CN109971918A - 易切削钢的铋碲复合添加工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，在精炼末期，除铋以外的其它成分调整完成后，进行含铋包芯线的添加，具体步骤如下：1)喂线前生产条件的控制，控制钢液的渣层、温度和氧活度；2)含铋包芯线的喂入；3)喂线结束后的处理，其中，所述步骤2)采用间歇式喂线法，将含铋包芯线分至少3次间歇式喂入，每次喂入包芯线占加入总量的1/n，n为次数，每喂一次间隔10‑20s；喂线后进行处理。本发明方法喂线过程稳定，没有剧烈喷溅；铋元素收得率高，铋收得率大于30％，碲收得率为大于50％，生产成本低；钢中夹杂物形态好；切削性能优良。适用于碳素易切削钢和易切削不锈钢生产，在含铋易切削钢的领域具有较大经济价值。

Description

易切削钢的铋碲复合添加工艺方法

技术领域

本发明涉及一种易切削钢制备工艺，特别是涉及一种复合添加的无铅易易切削钢的制备方法，应用于钢铁冶金技术领域。

背景技术

易切削钢是指在钢中加入一定数量的易切削元素以改善钢的切削性能的一类钢种，由于具有良好的切削性能，使得机械加工中刀具寿命延长，加工效率提高，生产成本降低，且加工后工件表面质量良好而被广泛应用。根据钢中易切削元素的不同，可将易切削钢分为硫系、铅系、钙系、碲系、复合型易切削钢等多种类型。其中含铅易切削钢在冶炼和热加工过程中会出现环境污染问题，硫系易切削钢的切削性能在同等情况下与铅系易切削钢有30％-40％的差距，因此开发和生产环境友好的高性能无铅易切削钢成为易切削钢发展的潮流。

碲与硫同主族，性质相近，是易切削钢中的重要易切削元素。碲不仅本身是易切削元素，其对硫化物还具有改质作用，使硫化物夹杂球化，进一步提高钢的切削性能。但是碲的熔点为452℃，沸点为1390℃，在炼钢温度下易挥发，且碲的价格昂贵，如何确保较高的收得率以及较好的添加效果，是工业生产应用的关键。

铋和铅是同周期相邻元素，物理和化学性质近似，是易切削元素的一种。由于金属铋无毒，且具有与金属铅相近的低熔点和高柔韧性，目前，金属铋被公认是替代铅的最佳环保易切削元素之一，当钢中铋含量相当于铅含量一半的水平时，即可达到同样的易切削效果。

复合添加铋、碲不仅可以利用铋取得与含铅钢近似的切削性能，还能利用碲对硫化物改质进一步提高钢的切削性能，生产出切削性能超过含铅易切削钢的“超级”易切削钢。

公开号为CN 104498838 A的中国专利文献公开了一种含碲的高锰钢及其制备方法，包括以下几个方面：

Ⅰ采取向钢中添加Te元素的方法改善钢中碳化物的形态以提高钢的性能；

Ⅱ涉及对感应电炉熔炼工艺和生产热处理工艺的改善。

公开号为CN 103388050 A的中国专利文献公开了一种易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法，包括以下几个方面：

Ⅰ该专利是采用向钢中添加Bi元素的方法改善钢的性能，其中Bi的添加方式是以铋粉与铁粉混合作为铋源，以喂线方式添加；

Ⅱ：该专利涉及的工艺包括以喂线的方式将Bi源添加到钢液中足够的深度，且铋源添加时及添加后始终吹入氩气进行软搅拌。

上述现有技术均存在以下技术问题：

(1)在上述现有技术提供的工艺条件下，碲和铋的挥发较为严重，收得率较低，导致生产成本上升；

(2)上述现有技术采用一次性喂入全部纯碲，会导致钢液局部合金元素浓度过高，元素挥发严重且易造成偏析问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，采用钢液间歇式喂线法，进行铋碲复合添加工艺，使得加铋碲过程平稳进行，使铋、碲在钢液中均匀分布，提高铋、碲的收得率，并取得较好的复合添加效果，最终在获得高切削性能的同时降低生产成本。

