[发明专利]低碳高硫易切削钢的生产工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳高硫易切削钢的生产工艺方法，特别是Consteel电炉+精炼炉+连铸的低碳高硫易切削钢生产方法。属于冶金行业。

背景技术

易切削钢是以优秀切削加工性能为突出特征的钢种，由于该钢种在切削加工过程中具有较低的切削力及切削温度，切屑处理好、表面光洁度好和提高刀具的使用寿命等优点，而被广泛应用于切削加工量大，加工自动化程度高的汽车、拖拉机、机床、仪器仪表及IT等行业中。由此带来了切削成本成倍降低，产品质量大幅度提高和生产效率成倍提高。国外易切削钢主要采用电弧炉熔炼+二次精炼+连铸工艺或转炉冶炼+二次精炼+连铸工艺进行生产，该工艺成熟、产品质量可靠，已逐渐取代了电弧炉熔炼+模铸的生产方式。国外易切削钢典型生产工艺流程主要有：日本大同知多厂：70t EAF-LF-RH-CC(弧形2流，370mm×480mm/立式4流圆坯Φ170-350)-初轧开坯；日本爱知知多厂：80tEAF-LF-RH-CC(370mm×480mm或185mm×185mm)-初轧开坯或连轧；日本住友小仓：KR-70BOF-70tVAD/RH-CC(410mm×560mm)。国内生产易切削钢的厂家主要是部分特钢厂，象北满特钢、宝钢特钢、首钢特钢、贵阳特钢、重庆特钢和兴澄钢厂等能少量生产，且大多采用电炉+模注工艺，只有少数钢厂摸索了部分易切削钢的连铸工艺，且产品质量不稳定，造成大量的易切削钢须依赖国外进口。国内部分生产易切削钢钢厂的工艺流程为：北满特钢：30EAF-EBT-40tLF-3.15t钢锭浇注；贵阳特钢：60tEAF-LF-CC；莱芜钢铁：15tEAF-钢包底吹氩精炼-685kg钢锭。

硫系易切削钢中硫的控制是易切削钢生产的难点，其钢中硫的收得率严重影响了钢中硫含量。目前主要采用硫磺粉直接加入、硫铁矿粉直接加入、工业纯硫亚铁加入、硫磺或硫化亚铁合金芯线加入等方法。但考虑到对环境和钢液的污染、硫的收得率和成本问题，现在比较普遍和成熟的工艺是向钢包中喂硫线或硫铁矿。影响钢中硫收得率的主要有以下几个方面：

一是渣系的选择，对于非易切削钢电炉冶炼的白渣CaO-SiO2-Al2O3渣系，由于炉渣的脱硫率高(40％～70％)，对保证和稳定钢中硫含量不利。而江阴兴澄钢铁公司开发的镁砂渣工艺，其还原炉内硫至出钢后的脱硫率只有5～10％，从而稳定了成品硫的含量。镁砂渣工艺主要是在CaO-SiO2-Al2O3渣系的基础上加入一定的MgO和火砖块，形成以MgO、SiO2为主成分的渣系，根据硫容量理论计算，MgO脱硫能力最弱，从而保证渣系低的脱硫率。

二是炉渣的碱度：熔渣的碱度越高，其脱S能力越强，有关理论认为这是由于钢中S易被渣中自由O2-的电荷置换，由于碱性渣有较多的自由O2-，因而具有较大的脱硫能力。但为保证S的分配比，熔渣又必须有一定的碱度，故采用了接近于中性渣的碱度(1.5～2.5)，可保证钢中渣子不吸收硫或少吸收硫。

易切削钢是世界三大难以连铸的钢种之一，其连铸工艺开发的难点主要在于：易切削钢的高氧含量、高硫含量大大降低了钢水的表面张力，使钢渣分离困难，从而造成钢渣混卷，形成大量表面及皮下缺陷，甚至造成漏钢，使连铸生产难以进行；易切削钢中锰、氧含量高，在高温下会与耐火材料中的某些成分发生理化反应，使耐火材料浸蚀，在连铸生产中造成溢钢或中间包漏钢等现象；易切削钢钢液粘度大，流动性差，为保证其可浇性必须提高浇注温度，但同时易切削钢又是裂纹敏感钢种，必须采用弱冷制度，这些相互矛盾的要求使易切削钢由模铸工艺转变为连铸工艺非常困难，一度成为连铸工作者的禁区。因此，目前在易切削钢生产过程中，连铸工艺控制显得极其重要。

由以上文献可以看出，有关易切削钢生产的国内研究有不少，尤其是在不同牌号的易切削钢方面根据自身的条件做了不同的研究，而且多是从增加易切削元素或改进工艺着手。而国外的报道中对易切削钢做的研究也较多，尤其是日本在这方面做的研究更多，并取得了一系列的专利。在国内外，现阶段易切削钢根据添加不同的易切削元素分为好几个系列，如Pb系、Ca系、S系等，但其生产工艺基本相同，多是初炼-二次精炼-连铸。