CN117845013A - 一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法，包括以下步骤：转炉或电炉冶炼—LF精炼—连铸；转炉或电炉冶炼步骤中，出钢过程加入碳化硅和白灰进行预脱氧和渣洗；LF精炼步骤中，钢水进站、定氧后，加入碳化硅和白灰、或碳化硅、白灰和萤石进行造渣和扩散脱氧，LF精炼结束时，进行软吹氩；该冶炼方法的成本低，避免了铝脱氧带来的硬质Al2O3夹杂对切削加工过程刀具的加剧磨损；避免了硅锰、硅铁沉淀脱氧带来的硅酸盐类夹杂对切削加工过程刀具的加剧磨损；按照本发明提供的冶炼方法冶炼得到的铸坯中，MnS夹杂均为纺锤状形态，此种形态有助于提高钢的可切削性能，且钢中不存在氧化物夹杂。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法。
背景技术
易切削钢因其具有良好的切削加工性能，能够降低机加工成本20％-40％，因此被广泛应用于汽车行业、家用电器、办公及电子设备等领域。钢中的MnS夹杂对易切削钢的可切削性能有较大影响，并认为控制钢中较高的氧含量有利于纺锤状MnS的生成，有助于提高可切削性能。然而，在较高的氧含量条件下，不恰当的脱氧方式在促使有利形态MnS形成的同时，也可能促使钢中氧化物夹杂的生成。
公开号为CN107299271A的中国专利文献公开了一种低碳高硫易切削钢的冶炼工艺，其特征在于：转炉根据终点氧加入铝块1.2-2.0kg/t脱氧，精炼过程采用铝线0-50m和钙线100-200m进行沉淀脱氧，底搅采用100-200l/min搅拌,加入铝丝10-20kg、硅钡钙80-100kg和硅铁0.3-0.7kg/t扩散脱氧。该工艺采用铝脱氧，不仅冶炼成本高，还很容易将钢中活度氧脱至过低，并形成大量的Al2O3夹杂，加剧易切削钢切削过程的刀具磨损。
公开号CN114752854A的中国专利文献公开了一种易切削钢冶炼的脱氧和合金化方法，其特征在于：转炉出钢过程中不加脱氧剂，出钢1/4时加入硅锰，出钢完成时加入低碳锰铁，并补加石灰作为渣料；LF精炼工序根据氧含量使用电石进行渣面脱氧。该方法出钢过程不加脱氧剂，钢水氧含量高，会一定程度上降低硅锰和低碳锰铁合金收得率，增加合金化成本。另外，过多的硅锰合金的加入，会导致钢中硅含量增加，增强钢的硬度，降低易切削钢的切削性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法，该冶炼方法的成本低，避免了铝脱氧带来的硬质Al2O3夹杂对切削加工过程刀具的加剧磨损；避免了硅锰、硅铁沉淀脱氧带来的硅酸盐类夹杂对切削加工过程刀具的加剧磨损。按照本发明提供的冶炼方法冶炼得到的铸坯中，MnS夹杂均为纺锤状形态，此种形态有助于提高钢的可切削性能，且钢中夹杂物级别控制在0-0.5级。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法，所述冶炼方法包括以下步骤：转炉或电炉冶炼—LF精炼—连铸；
转炉或电炉冶炼步骤中，出钢过程加入碳化硅和白灰进行预脱氧和渣洗；
LF精炼步骤中，钢水进站、定氧后，加入碳化硅和白灰、或碳化硅、白灰和萤石进行造渣和扩散脱氧，LF精炼结束时，进行软吹氩。
转炉或电炉冶炼步骤中，出钢温度1630-1660℃，出钢碳控制在0.03≤[C]≤0.05％范围内。
转炉或电炉冶炼步骤中，出钢碳控制在0.03≤[C]≤0.04％时，出钢过程加入0.8-1.0kg/t碳化硅和2.5-3.5kg/t白灰进行脱氧和渣洗；
出钢碳控制在0.04＜[C]≤0.05％时，出钢过程加入0.6-0.8kg/t碳化硅和2.0-2.5kg/t白灰进行脱氧和渣洗。
LF精炼步骤中，钢水进站后升温至1560℃以上，对钢水进行定氧，钢水自由氧含量在65ppm＜[O]≤85ppm时，加入0.3-0.4/kg碳化硅、2.0-3.0kg/t白灰和0.3-0.5kg/t萤石进行造渣和扩散脱氧；钢水自由氧含量在40ppm≤[O]≤65ppm时，加入0.2-0.3kg/t碳化硅、1.0-2.0kg/t白灰进行造渣和扩散脱氧。
LF精炼结束时，对钢水进行定氧，钢水自由氧含量在60ppm＜[O]≤80ppm时，软吹氩时间在15-20min；钢水自由氧含量在40ppm≤[O]≤60ppm时，软吹氩时间在10-15min。
所述高硫高氧易切削钢中的硅的质量百分比≤0.01％，硫的质量百分比为0.30-0.40％，铝的质量百分比≤0.002％，全氧含量120ppm-160ppm。