为达到上述目的，本发明创造采用如下技术构思：

铋的熔(271℃)、沸点(1565℃)和碲的熔(452℃)、沸点(1390℃)均较低，在生产过程会因挥发而产生大量的损失。常规现有技术解决铋、碲挥发损失的方法是加合金时考虑烧损部分额外增加添加量。而铋和碲的原料价格昂贵，现有技术并未从根本上解决铋、碲挥发的问题，同时会进一步增加原料成本。本发明为了解决减少铋、碲的挥发损失、提高收得率、有效降低原料成本的技术问题，采用的技术特征是要求喂线前确保钢液表面有1cm以上的渣层厚度，以尽量减少后续喂线过程中铋、碲的挥发损失，过薄的渣层可能会使钢液面局部裸露，成为铋、碲挥发的界面。

本发明在向钢包喂入含铋碲包芯线之前，需保证钢液适宜的温度。过低的喂线温度将可能导致没有足够的过热度浇注，过高的喂线温度将使得铋、碲的挥发损失严重；为此，在喂线之前应确保钢液温度需为液相线温度以上50-70℃。

本发明在研究过程中首次发现，在向钢包喂入含铋碲包芯线之前，也需要保证钢液有一定量的氧活度。过低的氧活度，则没有足够的钢液流动性，对于喂线后钢液中铋、碲的混合均匀性不利，且对铋、碲的改质效率也不利。过高的氧活度将造成钢液中氧化物夹杂的大量形成，影响钢的性能；此外合适的氧活度可影响硫化物析出条件，有利于加铋、碲后对硫化物夹杂形态的调控，提高改质率，促进硫化物夹杂向球形或纺锤形转变。现有技术中均未记载关于喂线前钢液氧活度控制要求。实验结果表明，在喂线之前应确保钢液氧活度在5-40ppm，可有效改善钢中硫化物形态，使之更多地呈球形或纺锤形，从而提高钢的切削性能,并且能保证多炉连浇。

为使芯料能尽量在钢液近底部熔化释放，需设置合理的铁皮厚度及喂线速度。若铁皮太薄或喂线速度太慢，则喂入的包芯线在钢液上部即熔化，导致芯料提前释放，铋、碲蒸汽在上浮过程中来不及溶解进入钢中而溢出钢液，收得率大为降低，且液面翻腾和喷溅较为剧烈。若铁皮太厚或喂线速度太快，则包芯线可能会来不及熔化而直刺钢包底部，造成钢包的划损，耐火材料也因此进入钢液造成钢液的污染。本发明的喂线工艺要求含铋碲包芯线的铁皮厚度为0.3-0.5mm，喂线速度为100-150m/min，外径φ9-13mm，适用于工厂的各种喂线机。

现有技术的喂线方法均为一次性喂入全部包芯线，会导致钢液局部合金元素浓度过高，元素挥发严重且易造成偏析问题。为了解决这一技术问题，申请人创造性地首次采用间歇式喂线法，可有效地实现铋、碲在钢包近底部释放，但又不至于局部浓度过高带来的问题。本发明提出的间歇式喂线法具体操作为将包芯线分多次加入，每次喂入一部分后间歇一段时间，然后再喂入下一部分，确保喂入的合金有足够的时间混合和扩散，且确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳。

本发明提供的含铋碲包芯线的芯料成分可以为铋锰合金与碲锰合金混合芯料。选用铋锰合金与碲锰合金混合芯，目的为稀铋、碲在包芯线中的比重，以达到更高的收得率目的。在一些钢种中，选用纯碲粉、纯碲粉也可获得较高收得率，在考虑不额外增加包芯线生产成本的情况下，纯碲粉、纯碲粉同样为适宜的芯料。

在整个喂线过程中均进行钢包底吹氩搅拌，氩气流量为200-500NL/min，确保钢液成分混合均匀，在喂线结束后钢液表面覆盖碳化稻壳并继续软吹氩搅拌，吹氩气流量为150-300NL/min。吹氩流量过小，成分混合不均匀。吹氩流量过大，则铋、碲蒸汽易被氩气流带走，且易导致钢液面裸露。喂线后软吹时间为8～15min，使钢液充分混合均匀，且不产生过多的温降。

