CN109055853B - 一种低碳硫系易切削窄带钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于板带钢生产技术领域，具体涉及一种低碳硫系易切削窄带钢及其生产方法。低碳硫系易切削窄带钢，其特征在于，钢水中的碳氧积控制ω[C]·ω[O]≤6.5×10‑4。本发明还提供低碳硫系易切削窄带钢的生产方法。将钢水中的碳氧积控制ω[C]·ω[O]≤6.5×10‑4情况下，就可以避免铸坯皮下气泡的产生，提高铸坯表面质量。精炼过程中采用喂Ca线的方式对钢水进行脱氧，脱氧生成的CaO夹杂尺寸细小，有利于生成纺锤形的MnS，提高钢材的切削性。同时解决了连铸水口结瘤问题、结晶器卷渣问题、连铸漏钢问题、硫及氧含量控制问题、轧材开裂问题。

Description

一种低碳硫系易切削窄带钢及其生产方法
技术领域
本发明属于板带钢生产技术领域，具体涉及一种低碳硫系易切削窄带钢及其生产方法。
背景技术
易切削钢是在钢中含有一定数量的硫、磷、铅、钙、硒、碲等一种或几种元素，而具有良好的被切削加工性能的一类钢种，硫系易切削钢占易切削钢总产量的90％，硫系易切削钢是通过在钢中生成大量的MnS夹杂而达到提高切削性的效果，低碳硫系易切削窄带钢主要用于冷轧后制造钥匙等须切削加工的零部件，用以制作对尺寸精度和光洁度要求严格，对机械性能要求相对较低的产品。
目前的易切削钢生产工艺中，为了提高钢材的切削性能，普遍采用提高钢水中氧含量的方法，控制钢水中溶解氧含量在50～200ppm,使钢水在凝固过程中生成大量的MnO夹杂，MnO夹杂又能成为MnS夹杂的形核核心，有利于生成纺锤形MnS夹杂，提高钢材的切削性。
低碳硫系易切削窄带钢SUM23HS的典型成份如下表所示：
C Si Mn P S
≤0.09 ≤0.05 1.1～1.4 0.03～0.09 0.25～0.4
从中可看出低碳硫系易切削窄带钢具有高氧、低碳、含少量或基本不含脱氧元素的特点。连铸过程中，钢液凝固过程由于选分结晶的原因,碳、氧元素不断在凝固前沿的钢液中富集，由于氧含量高的特点，该钢种易发生铸坯皮下气泡缺陷，一般认为，铸坯皮下气泡是由于碳─氧反应生成的气体未得到充分上浮而产生的，但众多研究均未对皮下气泡的产生进行定量分析，对需将钢水中的碳氧积控制在什么范围内才不会发生铸坯皮下气泡缺陷没有进行研究。
低碳硫系易切削窄带钢成份中的碳、硅均很低，如何对该钢种进行脱氧，并将钢水中氧含量控制在合适的范围，也是该钢种生产中的一个难点，目前有的钢厂采用铝、硅、锰对钢水进行脱氧，但由于锰的脱氧能力弱，为控制钢水中溶解氧含量在50～200ppm范围内，需添加适量的硅或铝进行脱氧，由此生成的硅酸盐或铝酸盐脱氧产物属于硬质夹杂，且尺寸较大，对钢材的切削性有害，需开发出有利于提高钢材的切削性能又能精确控制钢水氧位的脱氧工艺。
《复吹转炉钢水终点碳氧积的控制》(《炼钢》第26卷第4期，2010年8月)针对梅山钢铁公司炼钢厂两座150t转炉冶炼终点钢水碳氧积波动幅度过大的问题,从热力学和动力学角度分析了终点钢水碳氧积的影响因素,结果发现底吹、炉底厚度、终点枪位是造成碳氧积波动大的主要原因,采取控制措施后,碳氧积控制在0.0022～0.0028,波动范围明显变小。
《首钢京唐降低转炉终点碳氧积控制技术》(《中国冶金》第25卷第7期，2015年7月)通过热力学分析及统计回归分析的方法,找出了降低转炉碳氧积的显著影响因素,通过试验确定了有效降低转炉终点碳氧积的控制技术。研究结果表明:将转炉出钢温度从1682℃降到1676℃,炉底残厚和底吹流量分别控制在600～700mm和800～1000m～3/h,且保持稳定的炉型结构,首钢京唐2号转炉实现了将转炉全炉役的终点碳氧积控制在0.0023,达到了国内领先水平；转炉终点碳氧积的降低,实现了每炉钢节省合金铝铁88.5kg,每年可降低成本1610万元,创下了较大的经济效益。
