CN110117693A - 含碲易切削钢的碲添加工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，在精炼末期，除碲以外的其它成分调整完成后，进行含碲包芯线的添加，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，n为次数，每喂一部分间隔10‑20s。本发明工艺方法具有如下优点：1)喂线过程稳定，没有剧烈喷溅；2)碲元素收得率高，达到65％以上，生产成本低；3)钢中夹杂物形态好；4)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，在含碲易切削钢的领域具有较大经济价值。

Description

含碲易切削钢的碲添加工艺方法
技术领域
本发明涉及一种易切削钢制备工艺，特别是涉及一种碲系易切削钢的制备方法，应用于钢铁冶金技术领域。
背景技术
易切削钢由于具有良好的切削性能，使得机械加工过程中切削刀具寿命延长，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。其中铅系易切削钢为公认的切削性能优良的钢种，但由于环保因素，铅系易切削钢的生产及使用逐步受到限制，未来将面临被淘汰的局面。
碲与硫同主族，性质相近，是超易切削钢中的重要易切削元素。加碲的易切削钢在进行切削加工时刀具寿命、切削力、工件表面质量、积屑瘤等方面均得到改善，部分切削性能评价指标超过含铅易切削钢，是理想的铅系易切削钢的替代钢种。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。
碲的熔(452℃)、沸点(1390℃)低，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。由于国内以往在这方面的相关应用较少，使得碲在实际冶金过程中未形成有效的添加工艺，一定程度上限制了碲在易切削钢中的应用。
公开号为CN 106756635 A的中国专利公开了一种含碲钢的制备方法及其含碲钢，在钢液中加入碲的步骤包括以下几个方面：
Ⅰ用钢皮卷住碲粒制成碲粉包芯线，将碲粉包芯线喂入钢液进行喂线，同时喂入位置在底吹氩气孔的上方底吹氩气搅拌，底吹氩气流量为50Nm3/min至700Nm3/min；
Ⅱ喂线结束，继续底吹氩气搅拌5-20min；
所述的喂线是在前面安装着导管的可移动的喂线机，碲粉包芯线通过导管伸进钢液中；
所述的底吹氩气流量为200Nm3/min至300Nm3/min，喂线结束，继续底吹氩气搅拌5-10分钟，底吹氩气流量为100Nm3/min至200Nm3/min；
碲粉包芯线的喂线速度50-200m/min。
该现有技术存在以下问题：
(1)在该专利提供的工艺条件下，碲的挥发较为严重，收得率较低，导致生产成本上升；
(2)该专利采用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。
公开号为CN 107841595 A的中国专利公开了一种含碲的包芯线，含碲的包芯线由芯料以及低碳钢包芯管组成，所述芯料主要由碲和以及不可避免的杂质组成。包芯线由芯料以及低碳钢带压制而成的包芯管组成。包芯线于钢液精炼时，将含碲的包芯线作为合金料添加到钢液中，对含硫钢中的夹杂物进行改质处理，并调节含硫钢中的碲和硫的含量达到目标值范围，制备含碲和硫的合金钢。
该对比专利仅仅介绍包芯线的成分，并不涉及包芯线的添加工艺方法，缺少适当的喂线工艺会导致碲在钢液中分布不均匀的问题,以及碲元素挥发严重，收得率低，增加生产成本。
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，提供一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，采用钢液间歇式喂线法，进行碲添加工艺，使得加碲过程平稳进行，碲在钢液中均匀分布，提高碲的收得率，并取得较好的添加效果，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：
碲的熔(452℃)、沸点(1390℃)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。而碲的原料价格昂贵，该方法并未从根本上解决碲挥发的问题，同时会进一步增加原料成本。本发明为了解决减少碲的挥发损失、提高收得率、有效降低原料成本的技术问题，需要保持喂线前确保钢液表面有1cm以上的渣层，以尽量减少后续喂线过程中碲的挥发损失，过薄的渣层可能会使钢液面局部裸露，成为碲挥发的界面。
在向钢包喂入含碲包芯线之前，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进行出钢浇注，过高的喂线温度将使得碲的挥发损失严重；为此，在喂线之前应确保钢液温度需为液相线温度以上50-75℃。
在向钢包喂入含碲包芯线之前，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，对于喂线后钢液中碲的混合均匀性不利，且对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5-50ppm，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，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碲包芯线的铁皮厚度为0.3-0.4mm，喂线速度为60-150m/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，本发明创造性地首次采用间歇式喂线法，可有效地实现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。
本发明研究表明，含碲包芯线的芯料成分为MnTe、纯碲粉中的至少一种含碲原料与工业纯铁粉的混合芯料1:(1～3.5)，或者所述含碲包芯线的芯料的成分为MnTe、纯碲粉中任意一种含碲原料或者二者混合的含碲原料。选用MnTe芯料及碲粉与工业纯铁粉混合芯料，目的均为稀释Te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MnTe、纯碲粉中任意一种含碲原料或者二者混合的含碲原料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，不添加工业纯铁粉的含碲包芯线同样为适宜的芯料。
在整个喂线过程中均进行钢包底吹氩搅拌，氩气流量为100～300NL/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100～180NL/min。吹氩流量过小，成分混合不均匀。吹氩流量过大，则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10～15min，使钢液充分混合均匀，且不产生过多的温降。
本发明适用的钢种中Te/S质量比比值需符合0.06～0.11。如果Te/S过低，Te主要固溶在MnS夹杂中还未形成MnTe，钢中夹杂物较多呈沿晶界分布的II类MnS夹杂，MnS形态和分布不佳，Te对MnS夹杂的改质还有较大提升空间。Te/S过高，会形成过多的MnTe，MnTe以及MnTe-MnS共晶体在轧制温度下为液相，生成量太多会影响轧制工序，且Te/S过高生产成本大为增加。因此适用的钢种中Te/S质量比比值需符合0.06～0.11。
根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：
一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，在钢液精炼末期，除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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1cm，实现防止钢液氧化的同时，减少碲蒸汽的挥发；
所述钢液温度为液相线温度以上50-75℃；
所述钢液氧活度为5-50ppm；
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，将含碲包芯线分至少3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的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60-150m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含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100-300NL/min；
c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含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100-180NL/min，软吹的时间为10-15min。
作为本发明优选的技术方案，所述目标含碲易切削钢液对应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:0.25-0.33％、Te:0.008-0.030％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S在0.06-0.11。
作为本发明优选的技术方案，所述目标含碲易切削钢液对应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≤1.25％、P≤0.06％、S:0.25-0.35％、Cr:12.0-19.0％、Ni≤14.0％、Te:0.008-0.035％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S在0.06-0.11。