总之，对于公开号为CN 104498838 A的中国专利文献公开了一种含碲的高锰钢及其制备方法，本发明与其不同之处在于：本发明是一种在精炼后期复含铋、碲包芯线的添加工艺，采取向钢中添加复含铋、碲包芯线的方法改善钢的易切削性能，而对比专利为含碲的高锰钢的制备工艺，不涉及Bi元素的添加,及其比例；本发明给出了详细的喂线工艺细节，有明确的的可操作性，并且不涉及对比专利的热处理生产工艺。而对于公开号为CN103388050A的中国专利文献公开了一种易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法，本专利发明与其不同之处在于：本发明是一种在精炼后期铋、碲包芯线的添加工艺，采取向钢中添加复含铋、碲包芯线的方法改善钢的易切削性能，本发明给出了详细的喂线工艺及操作过程，对比专利仅仅涉及铋元素的添加，缺少本申请的诸多工艺细节；本发明涉及的包芯线的配方及其比例,与对比专利的铋源的成分有显著的差异。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，在钢液精炼末期，除铋、碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度不低于10mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

所述钢液温度为液相线温度以上50-70℃；

所述钢液氧活度为5-40ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分至少3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/n，n为间歇式喂线法采用的分次喂线的次数，n≥3；

所述喂入条件为以100-250m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为10-20s；

所述底吹氩气的氩气流量为200-500NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量150-300NL/min，软吹的时间为8-15min。

作为本发明优选的技术方案，所述目标含铋碲易切削钢液对应所制备的钢种为碳素易切削钢，其成分按质量百分比为C≤0.14％、Si≤0.05％、Mn:0.8-1.3％、P≤0.10％、S:0.25-0.35％、Te:0.003-0.04％、Bi:0.01-0.15％，余量为铁及不可避免的微量元素，其中Te/S比值为0.05-0.15，Bi/S比值为0.1-0.5，Te/Bi比值为0.05-3.0。

作为本发明优选的技术方案，所述目标含铋碲易切削钢液对应所制备的钢种为易切削不锈钢，其成分按质量百分比为：C≤0.15％、Si≤1.00％、Mn:0.8-1.2％、P≤0.06％、S:0.25-0.35％、Cr:12.0-19.0％、Ni≤14.0％、Te:0.005-0.045％、Bi:0.008-0.15％，余量为铁及不可避免的微量元素，其中Te/S比值为0.05-0.15，Bi/S比值为0.1-0.5，Te/Bi比值为0.05-3.0。

作为本发明优选的技术方案，所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，铁皮的厚度为0.3-0.5mm；所述芯料的成分满足铋元素与碲元素的质量比为1:(5-20)；所述含铋碲包芯线的外径为φ9-13mm。

作为本发明第一种进一步优选的技术方案，铋碲包芯线的芯料由铋锰合金与碲锰合金混合制备而成。

作为本发明第二种进一步优选的技术方案，所述包芯线的芯料由铋锰合金与纯碲混合制备而成。

作为本发明第三种进一步优选的技术方案，所述包芯线的芯料由碲锰合金与纯铋混合制备而成。

作为本发明第四种进一步优选的技术方案，所述包芯线的芯料由纯碲与纯铋制备混合制备而成。

本发明针对目前我国铋、碲在冶金生产过程中的应用环节，提供一种易切削钢的铋碲添加工艺方法，在不同钢种的初炼→精炼→喂线→连铸→轧制的生产工艺中，在精炼末期，除铋、碲、锰以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的复合添加工艺。

采用本发明铋碲复合添加工艺方法生产含铋碲易切削钢，喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

经本发明铋碲复合添加工艺方法生产的钢液制备的含铋碲易切削钢经ICP测得钢中铋、碲含量，根据加入量计算铋的收得率为30％以上，碲的收得率为50％以上，具有相对较高的铋、碲的收得率。

采用金相显微镜对本发明铋碲复合添加工艺方法生产的钢液制备的含铋碲易切削钢中夹杂物进行观测并统计，得到钢中夹杂物长款比小于3的比例占70％以上，比传统工艺下该类型夹杂物比例大10～20％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。

将本发明铋碲复合添加工艺方法生产的钢液制备的含铋碲易切削钢棒材进行车削加工，车削后获得的车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本发明铋碲复合添加工艺方法生产的钢液制备的含铋碲易切削钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.相比传统工艺生产易切削钢，本发明易切削钢的铋碲复合添加工艺方法喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅；

2.本发明工艺制备的含铋碲易切削钢液制备的含铋碲易切削钢产品中铋碲元素收得率高，生产成本低；

3.本发明含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法制备的含铋碲易切削钢产品中夹杂物长宽比小于3的比例高，夹杂物形态好，分布均匀；

