2.0kg/t钢；
（2）一次LF炉精炼工序：采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样使用喂线机喂入铝线，加铝线段0.40kg/t钢对顶渣充分脱氧，分两批加入造渣料石灰2.7kg/t钢，加入萤石2.0kg/t钢调渣，造白渣，确保精炼终渣碱度2.7，FeO：0.5%；合金化后加入硅钙线0.65kg/t钢；
（3）RH炉精炼工序：RH炉精炼真空度100Pa，真空保持时间30min；
（4）二次LF炉精炼工序：进站喂入硫磺包芯线0.53kg/t钢，喂硫磺包芯线过程中底吹氩气关闭，喂入硫磺包芯线速度按0.38kg/s控制；
（5）板坯连铸工序：采用35℃高过热度，拉速为0.70m/min，二冷水使用弱冷，使用高碳硫系易切削钢专用保护渣；
（6）铸坯供轧工序：铸坯必须热装，严禁下线，直接装加热炉，经济效益10万元/年以上。
本实施例依据GB/T 10561-2005检验标准，含硫易削钢中硫化物夹杂的细小、弥散分布显微组织图见图3，评级为A3.0。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种高碳硫系易切削钢，其特征在于，所述高碳硫系易切削钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.43～0.48%，Mn：0.60～0.90%，Si：0.18～0.30%，S≥0.040%，P≤0.025%，Al：0.012～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质；所述高碳硫系易切削钢由下述方法生产：包括转炉冶炼、一次LF炉精炼、RH炉精炼、二次LF炉精炼、板坯连铸、铸坯供轧工序；所述一次LF炉精炼工序，采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样使用喂线机喂入铝线，加铝线段0.4-0.6kg/t钢对顶渣充分脱氧，分两批加入造渣料石灰2.4-3.0kg/t钢，加入萤石1.0-3.0kg/t钢调渣，造白渣，确保精炼终渣碱度2.5～3.0，FeO≤1%；合金化后加入硅钙线0.5-0.8kg/t钢。
2.根据权利要求1所述的一种高碳硫系易切削钢，其特征在于，所述高碳硫系易切削钢S含量为0.040～0.070%。
3.基于权利要求1或2所述的一种高碳硫系易切削钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括转炉冶炼、一次LF炉精炼、RH炉精炼、二次LF炉精炼、板坯连铸、铸坯供轧工序；所述一次LF炉精炼工序，采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样使用喂线机喂入铝线，加铝线段0.4-0.6kg/t钢对顶渣充分脱氧，分两批加入造渣料石灰2.4-3.0kg/t钢，加入萤石1.0-3.0kg/t钢调渣，造白渣，确保精炼终渣碱度2.5～3.0，FeO≤1%；合金化后加入硅钙线0.5-0.8kg/t钢。
4.根据权利要求3所述的一种高碳硫系易切削钢的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，采用高拉碳+渣洗工艺，转炉冶炼终点C≥0.10%。
5.根据权利要求3所述的一种高碳硫系易切削钢的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，出钢1/4时开始加料，加料顺序：增碳剂、顶渣、砂铝脱氧剂0.8～1.2kg/t钢、硅锰合金、硅铁合金，出钢完毕加石灰1.6～2.5kg/t钢；所述顶渣为石灰1.6～2.5kg/t钢+预熔型精炼渣4.0～5.0kg/t钢。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的一种高碳硫系易切削钢的生产方法，其特征在于，所述RH炉精炼工序，RH炉精炼真空度≤133Pa，真空保持时间≥15min。
7.根据权利要求3-5任意一项所述的一种高碳硫系易切削钢的生产方法，其特征在于，所述二次LF炉精炼工序，进站喂入硫磺包芯线0.35-0.72kg/t钢，喂硫磺包芯线过程中底吹氩气关闭，喂入硫磺包芯线速度按0.34-0.43kg/s控制。
8.根据权利要求3-5任意一项所述的一种高碳硫系易切削钢的生产方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，采用30-40℃高过热度，拉速为0.65-0.75m/min，二冷水使用弱冷，使用高碳硫系易切削钢专用保护渣。
9.根据权利要求3-5任意一项所述的一种高碳硫系易切削钢的生产 方法，其特征在于，所述铸坯供轧工序，铸坯必须热装，直接装加热炉，严禁下线。
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