《莱钢顶底复吹转炉碳氧积稳定控制技术研究》(《山东冶金》2015年12月)通过改进底吹透气砖工艺设计、开发新型转炉溅渣工艺、优化转炉智能炼钢及底吹模型等,实现复吹转炉碳氧积的降低并稳定控制在较低水平；利用激光测厚仪对炉型进行监控,确保炉型稳定,防止碳氧积波动；利用静止脱碳技术进一步降低碳氧积。工艺实施后,1#3#120t转炉碳氧积控制在0.0025,4#脱磷炉碳氧积控制在0.0023；4座转炉终渣平均全铁含量由14.38％降为12.83％,吹炼终点钢水氧含量平均由520×10-6降为450×10-6,长寿转炉碳氧积稳定控制技术年直接经济效益2390.04万元。
以上技术均是通过优化转炉操作工艺来达到降低转炉冶炼终点钢水碳氧积含量的目的，在保持钢水中适当碳含量的情况下，能保持钢时中较低的氧含量，可达到减少转炉出钢过程中脱氧合金消耗的效果。但仅研究了在转炉冶炼过程中如何降低钢水的碳氧积，对在连铸过程中，需将钢水中的碳氧积控制在什么范围内才不会发生铸坯皮下气泡缺陷没有进行研究。
低碳硫系易切削窄带钢的高氧、高硫特征使该钢和炉渣润湿性好，易出现结晶器卷渣现象，形成大量表面及皮下缺陷，甚至造成漏钢；高硫钢的连铸及轧制过程中也易产生裂纹；生产中还需设计针对该钢种的特殊生产工艺。
发明内容
为了解决以上技术的不足，本发明提供一种低碳硫系易切削窄带钢及其生产方法。
本发明提供一种低碳硫系易切削窄带钢，其特征在于，钢水中的碳氧积控制ω[C]·ω[O]≤6.5×10-4。
碳氧积为：钢水中碳的质量百分含量([C])和氧的质量百分含量([O])的乘积。
优选的，低碳硫系易切削窄带钢，其特征在于，低碳硫系易切削窄带钢为SUM23HS，其典型成份如下所示：C≤0.09％，Si≤0.05，Mn 1.1～1.4％，P 0.03-0.09％,S 0.25～0.4％，均为重量百分比。
优选的，钢种化学成分为：C 0.03-0.06％，Si 0.01-0.05％，Mn 1.30-1.40％，P0.04-0.06％，S 0.28-0.32％，均为重量百分比。
钢水中碳氧积的控制：
连铸过程中，随着钢水凝固过程的进行，由于选分结晶的原因,树枝晶间液相中的碳、氧逐渐富集，当碳、氧富集到一定程度时，超出碳一氧平衡值，就会发生碳氧反应，生成CO气体,为了抑制碳氧反应的发生，必须将碳氧积控制在小于某一数值下；
根据生产中的经验总结发现，若铸坯断面规格在(160～200)mm×(200～360)mm范围内，且在有结晶器电磁搅拌的情况下，钢水中的碳氧积控制ω[C]·ω[O]≤6.5×10-4情况下，就可以避免铸坯皮下气泡的产生。
本发明还提供低碳硫系易切削窄带钢的脱氧方法，包括下列步骤：
为避免硅酸盐或铝酸盐脱氧产物等硬质夹杂对钢材的切削性能的影响，不使用硅和铝对钢水进行脱氧，采用喂钙线对钢水进行脱氧，并且必须是喂完钙线至少4分钟之后才对钢水进行增硫操作，以防止未反应完全的钙与硫反应生成CaS而堵塞水口。
优选的，钙线的喂入量按下式计算：
L钙线＝m钢水×([O]检测-[O]目标)×10×2.5/(η×q1)
式中L钙线为需喂入的钙线量(米)，m钢水为：钢水重量(吨)，[O]检测为通过定氧检测出的钢水中溶解氧含量(％)，[O]目标为钢水中溶解氧目标含量(％)，η为钙的回收率，q1为每米钙线中的钙含量(kg)。
本发明还提供针对电炉冶炼—LF精炼—连铸—窄带线流程生产低碳硫系易切削窄带钢的详细生产工艺，包括：