4.本发明含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法制备的含铋碲易切削钢棒材产品的切屑形貌良好，大小形态更加均匀，切削性能优良；本发明含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法在含铋碲易切削钢的生产过程中具有较大的经济价值，降低了生产成本，减少了铋碲资源消耗，提高了含铋碲易切削钢的质量，适合工业推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例一方法制备的含铋碲碳素易切削钢液生产现场加铋碲工艺图。

图2为本发明实施例一方法制备的含铋碲碳素易切削钢中夹杂物金相图。

图3为本发明实施例一方法制备的含铋碲碳素易切削钢棒材车削加工后断屑形貌图。

图4为本发明实施例五方法制备的含铋碲易切削不锈钢中夹杂物金相图。

图5为本发明实施例五方法制备的含铋碲易切削不锈钢棒材车削加工后断屑形貌图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，以下的实施例仅是示例性的用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限定，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲碳素易切削钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在LF炉精炼末期测得钢液成分为C:0.09％、Si:0.04％、Mn:0.95％、P:0.09％、S:0.35％，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到10mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1564℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1514℃)以上50℃；

所述钢液氧活度为35ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.4mm；所述芯料的成分为铋碲锰合金与碲锰合金混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:7；所述含铋碲包芯线的外径为φ9mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以150m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为20s；

所述底吹氩气的氩气流量为400NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量200NL/min，软吹的时间为15min。

本实施例的现场生产中喂包芯线的过程图如图1所示。喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢经ICP测得钢中铋含量为370ppm，碲含量为310ppm，根据加入量计算得铋的收得率为45％，碲的收得率为70％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢，其成分按质量百分比为：C:0.09％、Si:0.04％、Mn:0.95％、P:0.09％、S:0.35％，Te:0.031％、Bi:0.037％，余量为铁及不可避免的微量元素，其中Te/S比值为0.089，Te/Bi比值为0.83，Bi/S比值为0.11，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，钢中夹杂物的金相图如图2所示。采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占70％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大13％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。

将经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车削后获得的车屑形貌如图3所示，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲碳素易切削钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在精炼末期测得钢液成分为C:0.14％、Si:0.05％、Mn:1.3％、P:0.10％、S:0.35％，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到10mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1570℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1514℃)以上56℃；

所述钢液氧活度为40ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.3mm；所述芯料的成分为纯碲与纯铋混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:7；所述含铋碲包芯线的外径为φ9mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以100m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为10s；

所述底吹氩气的氩气流量为200NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量150NL/min，软吹的时间为15min。

本实施例为实施例一的可替代的技术方案实施例，本实施例的现场生产中喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢经ICP测得钢中铋含量为300ppm，碲含量为340ppm，根据加入量计算得铋的收得率为43％，碲的收得率为75％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢，其成分按质量百分比为：C:0.14％、Si:0.05％、Mn:1.3％、P:0.10％、S:0.35％，Te:0.04％、Bi:0.15％，余量为铁及不可避免的残余元素，Te/S为0.11，Bi/S为0.43，Te/Bi比值为0.27，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中硫含量，铋含量和碲含量均为上限，可使钢获得更好的切削性能，但进一步提高对应的值有可能会引起热脆以及轧制开裂等问题，对产品成材率不利。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占73％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大16％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。

将本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲碳素易切削钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在精炼末期测得钢液成分为C:0.14％、Si:0.05％、Mn:0.8％、P:0.10％、S:0.25％，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到1cm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1584℃，所述钢液温度为液相线温度以上70℃；

钢液的温度为1584℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1514℃)以上70℃；

所述钢液氧活度为5ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.5mm；所述芯料的成分为铋锰合金与纯碲混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:20；所述含铋碲包芯线的外径为φ13mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以250m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为20s；

所述底吹氩气的氩气流量为500NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量300NL/min，软吹的时间为8min。