本发明还提供了根据本发明所述的冶炼方法冶炼得到的高硫高氧易切削钢，所述高硫高氧易切削钢中的MnS为纺锤状，且钢中无氧化物夹杂。
本发明提供的冶炼方法，在转炉或电炉出钢过程加入碳化硅和白灰进行预脱氧和渣洗，在LF精炼步骤中加入碳化硅和白灰、或碳化硅、白灰和萤石进行造渣和扩散脱氧，LF精炼结束时，进行软吹氩，此方法的冶炼成本低，避免了采用铝脱氧带来的硬质Al2O3夹杂对切削加工过程刀具的加剧磨损；避免了采用硅锰、硅铁沉淀脱氧带来的硅酸盐类夹杂对切削加工过程刀具的加剧磨损。且本发明根据不同的钢水条件采取不同的控氧方法，能够使不同工序的钢水氧含量稳定在所需的范围内，保证了产品质量的稳定性。LF精炼结束时根据钢水不同氧含量，调整软吹氩时间，一方面均匀钢液成分、温度和去除残存的氧化物类非金属夹杂物，另一方面有利于去除高氧易切削钢的钢水中的气体，减轻CO气体对铸坯表面缺陷的影响。
按照本发明提供的冶炼方法冶炼得到的铸坯，经轧制后轧材MnS夹杂呈纺锤状形态，此种形态有助于提高钢的可切削性能，且钢中不存在氧化物夹杂。
附图说明
图1为实施例1中的高硫高氧易切削钢的显微组织图，图中的黑色部分为MnS；
图2为实施例2中的高硫高氧易切削钢的显微组织图；
图3为实施例3中的高硫高氧易切削钢的显微组织图；
图4为对比例1中的高硫高氧易切削钢的显微组织图；
图5为对比例2中的高硫高氧易切削钢的显微组织图；
图6为实施例1中的高硫高氧易切削钢经车削后断屑形貌呈“C”型屑的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法，包括以下步骤：
(1)120t转炉冶炼：转炉出钢温度1660℃，出钢碳含量0.035％，出钢过程加入120kg碳化硅和360kg白灰进行预脱氧和渣洗；
(2)120t LF精炼：钢水进站后快速升温至1580℃，钢水定氧含量为60ppm，加入24kg碳化硅和120kg白灰进行造渣和扩散脱氧，LF精炼结束，钢水定氧含量为65ppm，软吹氩时间15min，软吹流量150NL/min。
(3)180×180mm连铸：中包过热度25℃，拉速1.5m/min。
实施例2
一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法，包括以下步骤：
(1)120t转炉冶炼：转炉出钢温度1655℃，出钢碳含量0.048％，出钢过程加入72kg碳化硅和240kg白灰进行预脱氧和渣洗；
(2)120t LF精炼：钢水进站后快速升温至1585℃，钢水定氧含量为66ppm，加入36kg碳化硅、240kg白灰和36kg萤石进行造渣和扩散脱氧，LF精炼结束，钢水定氧含量为55ppm，软吹氩时间12min，软吹流量120NL/min。
(3)180×180mm连铸：中包过热度30℃，拉速1.4m/min。
实施例3
一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法，包括以下步骤：
(1)120t转炉冶炼：转炉出钢温度1638℃，出钢碳含量0.042％，出钢过程加入72kg碳化硅和240kg白灰进行预脱氧和渣洗；
(2)120t LF精炼：钢水进站后快速升温至1580℃，钢水定氧含量为73ppm，加入48kg碳化硅和360kg白灰和60kg萤石进行造渣和扩散脱氧，LF精炼结束，钢水定氧含量为70ppm，软吹氩时间18min，软吹流量180NL/min。
(3)180×180mm连铸：中包过热度28℃，拉速1.4m/min。
对比例1
一种高硫高氧易切削钢的冶炼方法，包括以下步骤：
(1)120t转炉冶炼：转炉出钢温度1650℃，出钢碳含量0.040％，出钢过程加入300kg白灰和200kg铝铁进行预脱氧和渣洗；
(2)120t LF精炼：钢水进站后进行通电10min，钢水定氧含量为53ppm，加入40kg硅 铁粉和30kg铝粒在渣面上进行扩散脱氧，LF精炼结束，钢水定氧含量为48ppm，软吹氩时间10min，软吹流量150NL/min。
(3)180×180mm连铸：中包过热度23℃，拉速1.5m/min。
对比例2
一种高硫高氧易切削钢的冶炼方法，包括以下步骤：
(1)120t转炉冶炼：转炉出钢温度1630℃，出钢碳含量0.048％，出钢过程加入240kg白灰和500kg硅锰进行预脱氧和渣洗；
(2)120t LF精炼：钢水进站后进行通电12min，钢水定氧含量为63ppm，加入50kg硅 铁粉和150kg白灰在渣面上进行扩散脱氧，LF精炼结束，钢水定氧含量为62ppm，软吹氩时间12min，软吹流量160NL/min。