1)冶炼工艺流程
电炉冶炼—LF精炼—连铸—缓冷。
2)钢种化学成分
表1
本发明还提供低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，包括下列步骤：
1)配料
入炉原料结构见表2，入炉原料包括铁水、废钢和硫铁合金。
表2入炉原料结构
料型 铁水 硫铁合金 废钢
配比 ≥68％ 1.5kg～2.25kg/吨原料 其余
铁水、废钢和硫铁合金的百分含量总和为100％。均为重量百分比或重量比。
2)电炉冶炼
2.1:冶炼过程主要进行脱碳和升温，适度脱磷。
2.2:出钢条件为：
终点C≤0.04％，P≤0.06％，残余元素含量符合标准要求；
出钢温度1680～1720℃。
2.3:钢包合金化：电炉出钢至1/5时，随钢流加入硅钙钡进行脱氧，硅钙钡加入量为1.5～3kg/吨钢；随后随钢流加入低碳锰铁、磷铁进行合金化，低碳锰铁的加入量为：13～14kg/吨钢，磷铁的加入量为：0.8～1.2kg/吨钢，电炉出钢过程中不要加含铝的合金。
2.4:电炉出钢过程控制流入钢包内的电炉渣含量小于1kg/吨钢。
2.5:电炉放钢加入渣料：每炉钢随钢流加入200～400kg轻烧白云石，300～500kg硅灰石。
3)LF精炼炉冶炼
A:进站大氩气搅拌后，取一次样全分析，精炼过程中控制精炼炉渣碱度1.3～1.5，控制炉渣黏度在0.01～0.03N·s·m-2；若精炼炉渣黏度不能满足埋弧要求，加适量镁砂、萤石调节炉渣黏度。
调整炉渣黏度至合适值后，从钢包底部吹入的氩气能在钢包顶渣中保存较长时间，熔渣的液膜能隔离气泡而形成泡沫渣，能大大增加熔渣的高度，能把通电电弧全部埋至钢包顶渣中，可提高电弧的加热效率。目前在炼钢生产中，由于生产成本的限制，还无法进行精炼渣黏度的在线检测，精炼工人需通过肉眼观察炉渣的流动状态和炉渣对低吹氩气的裹挟程度来判断黏度是否合适。精炼操作工人需通过肉眼观察炉渣的流动状态和埋弧效果，若炉渣偏稀，则加适量镁砂，若炉渣偏粘，则加适量萤石，调整至发泡后炉渣的高度在500～600mm范围之内。
精炼渣的目标成分控制范围为：CaO:30～40％,SiO2:25～30％,MgO:20～30％,Al2O3≤5％,T.Fe:2～4％。
在实验室中采用旋转柱法测试LF精炼渣的黏度，其方法为：将耐高温的转子浸没在高温精炼渣中匀速转动，而盛放精炼渣的坩埚静止不动，于是在转子和坩埚内壁之间存在速度梯度，在精炼渣内部产生了内摩擦力，通过测量转子的粘滞力矩计算出炉渣的黏度，计算式为：
η＝[M(1/r2-1/R2)]/(4πhω)
式中，η为精炼渣的黏度(N·s·m-2)；M为力矩(N·m)；r,R为同轴内外柱体的半径(m)；h为内柱体浸入液体的深度(h)；ω为转动柱体的角速度(rad/s)。
B：精炼过程中采用纯钙线脱氧，控制钢水中氧位在60～150ppm,炉渣中FeO含量在2～4％,为达到以上效果，钢水进站后测温定氧，根据钢水氧位含量计算钙线喂入量，采用式①计算钢水的目标氧位ω[O]目标，采用式②计算钙线喂入量L钙线。
ω[C]·ω[O]目标≤6.5×10-4 ①
L钙线＝m钢水×(ω[O]检测-ω[O]目标)×10×2.5/(η×q1) ②
式①、②中ω[C]为钢水终点碳含量，L钙线为需喂入的钙线量(米)，m钢水为：钢水重量(吨)，ω[O]检测为通过定氧检测出的钢水中溶解氧含量(％)，ω[O]目标为钢水中溶解氧目标含量(％)，η为钙的回收率，q1为每米钙线中的钙含量(kg)。
C:精炼中后期，采用硫铁合金或硫线给钢水增硫，按照硫全回收将硫配至0.32％，增硫的时机至少是喂入钙线5分钟以后。