本实施例为实施例一的可替代的技术方案实施例，本实施例的现场生产中喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢经ICP测得钢中铋含量为250ppm，碲含量为130ppm，根据加入量计算得铋的收得率为34％，碲的收得率为71％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢，其成分按质量百分比为：C:0.14％、Si:0.05％、Mn:0.8％、P:0.10％、S:0.25％，Te:0.013％、Bi:0.025％，余量为铁及不可避免的残余元素，Te/S为0.05，Bi/S为0.1，Te/Bi为0.52，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中硫含量，Te/S，Bi/S均为下限，可使钢获得更好的切削性能，但进一步减小对应的值有可能会使钢的切削性能显著降低，无法充分发挥本实施例的工艺优势。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占71％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大11％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。将本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

实施例四：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲碳素易切削钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在精炼末期测得钢液成分为C:0.14％、Si:0.05％、Mn:0.8％、P:0.10％、S:0.25％，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到1cm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1575℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1514℃)以上61℃；

所述钢液氧活度为5ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.5mm；所述芯料的成分为碲锰合金与纯铋混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:5；所述含铋碲包芯线的外径为φ13mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以250m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为20s；

所述底吹氩气的氩气流量为500NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量300NL/min，软吹的时间为8min。

本实施例为实施例一的可替代的技术方案实施例，本实施例的现场生产中喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢经ICP测得钢中铋含量为250ppm，碲含量为360ppm，根据加入量计算得铋的收得率为49％，碲的收得率为78％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢，其成分按质量百分比为：C:0.14％、Si:0.05％、Mn:0.8％、P:0.10％、S:0.25％，Te:0.036％、Bi:0.025％，余量为铁及不可避免的残余元素，Te/S为0.144，Bi/S为0.1，Te/Bi为1.44，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中硫含量，Bi/S均为下限，可使钢获得更好的切削性能，但进一步减小对应的值有可能会使钢的切削性能显著降低，无法充分发挥本实施例的工艺优势。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占78％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大19％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。

将本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产碳素易切削钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

实施例五：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲易切削不锈钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在精炼末期测得钢液成分为C:0.012％、Si:0.22％、Mn:0.95％、P:0.026％、S:0.35％，Cr:12.5％、Ni:13.0％，余量为铁及不可避免的残余元素，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到11mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1520℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1460℃)以上60℃；

所述钢液氧活度为8ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.4mm；所述芯料的成分为碲锰合金与碲锰合金混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:10；所述含铋碲包芯线的外径为φ13mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以120m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为20s；

所述底吹氩气的氩气流量为400NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量180NL/min，软吹的时间为12min。

本实施例的现场生产中喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产易切削不锈钢经ICP测得钢中铋含量为420ppm，碲含量为290ppm，根据加入量计算得铋的收得率为48％，碲的收得率为72％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的易切削不锈钢，其成分按质量百分比为：C:0.012％、Si:0.22％、Mn:0.95％、P:0.026％、S:0.35％，Cr:12.5％、Ni:13.0％，Te:0.029％、Bi:0.042％，余量为铁及不可避免的微量元素，其中Te/S比值为0.083，Bi/S比值为0.12，Te/Bi比值为0.69，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，钢中夹杂物的金相图如图4所示。采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占70％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大13％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。

将经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产易切削不锈钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车削后获得的车屑形貌如图5所示，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产易切削不锈钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

实施例六：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲易切削不锈钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在精炼末期测得钢液成分为C:0.015％、Si:1.00％、Mn:1.2％、P:0.06％、S:0.35％，Cr:19.0％、Ni:14.0％，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到10mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1515℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1460℃)以上55℃；

所述钢液氧活度为15ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.3mm；所述芯料的成分为纯碲与纯铋混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:10；所述含铋碲包芯线的外径为φ9mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以100m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为20s；

所述底吹氩气的氩气流量为200NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量150NL/min，软吹的时间为15min。

本实施例为实施例五的可替代的技术方案实施例，本实施例的现场生产中喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

经本工艺生产的轧材经ICP测得钢中铋含量为1500ppm，碲含量为400ppm，根据加入量计算得铋的收得率为46％，碲的收得率为73％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的易切削不锈钢，其成分按质量百分比为：C:0.015％、Si:1.00％、Mn:1.2％、P:0.06％、S:0.35％，Cr:19.0％、Ni:14.0％，Te:0.04％、Bi:0.15％，余量为铁及不可避免的残余元素，Te/S为0.11，Bi/S为0.43，Te/Bi为0.27，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中硫含量，铋含量和碲含量均为上限，可使钢获得更好的切削性能，但进一步提高对应的值有可能会引起热脆以及轧制开裂等问题，对产品成材率不利。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占77％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大17％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。