作为本发明优选的技术方案，所述含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0.3-0.4mm；所述含碲包芯线的芯料的成分为MnTe、纯碲粉中的至少一种含碲原料与工业纯铁粉的混合芯料，或者所述含碲包芯线的芯料的成分为MnTe、纯碲粉中任意一种含碲原料或者二者混合的含碲原料；所述含碲包芯线每米芯料重量为350-450g；所述含碲包芯线的外径为φ9-13mm。
在上述含碲包芯线的芯料的成分中，进一步优选含碲原料与工业纯铁粉的混合质量比为1:(1-3.5)。
本发明上述含碲易切削钢的碲添加工艺方法，在不同钢种的初炼→精炼→喂线→连铸→轧制的生产工艺中，在钢液精炼末期，除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的添加，是对现有技术含碲易切削钢的碲添加工艺方法进行的显著改进。
采用本发明所述碲添加工艺方法生产含碲易切削钢，喂线过程稳定，反应平缓，没有剧烈喷溅。经本工艺生产的轧材经ICP测得钢中碲含量，根据加入量计算得碲的收得率能达到69％以上，比传统工艺下碲的收得率提高5％以上。
采用金相显微镜对轧材中夹杂物进行观测并统计，得到钢中夹杂物长宽比小于3的比例占75％以上，比传统工艺下该类型夹杂物比例大5～15％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。
采用扫描电镜对钢中夹杂物进行分析，钢中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂。
将采用本发明所述碲添加工艺方法生产的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.相比传统工艺生产含碲易切削钢，本发明含碲易切削钢的碲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碲易切削钢液制备的含碲易切削钢产品中碲元素收得率高，生产成本低；
3.本发明含碲易切削钢的碲添加工艺方法制备的含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.本发明含碲易切削钢的碲添加工艺方法制备的含碲易切削钢产品中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂；
5.本发明含碲易切削钢的碲添加工艺方法制备的含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；本发明含碲易切削钢的碲添加工艺方法在含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，减少了碲资源消耗，提高了含碲易切削钢的质量，适合工业推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例一方法碳素易切削钢液生产现场加碲工艺图。
图2为本发明实施例一方法制备的含碲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碲易切削钢中夹杂物SEM图。
图4为本发明实施例一方法制备的含碲易切削钢棒材车削加工后断屑形貌图。
图5为本发明实施例四方法制备的含碲易切削钢中夹杂物金相图。
图6为本发明实施例四方法制备的含碲易切削钢中夹杂物SEM图。
图7为本发明实施例四方法制备的含碲易切削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，一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，含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:0.08％、Si:0.04％、Mn:1.2％、P:0.06％、S:0.32％，余量为铁及不可避免的微量元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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1.0cm，实现防止钢液氧化的同时减少碲蒸汽的挥发；
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25ppm；
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粉；所述包芯线每米芯料重量为430g；所述含碲包芯线的外径为φ13mm；
所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的1/3；
所述喂入条件为以100m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为15s；
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130NL/min，软吹的时间为13min。
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碲易切削钢液生产碳素易切削钢经ICP测得钢中碲含量为280ppm，根据加入量计算得碲的收得率为74％，比传统工艺下碲的收得率提高12％。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含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:0.08％、Si:0.04％、Mn:1.2％、P:0.06％、S:0.32％，Te:0.028％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S为0.0875，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软件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85％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大15％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。
采用扫描电镜对经本实施例工艺制备的含碲易切削钢液生产碳素易切削钢中夹杂物进行分析，钢中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂，钢中典型MnS-MnTe复合夹杂物SEM图如图3所示。
将经本实施例工艺制备的含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360r/min，吃刀深度1.0mm，车削后获得的车屑形貌如图4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，一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，含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:0.33％，余量为铁及不可避免的微量元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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50ppm；
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；所述芯料的成分为纯碲粉和工业纯铁粉的混合芯料，纯碲粉与工业纯铁粉的混合质量比为1:3.5；所述包芯线每米芯料重量为450g；所述含碲包芯线的外径为φ9mm；
所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的1/3；
所述喂入条件为以150m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含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300NL/min；
c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含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碲易切削钢液生产碳素易切削钢经ICP测得钢中碲含量为360ppm，根据加入量计算得碲的收得率为72％，比传统工艺下碲的收得率提高10％。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含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:0.33％，Te:0.036％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S为0.11，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中S含量和Te/S比值均为上限，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软件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83％，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。
