[发明专利]一种改善切削性能的优质结构钢及生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种优质结构钢及其生产工艺，特别是一种改善切削性能的优质结构钢及其生产工艺，属于冶金技术领域。

背景技术

随着现代高速数控机床技术的发展，机加工行业的竞争越来越激烈，对金属材料的要求也越来越高，不仅要求金属材料本身具有一定的力学性能，而且要求其具有良好的机加工性能。钢中的金属Mn和S可以高熔点(1600℃)的MnS形态存在于钢中，当Mn/S达到一定比例时，其以纺锤状形式存在于钢中，可以消除钢中S的危害。铅(Pb)在钢中一般以金属夹杂物的形式单独存在或者附着在硫化物等夹杂物上，不但不影响基础钢的力学性能，而且具有润滑和脆化作用，具有改善钢的切削和机加工性能作用。但由于铅的比重较大，又不溶于钢中，因而在钢中难以形成分布均匀、稳定的组织，造成严重的偏析；同时由于铅熔点低，在凝固过程中容易产生严重的凝固偏析；加之铅本事具有毒性，控制不当会对环境及人体健康造成一定危害；此外铅因比重较大而易于沉积，且在高温、带有氩气搅拌的条件下易挥发，因而回收率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改善切削性能的优质结构钢及生产工艺，通过在优质结构钢中添加一定量的铅并将S控制在一定范围，以获得分布比较均匀稳定的Pb的成分组织，在不改变基础钢的力学性能和纯净度的前提下改善钢的机加工性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种改善切削性能的优质结构钢。该优质结构钢以重量百分比计，含有Pb：0.05～0.35％、S：0.02～0.06％，其余成分符合GB/T699优质碳素结构钢、GB/T3077合金结构钢的要求，余量为Fe及不可避免的杂质。

上述的改善切削性能的优质结构钢，具体说，以重量百分比计，含有C：0.48％，Si：0.25％，Mn：0.70％，P：0.020％，S：0.028％，Pb：0.21％，余量为Fe及不可避免的杂质。此钢种命名为Y45Pb。

前述的改善切削性能的优质结构钢，具体说，以重量百分比计，含有C：0.50％，Si：0.28％，Mn：0.64％，P：0.015％，S：0.024％，Pb：0.12％，余量为Fe及不可避免的杂质。此钢种命名为Y50Pb。

前述的改善切削性能的优质结构钢，具体说，以重量百分比计，含有C：0.52％，Si：0.23％，Mn：0.78％，P：0.018％，S：0.022％，Pb：0.23％，余量为Fe及不可避免的杂质。此钢种命名为Y50MnPb。

一种改善切削性能的优质结构钢的生产工艺，包括冶炼工艺和连铸工艺或者是冶炼工艺和模铸工艺，所述的冶炼工艺是采用电弧炉(EAF)出钢，经LF炉(钢包精炼炉)初还原或经LF炉初还原和VD炉(真空脱气炉)脱气处理后，采用搅拌强度为：压力10～12MPa、流量400～500NL/min的钢包底吹氩气强搅拌方式，并采用喂丝机将复合Pb包芯线从钢包上方以130～150m/min的速度均匀喂入，将Pb％成分控制在0.05％～0.35％；喂完Pb线后，继续强搅拌2～3min，以达到Pb成分分布均匀稳定；然后将钢包底吹氩气的搅拌强度恢复到压力0.2～0.4MPa、流量100～300NL/min的正常冶炼状态，进行还原再处理，同时进行合金成分和渣的调整，并根据S％含量情况，通过喂入硫铁包芯线方式，将S％控制在0.02％～0.06％，以控制其硫化物夹杂物形态；还原后期，将钢包底吹氩气的搅拌强度调到压力≤0.25MPa、流量50～100NL/min进行软吹，以提高钢水纯净度，然后吊包浇铸。

上述的改善切削性能的优质结构钢的生产工艺，所述的连铸工艺是采用150mm×150mm～300mm×400mm的连铸机进行连铸，拉速控制在0.50～2.45m/min；正常过热度控制在35±5℃；中间包烘烤温度≥1100℃；结晶器液位自动控制并带电磁搅拌，全程保护浇铸。

上述的改善切削性能的优质结构钢的生产工艺，所述的模铸工艺是采用方形、六角形或八角形的锭型浇注700kg～16000kg的铸锭，正常过热度控制在40±5℃，采取缓冷脱模和保温缓冷48～72小时处理措施，以消除应力和进行气体扩散。