将本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的易切削不锈钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产易切削不锈钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

实施例七：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲易切削不锈钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在精炼末期测得钢液成分为C:0.015％、Si:1.00％、Mn:0.8％、P:0.06％、S:0.25％，Cr:12.0％、Ni:14.0％，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到10mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1530℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1460℃)以上70℃；

所述钢液氧活度为5ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.5mm；所述芯料的成分为铋锰合金与纯碲混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:20；所述含铋碲包芯线的外径为φ13mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以250m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为10s；

所述底吹氩气的氩气流量为500NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量300NL/min，软吹的时间为8min。

本实施例为实施例五的可替代的技术方案实施例，本实施例的现场生产中喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

经本工艺生产的轧材经ICP测得钢中铋含量为250ppm，碲含量为130ppm，根据加入量计算得铋的收得率为51％，碲的收得率为79％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的易切削不锈钢，其成分按质量百分比为：C:0.015％、Si:1.00％、Mn:0.8％、P:0.06％、S:0.25％，Cr:12.0％、Ni:14.0％，Te:0.013％、Bi:0.025％，余量为铁及不可避免的残余元素，Te/S为0.05，Bi/S为0.1，Te/Bi为0.52，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中硫含量、Te/S、Bi/S均为下限，可使钢获得更好的切削性能，但进一步减小对应的值有可能会使钢的切削性能显著降低，无法充分发挥本实施例的工艺优势。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占76％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大19％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。

将本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的易切削不锈钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产易切削不锈钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

实施例八：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种含铋碲易切削钢的铋碲添加工艺方法，含铋碲易切削不锈钢的生产工艺为初炼→精炼→喂线→连铸→轧制，在精炼末期测得钢液成分为C:0.015％、Si:1.00％、Mn:0.8％、P:0.06％、S:0.25％，Cr:12.0％、Ni:14.0％，余量为铁及不可避免的残余元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除铋碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度达到10mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

钢液的温度为1525℃，温度上下波动不超过5℃,所述钢液温度为液相线温度(1460℃)以上65℃；

所述钢液氧活度为5ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，所述铁皮的厚度为0.5mm；所述芯料的成分为碲锰合金与纯铋混合而成，其中芯料中铋元素与碲元素的质量比1:5；所述含铋碲包芯线的外径为φ13mm；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/3；

所述喂入条件为以250m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为10s；

所述底吹氩气的氩气流量为500NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量300NL/min，软吹的时间为8min。

本实施例为实施例五的可替代的技术方案实施例，本实施例的现场生产中喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。

实验测试分析：

经本工艺生产的轧材经ICP测得钢中铋含量为250ppm，碲含量为290ppm，根据加入量计算得铋的收得率为46％，碲的收得率为76％，具有相对较高的铋、碲收得率。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的易切削不锈钢，其成分按质量百分比为：C:0.015％、Si:1.00％、Mn:0.8％、P:0.06％、S:0.25％，Cr:12.0％、Ni:14.0％，Te:0.029％、Bi:0.025％，余量为铁及不可避免的残余元素，Te/S为0.12，Bi/S为0.1，Te/Bi为1.2，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中硫含量，Bi/S均为下限，可使钢获得更好的切削性能，但进一步减小对应的值有可能会使钢的切削性能显著降低，无法充分发挥本实施例的工艺优势。

按国标GB/T 10561-2005对本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的碳素易切削钢轧材样品进行制样，对制备的金相样品经磨抛处理后采用金相显微镜在100倍下对钢中夹杂物进行观测，采用Image Pro Plus对钢中夹杂物进行统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占73％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大17％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。将本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产的易切削不锈钢棒材进行车削加工，车削时的进给量为0.19mm/r，转速为360/min，吃刀深度1.0mm，车屑大多呈短小的C型屑，相较传统工艺钢的车屑，本实施例工艺制备的含铋碲易切削钢液生产易切削不锈钢的车屑形貌更好，大小形态更加均匀，切削性能更加优良。

综上所述，本发明上述实施例含铋碲易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，在不同钢种的初炼→精炼→喂线→连铸→轧制的生产工艺中，在所述精炼末期，除铋碲以外的其它成分调整完成后，进行含铋碲包芯线的添加，具体步骤如下：