用扫描电镜对本实施例工艺制备的含碲易切削钢液生产碳素易切削钢中夹杂物进行分析，钢中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂。
将本实施例工艺制备的含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360r/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，一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，含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微量元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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碲蒸汽的挥发；
钢液的温度为1578℃，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64℃；
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MnTe和工业纯铁粉的混合芯料，MnTe与工业纯铁粉的混合质量比为1:1；所述包芯线每米芯料重量为350g；所述含碲包芯线的外径为φ13mm；
所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含碲包芯线分4次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的1/4；
所述喂入条件为以60m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含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100NL/min；
c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含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100NL/min，软吹的时间为10min。
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：
经本工艺生产的轧材经ICP测得钢中碲含量为150ppm，根据加入量计算得碲的收得率为68％，比传统工艺下碲的收得率提高6％。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含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:0.015％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S为0.06，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中S含量和Te/S比值均为下限，可使钢获得良好的切削性能，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，无法充分发货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软件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82％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大12％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。
采用扫描电镜对本实施例工艺制备的含碲易切削钢液生产碳素易切削钢中夹杂物进行分析，钢中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂。
将本实施例工艺制备的含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360r/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，一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，含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:0.10％、Si:0.50％、Mn:1.10％、P:0.018％、S:0.30％，Cr:18.1％、Ni:8.6％，余量为铁及不可避免的微量元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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1.1cm，实现防止钢液氧化的同时减少碲蒸汽的挥发；
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10ppm；
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粉与工业纯铁粉的混合料，碲粉与工业纯铁粉的质量比为1:2；所述包芯线每米芯料重量为370g；所述含碲包芯线的外径为φ13mm；
所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的1/3；
所述喂入条件为以120m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含碲包芯线和上一次喂入的时间间隔为15s；
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130NL/min，软吹的时间为13min。
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碲易切削钢液生产易切削不锈钢经ICP测得钢中碲含量为300ppm，根据加入量计算得碲的收得率为75％，比传统工艺下碲的收得率提高11％。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含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:0.10％、Si:0.50％、Mn:1.10％、P:0.018％、S:0.32％，Cr:18.1％、Ni:8.6％,，Te:0.030％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S为0.094，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碲易切削钢液生产的易切削不锈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5所示。采用Image Pro Plus软件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86％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大14％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。
采用扫描电镜对经本实施例工艺制备的含碲易切削钢液生产易切削不锈钢中夹杂物进行分析，钢中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂，钢中典型MnS-MnTe复合夹杂物SEM图如图6所示。
将经本实施例工艺制备的含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360r/min，吃刀深度1.0mm，车削后获得的车屑形貌如图7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。
实施例五：
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，一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，含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:0.15％、Si:1.00％、Mn:1.25％、P:0.06％、S:0.35％，Cr:19.0％，Ni:14.0％，余量为铁及不可避免的微量元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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碲蒸汽的挥发；
钢液的温度为1528℃，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68℃；
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；所述芯料的成分为纯碲粉，所述包芯线每米芯料重量为450g；所述含碲包芯线的外径为φ9mm；
所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含碲包芯线分3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的1/3；