D:精炼期间不要加铝的合金或包芯线。
E:LF炉处理后，取样全分析作为熔炼成品分析结果，软吹氩时间不小于15分钟，软吹氩时严禁钢水裸露和大氩气量搅拌降温。氩气量控制在50～80NL/min。
4)连铸
A:中间包烘烤良好并保持清洁，烘烤温度≥1100℃。
B:结晶器侵入式水口插入钢水液面120～140mm。铸坯断面规格160～200mm×200～360mm，连铸机配备结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌。
C:结晶器对弧、水口对中符合要求，结晶器振动参数推荐使用：频率100-150c/min,振幅±2.5-3.5mm，偏斜率0.1-0.3；结晶器电磁搅拌参数推荐使用：电流300-450A,频率2-4Hz。
D:做好全程保护浇注，中间包液面≥700mm，结晶器液面波动范围±2mm。
E:采用低碳高硫钢连铸保护渣，保护渣烘烤温度>100℃,烘烤时间>1小时。低碳高硫钢连铸保护渣采用现有技术。优选的，采用品川公司供应的低碳高硫钢专用连铸保护渣。
F:钢种液相线温度按照1510～1518℃，中包过热度按20～30℃目标控制，
G:拉速控制：
180mm×220mm坯型按照0.90～1.00m/min控制，目标速度0.90m/min，165mm×320mm坯型按照0.65～0.8m/min控制，目标速度0.7m/min，二冷配水采用超弱冷，二冷配水量为0.25～0.4kg水/吨钢。
超弱冷：指在连铸二次冷却过程中，采用很弱的冷却能力对钢坯进行冷却的方式，其中足辊段的配水量为：0.08～0.16kg水/吨钢，二冷一区的配水量为：0.06～0.08kg水/吨钢，二冷二区的配水量为：0.02～0.03kg水/吨钢，二冷三区的配水量为：0.04～0.05kg水/吨钢，二冷四区的配水量为：0.01～0.02kg水/吨钢，二冷五区的配水量为：0kg水/吨钢。H:铸坯进拉矫机温度920～975℃。
I:铸坯采用堆垛缓冷，缓冷时间大于24h。
优选的，步骤1)所述的硫铁合金牌号为：FeS40，含硫量为35～45％，硫铁合金加入量为：1.5kg～2.25kg/吨钢。
优选的，步骤1)所述的铁水和废钢中砷的质量百分含量需小于0.008％、铜的质量百分含量需小于0.05％,无其他成分要求。
优选的，步骤2)所述的低碳锰铁合金的牌号为FeMn88C0.2，其成分的百分含量范围为Mn：85～92％，C≤0.2％，Si≤1.0％。
优选的，步骤2)所述的所述硅钙钡的成份范围为Si:50～55％,Ca：8～12％，Ba:8～12％,Al≤5％。硅钙钡是还原剂的一种，钢铁冶炼中添加硅钙钡能很好的去除钢水的氧，提高钢的质量，提高钢铁的冶炼效率。
优选的，步骤2)所述的所述磷铁的成份范围为P:23～25％,Fe：68～72％，Si≤3％,C≤1％。
低碳锰铁、硅钙钡、磷铁均可使用市售产品。
优选的，优选的，步骤3)C中，在喂入钙线5-10分钟以后增硫。
优选的，优选的，步骤4)C中，结晶器振动参数推荐使用：频率130c/min,振幅±2.9mm，偏斜率0.2；结晶器电磁搅拌参数推荐使用：电流360A,频率3Hz。
优选的，低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，还包括轧钢，轧钢工艺流程为：加热炉—粗轧除鳞—粗轧—精轧除鳞—精轧—平板运输链冷却—卷取—缓冷。
更优选的，加热炉加热制度为：
A:加热原则：坯料在高温保温时，钢中低熔点的FeS会向高熔点的MnS转变，有利于降低热脆性，因此采取高温加热且保温时间较长的措施。加热温度控制见表3.
