[发明专利]一种易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法

说明书

技术领域

本发明属于钢的冶炼技术领域，涉及一种无铅环保型易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法。

背景技术

随着机械加工高速化、精密化、自动化的发展，特别是汽车工业、精密仪表工业和家用电器等的发展，各种精密零部件的国内国际需求越来越大。目前，含铅易切削钢被广泛应用，含铅易切削钢具有最为优良的可切削加工性能，特别是具有对切削加工自动化最重要的优良的切屑处理性。然而铅有毒，随着人们环保意识的增强，含铅易切削钢的生产在将来也会被禁止。近年来，人们研究发现环保型易切削元素铋是最有希望替代易切削钢中铅的元素，铋无毒，且具有与铅相似的物理性质，铋易切削钢中含有相对较少的铋就能达到与铅易切削钢相当的可切削性能。

然而，环保型易切削元素铋是一种低熔点金属，其具有非常的低沸点和钢中溶解度，使其在炼钢温度下的平衡分压很大，添加到钢液中的铋很容易气化挥发而损失。故通常炼钢温度范围内铋难以被添加到易切削钢液中，生产过程中存在铋收得率低的问题，使生产成本显著增加，且使钢液中铋的含量很难得到稳定和准确地控制，从而限制了铋易切削钢的发展。而本发明可显著改善上述易切削钢液中低熔点金属铋添加困难的问题。

发明内容

本发明的目的是开发出一种提高易切削钢液中铋收得率的有效添加方法，降低生产成本，实现钢中铋含量的稳定控制，使环保型铋易切削钢替代传统可切削性能优良的铅易切削钢成为可能，并弥补我国高性能易切削钢生产的不足。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

（1）一种易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法，其特征在于：铋添加前钢液表面加入足够厚的渣层，金属铋粉与铁粉以一定质量比混合后作为铋源，并以喂线的方式添加到钢液中足够的深度，铋源添加时及添加后始终吹入氩气进行软搅拌。

（2）所述的金属铋粉与铁粉质量比为2:8～8:2。

（3）所述的铋源进行机械混匀后，或机械混匀压块并破碎后，制作成炼钢用包芯线。

（4）所述的渣层厚度应大于50mm。

（5）所述的铋源包芯线要加入到渣层下足够深的钢液中，喂入深度最好在距包底上方0.1～1.0m处。

（6）在不裸露钢液面的情况下，所述的铋源添加时及添加后始终底吹足够强度的氩气进行软搅拌。

（7）所述的铋源添加温度在钢液温降允许的条件下尽量接近铋的沸点温度，即在1580～1540℃之内。

（8）所述的铁粉也可以是其它能够满足所冶炼易切削钢成分要求的低碳钢粉或合金粉。

上述方案详述如下。

本发明把金属铋粉与铁粉（或满足钢冶炼要求的合金粉）以一定质量比混合后作为铋源，可使添加到钢液中的金属铋得到稀释，从而避免添加时钢液中铋的局部浓度过高、蒸汽压过大而迅速气化挥发。铋源制作成包芯线后以喂线方式添加，且使其加入到渣层下足够深的钢液中，不仅可避免添加的铋在钢液表面迅速熔化而气化挥发，而且钢液深度越深压强越大，铋的分压就会越大，钢液中铋的溶解度也会越高，且铋在钢液中的停留时间也会越长，使添加的铋有充分的时间在钢液中进行扩散溶解，从而提高铋的收得率；包芯线的芯体填充足够紧实，可避免包芯线中夹杂空气进入钢液中，从而有效减少喂线过程中造成的钢液喷溅。在不裸露钢液面的情况下，冶炼过程中始终吹氩气进行软搅拌，可加强铋在钢液中的扩散速率，使铋在钢液中的分布更均匀，进一步减少钢液中铋的局部浓度过高而挥发损失。实验表明在铋的沸点温度（1560℃）附近其收得率最高，由于大气压条件下铋此时在钢液中的溶解度最大，但温度对铋收得率的影响相对较小，故实际生产过程中其添加温度可考虑在钢液温降允许的条件下可尽量接近其沸点，最好在1580～1540℃之内。