(3)180×180mm连铸：中包过热度27℃，拉速1.4m/min。
上述各实施例及对比例冶炼得到的高硫高氧易切削钢中的部分成分的重量百分比如表1所示。
表1
| Si(％) | S(％) | Al(％) | C(％) | 全氧(ppm) | |
| 实施例1 | 0.001 | 0.36 | 0.001 | 0.062 | 130 |
| 实施例2 | 0.002 | 0.35 | 0.001 | 0.058 | 140 |
| 实施例3 | 0.001 | 0.36 | 0.001 | 0.055 | 138 |
| 对比例1 | 0.012 | 0.34 | 0.005 | 0.060 | 98 |
| 对比例2 | 0.031 | 0.36 | 0.002 | 0.053 | 105 |
上述各实施例及对比例冶炼得到的高硫高氧易切削钢中的氧化物夹杂水平如表2所示。
表2
从表2中可以看出，实施例冶炼得到的硫化物B粗、B细、C粗、C细类及杂物级别均在0-0.5级；对比例冶炼得到的硫化物B粗、B细、C粗、C细类及杂物级别均在0.5-1.0级。
上述实施例1-3及对比例1-2冶炼得到的高硫高氧易切削钢中的MnS的形态如附图1-5所示。
从图中可以看出，实施例冶炼后经轧制得到的硫化物均为纺锤状形态，此种形态有助于提高钢的可切削性能；对比例冶炼后经轧制得到的硫化物多呈细长条状，此种形态不利于钢的切削性能。
上述参照实施例对一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种低成本控制高硫高氧易切削钢中氧含量的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼方法包括以下步骤：转炉或电炉冶炼—LF精炼—连铸；
转炉或电炉冶炼步骤中，出钢过程加入碳化硅和白灰进行预脱氧和渣洗；
LF精炼步骤中，钢水进站、定氧后，加入碳化硅和白灰、或碳化硅、白灰和萤石进行造渣和扩散脱氧，LF精炼结束时，进行软吹氩。
2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，转炉或电炉冶炼步骤中，出钢温度1630-1660℃，出钢碳控制在0.03≤[C]≤0.05％范围内。
3.根据权利要求1或2所述的冶炼方法，其特征在于，转炉或电炉冶炼步骤中，出钢碳控制在0.03≤[C]≤0.04％时，出钢过程加入0.8-1.0kg/t碳化硅和2.5-3.5kg/t白灰进行脱氧和渣洗。
4.根据权利要求1或2所述的冶炼方法，其特征在于，转炉或电炉冶炼步骤中，出钢碳控制在0.04＜[C]≤0.05％时，出钢过程加入0.6-0.8kg/t碳化硅和2.0-2.5kg/t白灰进行脱氧和渣洗。
5.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，LF精炼步骤中，钢水进站后升温至1560℃以上，对钢水进行定氧，钢水自由氧含量在65ppm＜[O]≤85ppm时，加入0.3-0.4/kg碳化硅、2.0-3.0kg/t白灰和0.3-0.5kg/t萤石进行造渣和扩散脱氧；钢水自由氧含量在40ppm≤[O]≤65ppm时，加入0.2-0.3kg/t碳化硅、1.0-2.0kg/t白灰进行造渣和扩散脱氧。
6.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，LF精炼结束时，对钢水进行定氧，钢水自由氧含量在60ppm＜[O]≤80ppm时，软吹氩时间在15-20min；
钢水自由氧含量在40ppm≤[O]≤60ppm时，软吹氩时间在10-15min。
7.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，所述高硫高氧易切削钢中的硅的质量百分比≤0.01％，硫的质量百分比为0.30-0.40％，铝的质量百分比≤0.002％，全氧含量120-160ppm。
8.如权利要求1-7任意一项所述的冶炼方法冶炼得到的高硫高氧易切削钢。
9.根据权利要求8所述的高硫高氧易切削钢，其特征在于，所述高硫高氧易切削钢铸坯经轧制后轧材MnS夹杂呈纺锤状形态，且钢中氧化物夹杂级别控制在0-0.5级。
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2024
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