所述喂入条件为以150m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含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300NL/min；
c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含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15min。
本实施例为实施例四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测得钢中碲含量为390ppm，根据加入量计算得碲的收得率为71％，比传统工艺下碲的收得率提高7％。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含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:0.15％、Si:1.00％、Mn:1.25％、P:0.06％、S:0.35％，Cr:19.0％，Ni:14.0％，Te:0.039％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S为0.11，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中S含量和Te/S比值均为上限，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碲易切削钢液生产的易切削不锈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软件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82％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大10％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。
采用扫描电镜对本实施例工艺制备的含碲易切削钢液生产的易切削不锈钢中夹杂物进行分析，钢中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂。
将本实施例工艺制备的含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360r/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：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，含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:0.15％、Si:1.00％、Mn:1.25％、P:0.06％、S:0.25％，Cr:12.0％，Ni:14.0％，余量为铁及不可避免的微量元素，钢液成分符合该易切削钢钢种要求，在钢液精炼末期，当除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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MnTe和工业纯铁粉的混合芯料，MnTe与工业纯铁粉的混合质量比为1:3.5；所述包芯线每米芯料重量为350g；所述含碲包芯线的外径为φ13mm；
所述间歇式喂线法为：在底吹氩气的条件下，将含碲包芯线分4次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的1/4；
所述喂入条件为以60m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含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100NL/min；
c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含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100NL/min，软吹的时间为10min。
本实施例为实施例四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测得钢中碲含量为150ppm，根据加入量计算得碲的收得率为70％，比传统工艺下碲的收得率提高6％。进行测算验证可知，经本实施例工艺制备的含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:0.15％、Si:1.00％、Mn:1.25％、P:0.06％、S:0.25％，Cr:12.0％，Ni:14.0％，Te:0.015％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S为0.06，符合目标易切削钢钢种的成品钢材要求。本实施例的钢中S含量和Te/S比值均为下限，可使钢获得良好的切削性能，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，无法充分发货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碲易切削钢液生产的易切削不锈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软件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80％，比传统工艺下该类型夹杂物比例大8％，钢中夹杂物的形态良好，分布均匀。
采用扫描电镜对本实施例工艺制备的含碲易切削钢液生产易切削不锈钢中夹杂物进行分析，钢中除固溶有一定量碲的单相MnS夹杂物外，还存在一定量的MnS-MnTe复合夹杂。
将本实施例工艺制备的含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360r/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碲易切削钢的碲添加工艺方法，在不同钢种的初炼→精炼→喂线→连铸→轧制的生产工艺中，在所述精炼末期，除碲以外的其它成分调整完成后，进行含碲包芯线的添加，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；碲元素收得率高，达到65％以上，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，只要不背离本发明含碲易切削钢的碲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 (5)

1.一种含碲易切削钢的碲添加工艺方法，其特征在于，在钢液精炼末期，除碲以外的其它成分调整完成后，再进行含碲包芯线的喂线添加工艺，来制备目标含碲易切削钢液，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1cm，实现防止钢液氧化的同时，减少碲蒸汽的挥发；
所述钢液温度为液相线温度以上50-75℃；
所述钢液氧活度为5-50ppm；
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，将含碲包芯线分至少3次间歇式喂入钢液中，每次喂入含碲包芯线质量分别占加入全部含碲包芯线总质量的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60-150m/min的速度喂入含碲包芯线，每喂一部分含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100-300NL/min；
c.在所述步骤b进行全部喂线工艺结束后，对得到的含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100-180NL/min，软吹的时间为10-15min。
2.根据权利要求1所述含碲易切削钢的碲添加工艺方法，其特征在于：所述目标含碲易切削钢液对应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:0.25-0.33％、Te:0.008-0.030％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S在0.06-0.11。
3.根据权利要求1所述含碲易切削钢的碲添加工艺方法，其特征在于：所述目标含碲易切削钢液对应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≤1.25％、P≤0.06％、S:0.25-0.35％、Cr:12.0-19.0％、Ni≤14.0％、Te:0.008-0.035％，余量为铁及不可避免的微量元素，Te/S在0.06-0.11。
4.根据权利要求1所述含碲易切削钢的碲添加工艺方法，其特征在于：所述含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0.3-0.4mm；所述含碲包芯线的芯料的成分为MnTe、纯碲粉中的至少一种含碲原料与工业纯铁粉的混合芯料，或者所述含碲包芯线的芯料的成分为MnTe、纯碲粉中任意一种含碲原料或者二者混合的含碲原料；所述含碲包芯线每米芯料重量为350-450g；所述含碲包芯线的外径为φ9-13mm。
5.根据权利要求4所述含碲易切削钢的碲添加工艺方法，其特征在于：在所述含碲包芯线的芯料的成分中，含碲原料与工业纯铁粉的混合质量比为1:(1-3.5)。
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