表3
优选的，低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，所述轧制包括，粗轧除鳞—粗轧—精轧除鳞—精轧；
A:轧制温度制度
由于高硫钢的热脆性温度区间为830～1000℃，因此轧制时尽量避开该热脆性区间，采取高温快轧的方式，控制开轧温度1130～1170℃、粗轧后钢坯温度980～1030℃，精轧终轧温度900～930℃，终轧速度10～13m/s,通条温差控制在25℃以内。
B:变形制度
粗轧阶段充分考虑高温和塑性的有利条件，实现较大压下，减轻精轧机组的负荷，每架粗轧机的压下率为30～50％。
C:除鳞：粗轧和精轧除鳞全部投入使用,粗轧除鳞水压力达到21-23Mpa,中轧除鳞水压力达到13-15Mpa,，充分去除氧化铁皮。
优选的，低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，所述卷取为：
A:卷取目标温度：630-680℃。
优选的，低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，所述缓冷为：
带卷下线后即刻进缓冷坑或堆垛缓冷，缓冷时间48h以上。
本发明未详述部分均可采用现有技术。
本发明的优点
1、按照本发明提供的方法，将钢水中的碳氧积控制ω[C]·ω[O]≤6.5×10-4情况下，就可以避免铸坯皮下气泡的产生，可以提高铸坯表面质量。
2、精炼过程中采用喂Ca线的方式对钢水进行脱氧，不会产生影响钢材切削性的硅酸盐、铝酸盐类夹杂，脱氧生成的CaO夹杂尺寸细小，细小的CaO夹杂能作为MnS夹杂的形核质点，有利于生成纺锤形的MnS，提高钢材的切削性。
3、本发明提供针对电炉冶炼—LF精炼—连铸—窄带线流程生产低碳硫系易切削窄带钢的工艺，此工艺包含解决连铸水口结瘤问题、结晶器卷渣问题、连铸漏钢问题、硫及氧含量控制问题、轧材开裂问题的解决方案。
附图说明：
图1为根据实施例1工艺生产出铸坯中的纺锤状MnS夹杂照片。
图2为根据实施例2工艺生产出铸坯中的纺锤状MnS夹杂照片。
图3为根据实施例1工艺生产出轧材中的高密度MnS夹杂照片。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1：
采用50t电炉冶炼—LF精炼—连铸—620mm窄带线流程生产低碳硫系易切削窄带钢，入炉原料中铁水装入量为40吨，废钢装入量为10吨，并将100kg硫铁合金随废钢加入电炉内，电炉冶炼过程主要进行脱碳和升温，电炉冶炼终点C含量0.04％，P含量0.03％，出钢温度1690℃，电炉出钢至1/5时，随钢流加入2kg/吨钢硅钙钡进行脱氧，随后随钢流加入低碳锰铁、磷铁进行合金化，低碳锰铁的加入量为13kg/吨钢，磷铁的加入量为0.8kg/吨钢，加完合金后立即随钢流加入300kg轻烧白云石，400kg硅灰石。控制流入钢包内的电炉渣含量小于1kg/吨钢。
钢包运入LF精炼炉后，进站采用大氩气进行搅拌后，取一次样全分析，精炼过程中控制精炼炉渣碱度1.3～1.5，若精炼炉渣黏度不能满足埋弧要求，加适量镁砂、萤石调节炉渣黏度，精炼渣的目标成分控制范围为：CaO:30～40％,SiO2:25～
30％,MgO:20～30％,Al2O3≤5％,T.Fe:2～4％。精炼过程中采用纯钙线脱氧，控制钢水中氧位在60～150ppm,炉渣中FeO含量在2～4％,为达到以上效果，钢水进站后测温定氧，测得钢水中溶解氧含量ω[O]检测为200ppm，采用式①计算钢水的目标氧位ω[O]目标，采用式②计算钙线喂入量L钙线。
ω[C]·ω[O]目标≤6.5×10-4 ①
L钙线＝m钢水×(ω[O]检测-ω[O]目标)×10×2.5/(η×q1) ②
式①、②中ω[C]为钢水终点碳含量，L钙线为需喂入的钙线量(米)，m钢水为：钢水重量(吨)，ω[O]检测为通过定氧检测出的钢水中溶解氧含量(％)，ω[O]目标为钢水中溶解氧目标含量(％)，η为钙的回收率，根据经验取0.25，q1为每米钙线中的钙含量(kg)，为0.15kg/米。
由于电炉终点C含量为0.04％，考虑到LF精炼过程中会增碳0.01％，钢水最终的碳含量约为0.05％，由①式计算得出钢水中目标氧含量ω[O]目标为0.013，通过②式计算出钙线喂入量L钙线为233米。
精炼中后期，采用硫铁合金给钢水增硫，按照硫全回收将硫配至0.32％，增硫的时机至少是喂入钙线5分钟以后，LF炉处理后，取样全分析作为熔炼成品分析结果，软吹氩时间不小于15分钟，吹氩流量为：60NL/min,软吹氩时严禁钢水裸露和大氩气量搅拌降温。