1)喂线前生产条件的控制，控制钢液的渣层、温度和氧活度；

2)含铋碲包芯线的喂入；

3)喂线结束后的处理，其中，所述步骤2)采用间歇式喂线法，将含铋碲包芯线分至少3次间歇式喂入，每次喂入包芯线占加入总量的1/n，每喂一部分间隔10-20s。

本发明上述实施例方法喂线过程稳定，没有剧烈喷溅；铋碲元素收得率高，铋的收得率大于30％，碲的收得率为大于50％，生产成本低；钢中夹杂物形态好；切削性能优良。适用于碳素易切削钢和易切削不锈钢的生产，在含铋碲易切削钢的领域具有较大的经济价值。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明易切削钢的铋碲复合添加工艺方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于，在钢液精炼末期，除铋、碲以外的其它成分调整完成后，再进行含铋碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含铋碲易切削钢液，其喂线添加工艺方法包括如下步骤：

a.在喂线前进行生产条件控制，主要控制钢液渣层、温度和氧活度满足一定的条件：

所述钢液渣层的厚度不低于10mm，实现防止钢液氧化的同时减少铋碲蒸汽的挥发；

所述钢液温度为液相线温度以上50-70℃；

所述钢液氧活度为5-40ppm；

b.在所述步骤a中控制的喂线前进行生产条件达成后，将含铋碲包芯线的喂入，以间歇式喂线法，在底吹氩气的条件下，以一定的喂入条件，将含铋碲包芯线分多次喂入，确保喂线过程喷溅不剧烈，反应平稳；

所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含铋碲包芯线分至少3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含铋碲包芯线质量分别占加入全部含铋碲包芯线总质量的1/n，n为间歇式喂线法采用的分次喂线的次数，n≥3；

所述喂入条件为以100-250m/min的速度喂入含铋碲包芯线，每喂一部分含铋碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为10-20s；

所述底吹氩气的氩气流量为200-500NL/min；

c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含铋碲易切削钢钢液进行后处理，在钢液表面覆盖碳化稻壳，并继续以一定氩气流量进行软吹氩搅拌，软吹一定时间后，再次测温取样，成分及温度达到目标含铋碲易切削钢液的成品工艺要求后，再进行后续吊包出钢工艺，所述吹氩气流量以不吹破渣面、不裸露钢液为准；

所述进行软吹氩搅拌的吹氩气流量150-300NL/min，软吹的时间为8-15min。

2.根据权利要求1所述易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于：所述目标含铋碲易切削钢液对应所制备的钢种为碳素易切削钢，其成分按质量百分比为C≤0.14％、Si≤0.05％、Mn:0.8-1.3％、P≤0.10％、S:0.25-0.35％、Te:0.003-0.04％、Bi:0.01-0.15％，余量为铁及不可避免的微量元素，其中Te/S比值为0.05-0.15，Bi/S比值为0.1-0.5，Te/Bi比值为0.05-3.0。

3.根据权利要求1所述易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于：所述目标含铋碲易切削钢液对应所制备的钢种为易切削不锈钢，其成分按质量百分比为：C≤0.15％、Si≤1.00％、Mn:0.8-1.2％、P≤0.06％、S:0.25-0.35％、Cr:12.0-19.0％、Ni≤14.0％、Te:0.005-0.045％、Bi:0.008-0.15％，余量为铁及不可避免的微量元素，其中Te/S比值为0.05-0.15，Bi/S比值为0.1-0.5，Te/Bi比值为0.05-3.0。

4.根据权利要求1所述易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于：所述含铋碲包芯线由铁皮和芯料构成；所述铁皮的成分为低碳钢，铁皮的厚度为0.3-0.5mm；所述芯料的成分满足铋元素与碲元素的质量比为1:(5-20)；所述含铋碲包芯线的外径为φ9-13mm。

5.根据权利要求4所述易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于：所述铋碲包芯线的芯料由铋锰合金与碲锰合金混合制备而成。

6.根据权利要求4所述易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于：所述包芯线的芯料由铋锰合金与纯碲混合制备而成。

7.根据权利要求4所述易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于：所述包芯线的芯料由碲锰合金与纯铋混合制备而成。

8.根据权利要求4所述易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，其特征在于：所述包芯线的芯料由纯碲与纯铋制备混合制备而成。