连铸过程中中间包烘烤良好并保持清洁，烘烤温度≥1100℃，结晶器侵入式水口插入钢水液面120～140mm。铸坯断面规格160mm×360mm，连铸机配备结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌，采用全程保护浇注，结晶器振动参数为频率100c/min,振幅±3.5mm，偏斜率0.1；结晶器电磁搅拌参数为电流450A,频率4Hz。采用品川公司供应的低碳高硫钢专用连铸保护渣，保护渣烘烤温度>100℃,烘烤时间>1小时。钢水中包过热度按20～30℃目标控制，铸坯拉速按照0.60～0.75m/min控制，二冷配水量为0.37kg水/吨钢，铸坯进拉矫机温度920～950℃，铸坯采用堆垛缓冷，缓冷时间大于24h。
轧钢工艺流程为加热炉—粗轧除鳞—粗轧—精轧除鳞—精轧—平板运输链冷却—卷取—缓冷。加热炉内加热段温度1220～1270℃。均热段温度1200～1250℃，铸坯均热时间140min，铸坯在加热炉内的总时间为220min，铸坯出加热炉后，进粗轧机组前的温度为1130～1170℃，粗轧后钢坯温度980～1030℃，精轧终轧温度900～930℃，终轧速度10～13m/s,通条温差控制在25℃以内，卷取温度为：630-680℃。轧制过程中，粗轧除鳞水压力达到22Mpa,中轧除鳞水压力达到14Mpa,，充分去除氧化铁皮，带卷下线后即刻进缓冷坑或堆垛缓冷，缓冷时间48h以上。
采取以上工艺生产低碳硫系易切削窄带钢，连铸过程中浇注稳定，无铸坯裂纹、漏钢现象，如图1所示，铸坯中存在大量纺锤状MnS夹杂，铸坯表面无皮下气泡缺陷，轧制过程中无打滑、劈头、裂边现象，如图3所示，轧材中存在大量高密度MnS夹杂，有利于提高钢材的被切削性，轧材表面无结疤、凹点、裂纹、气泡、折叠，，钢板表面的深麻点、压痕、凹坑、划伤和薄层氧化铁皮小于0.15mm，，表面质量良好。生产的易切削钢具有大量细小均匀的纺锤状夹杂物，适中的硬度，优良的切削加工性能，可应用于制钥匙行业。
实施例2：
采用50t电炉冶炼—LF精炼—连铸—620mm窄带线流程生产低碳硫系易切削窄带钢，入炉原料中铁水装入量为35吨，废钢装入量为15吨，并将80kg硫铁随废钢加入电炉内，电炉冶炼过程主要进行脱碳和升温，电炉冶炼终点C含量0.05％，P含量0.025％，出钢温度1700℃，电炉出钢至1/5时，随钢流加入1.5kg/吨钢硅钙钡进行脱氧，随后随钢流加入低碳锰铁、磷铁进行合金化，低碳锰铁的加入量为14kg/吨钢，磷铁的加入量为0.8kg/吨钢，锰按中上限进行控制磷按中限控制，加完合金后立即随钢流加入200kg轻烧白云石，300kg硅灰石。
钢包运入LF精炼炉后，进站采用大氩气进行搅拌后，取一次样全分析，精炼过程中控制精炼炉渣碱度1.3～1.5，若精炼炉渣黏度不能满足埋弧要求，加适量镁砂、萤石调节炉渣黏度，精炼渣的目标成分控制范围为：CaO:30～40％,SiO2:25～30％,MgO:20～30％,Al2O3≤5％,T.Fe:2～4％。精炼过程中采用纯钙线脱氧，控制钢水中氧位在60～150ppm,炉渣中FeO含量在2～4％,为达到以上效果，钢水进站后测温定氧，测得钢水中溶解氧含量ω[O]检测为180ppm，采用式①计算钢水的目标氧位ω[O]目标，采用式②计算钙线喂入量L钙线。
ω[C]·ω[O]目标≤6.5×10-4 ①
L钙线＝m钢水×(ω[O]检测-ω[O]目标)×10×2.5/(η×q1) ②
式①、②中ω[C]为钢水终点碳含量，L钙线为需喂入的钙线量(米)，m钢水为：钢水重量(吨)，ω[O]检测为通过定氧检测出的钢水中溶解氧含量(％)，ω[O]目标为钢水中溶解氧目标含量(％)，η为钙的回收率，根据经验取0.25，q1为每米钙线中的钙含量(kg)，为0.15kg/米。
由于电炉终点C含量为0.05％，考虑到LF精炼过程中会增碳0.01％，钢水最终的碳含量约为0.06％，由①式计算得出钢水中目标氧含量ω[O]目标为0.011，通过②式计算出钙线喂入量L钙线为233米。
精炼中后期，采用硫铁合金给钢水增硫，按照硫全回收将硫配至0.32％，增硫的时机至少是喂入钙线5分钟以后，LF炉处理后，取样全分析作为熔炼成品分析结果，软吹氩时间不小于15分钟，吹氩流量为：80NL/min,软吹氩时严禁钢水裸露和大氩气量搅拌降温。
连铸过程中中间包烘烤良好并保持清洁，烘烤温度≥1100℃，结晶器侵入式水口插入钢水液面120～140mm。铸坯断面规格180mm×220mm，连铸机配备结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌，采用全程保护浇注，结晶器振动参数为频率130c/min,振幅±2.9mm，偏斜率0.2；结晶器电磁搅拌参数为电流360A,频率3Hz。采用品川公司供应的低碳高硫钢专用连铸保护渣，保护渣烘烤温度>100℃,烘烤时间>1小时。钢水中包过热度按20～30℃目标控制，铸坯拉速按照0.90～1.00m/min控制，配水量为0.35kg水/吨钢，铸坯进拉矫机温度920～950℃，铸坯采用堆垛缓冷，缓冷时间大于24h。
轧钢工艺流程为加热炉—粗轧除鳞—粗轧—精轧除鳞—精轧—平板运输链冷却—卷取—缓冷。加热炉内加热段温度1220～1270℃。均热段温度1200～1250℃，铸坯均热时间140min，铸坯在加热炉内的总时间为220min，铸坯出加热炉后，进粗轧机组前的温度为1130～1170℃，粗轧后钢坯温度980～1030℃，精轧终轧温度900～930℃，终轧速度10～13m/s,通条温差控制在25℃以内，卷取温度为：630-680℃。轧制过程中，粗轧除鳞水压力达到22Mpa,中轧除鳞水压力达到14Mpa,，充分去除氧化铁皮，带卷下线后即刻进缓冷坑或堆垛缓冷，缓冷时间48h以上。
采取以上工艺生产低碳硫系易切削窄带钢，连铸过程中浇注稳定，无铸坯裂纹、漏钢现象，铸坯表面无皮下气泡缺陷，如图2所示，铸坯中存在大量纺锤状MnS夹杂，有利于提高钢材的被切削性，轧制过程中无打滑、劈头、裂边现象，轧材表面无结疤、凹点、裂纹、气泡、折叠，钢板表面的深麻点、压痕、凹坑、划伤和薄层氧化铁皮小于0.15mm，，表面质量良好，生产的易切削钢具有细小均匀的纺锤状夹杂物，适中的硬度，优良的切削加工性能，可应用于制钥匙行业。

Claims (9)

1.一种低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，低碳硫系易切削窄带钢为SUM23HS，其典型成份如下所示：C≤0.09％，Si≤0.05，Mn 1.1～1.4％，P 0.04-0.06％，S 0.25～0.4％，均为重量百分比，钢水中的碳氧积控制ω[C]·ω[O]≤6.5×10-4；包括下列步骤：
1)配料
入炉原料包括铁水、废钢和硫铁合金；铁水≥68％，硫铁合金1.5kg～2.25kg/吨原料，其余为废钢，铁水、废钢和硫铁合金的百分含量总和为100％；
2)电炉冶炼
出钢条件为：终点C≤0.04％，P≤0.06％，残余元素含量符合标准要求；出钢温度1680～1720℃；
钢包合金化：电炉出钢至1/5时，随钢流加入硅钙钡进行脱氧，硅钙钡加入量为1.5～3kg/吨钢；随后随钢流加入低碳锰铁、磷铁进行合金化，低碳锰铁的加入量为：13～14kg/吨钢，磷铁的加入量为：0.8～1.2kg/吨钢，电炉出钢过程中不要加含铝的合金；
电炉出钢过程控制流入钢包内的电炉渣含量小于1kg/吨钢；
电炉放钢加入渣料：每炉钢随钢流加入200～400kg轻烧白云石，300～500kg硅灰石；
3)LF精炼炉冶炼
A:进站大氩气搅拌后，取一次样全分析，精炼过程中控制精炼炉渣碱度1.3～1.5，控制精炼炉渣黏度在0.01～0.03N·s·m-2，调整至发泡后炉渣的高度在500～600mm范围之内；
B:精炼过程中采用纯钙线脱氧，控制钢水中氧位在60～150ppm，炉渣中FeO含量在2～4％，为达到以上效果，钢水进站后测温定氧，根据钢水氧位含量计算钙线喂入量，
C:精炼中后期，采用硫铁合金或硫线给钢水增硫，按照硫全回收将硫配至0.32％，增硫的时机至少是喂入钙线5分钟以后；
D:精炼期间不要加铝的合金或包芯线；
E:LF炉处理后，取样全分析作为熔炼成品分析结果，软吹氩时间不小于15分钟，软吹氩时严禁钢水裸露和大氩气量搅拌降温；氩气量控制在50～80NL/min；
4)连铸
A:中间包烘烤良好并保持清洁，烘烤温度≥1100℃；
B:结晶器侵入式水口插入钢水液面120～140mm；铸坯断面规格160～200mm×200～360mm，连铸机配备结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌；
C:结晶器对弧、水口对中，结晶器振动参数为：频率100-150c/min，振幅±2.5-3.5mm，偏斜率0.1-0.3；结晶器电磁搅拌参数使用：电流300-450A，频率2-4Hz；
D:做好全程保护浇注，中间包液面≥700mm，结晶器液面波动范围±2mm；
E:采用低碳高硫钢连铸保护渣，保护渣烘烤温度>100℃，烘烤时间>1小时；
F:钢种液相线温度按照1510～1518℃，中包过热度按20～30℃目标控制，
G:拉速控制：
180mm×220mm坯型按照0.90～1.00m/min控制，目标速度0.90m/min，165mm×320mm坯型按照0.65～0.8m/min控制，目标速度0.7m/min，二冷配水采用超弱冷，二冷配水量为0.25～0.4kg水/吨钢；
H:铸坯进拉矫机温度920～975℃；
I:铸坯采用堆垛缓冷，缓冷时间大于24h。
2.如权利要求1所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，
钙线的喂入量按下式计算：
L钙线＝m钢水×([O]检测-[O]目标)×10×2.5/(η×q1)
式中L钙线为需喂入的钙线量(米)，m钢水为：钢水重量(吨)，[O]检测为通过定氧检测出的钢水中溶解氧含量(％)，[O]目标为钢水中溶解氧目标含量(％)，η为钙的回收率，q1为每米钙线中的钙含量(kg)。
3.如权利要求1所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，钢种化学成分为：C 0.03-0.06％，Si 0.01-0.05％，Mn 1.30-1.40％，P 0.04-0.06％，S 0.28-0.32％，均为重量百分比。
4.如权利要求1所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，步骤1)所述的硫铁合金牌号为：FeS40，含硫量为35～45％，硫铁合金加入量为：1.5kg～2.25kg/吨钢；
步骤1)所述的铁水和废钢中砷的质量百分含量需小于0.008％、铜的质量百分含量需小于0.05％；
步骤2)所述的低碳锰铁合金的牌号为FeMn88C0.2，其成分的百分含量范围为Mn：85～92％，C≤0.2％，Si≤1.0％；
步骤2)所述的所述硅钙钡的成份范围为Si:50～55％，Ca：8～12％，Ba:8～12％，Al≤5％；
步骤2)所述的所述磷铁的成份范围为P:23～25％，Fe：68～72％，Si≤3％，C≤1％；
步骤3)A中精炼渣的目标成分控制范围为：CaO:30～40％，SiO2:25～30％，MgO:20～30％，Al2O3≤5％，T.Fe:2～4％；
步骤3)B中，采用式①计算钢水的目标氧位ω[O]目标，采用式②计算钙线喂入量L钙线；
ω[C]·ω[O]目标≤6.5×10-4 ①
L钙线＝m钢水×(ω[O]检测-ω[O]目标)×10×2.5/(η×q1) ②
式①、②中ω[C]为钢水终点碳含量，L钙线为需喂入的钙线量(米)，m钢水为：钢水重量(吨)，ω[O]检测为通过定氧检测出的钢水中溶解氧含量(％)，ω[O]目标为钢水中溶解氧目标含量(％)，η为钙的回收率，q1为每米钙线中的钙含量(kg)；
步骤3)C中，在喂入钙线5-10分钟增硫。
5.如权利要求1-4任一项所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，还包括轧钢，轧钢工艺流程为：
加热炉—粗轧除鳞—粗轧—精轧除鳞—精轧—平板运输链冷却—卷取—缓冷。
6.如权利要求5所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，所述加热炉的加热制度为：
A:加热原则：加热温度控制见下表：
7.如权利要求5所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，轧制包括，粗轧除鳞—粗轧—精轧除鳞—精轧；
A:轧制温度
采取高温快轧的方式，控制开轧温度1130～1170℃、粗轧后钢坯温度980～1030℃，精轧终轧温度900～930℃，终轧速度10～13m/s，通条温差控制在25℃以内；
B:变形制度
粗轧阶段充分考虑高温和塑性的有利条件，每架粗轧机的压下率为30～50％；实现较大压下，减轻精轧机组的负荷；
C:除鳞：粗轧除鳞水压力达到21-23MPa，中轧除鳞水压力达到13-15MPa。
8.如权利要求5所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，所述卷取为：卷取目标温度：630-680℃。
9.如权利要求5所述的低碳硫系易切削窄带钢的生产方法，其特征在于，所述缓冷为：带卷下线后即刻进缓冷坑或堆垛缓冷，缓冷时间48h以上。
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