[发明专利]一种含铋易切削不锈钢的熔炼工艺

说明书

本发明提供了一种含铋易切削不锈钢的熔炼工艺，通过配料和加料、真空熔炼、精炼、充气加压、加入铋粉粒料和浇注得到含铋易切削不锈钢。本发明通过粉粒料加料机构将铋粉粒料在压缩惰性气体的作用下，快速均匀地喷射到真空炉内的熔液内部，可以有效抑制铋的沸腾和挥发，提高铋的收得率，从而获得铋含量均匀分布的含铋易切削不锈钢。本发明提供的含铋易切削不锈钢的熔炼工艺，加料速度快，熔料效率高，元素收得率高，烧损率显著降低。本发明得到的含铋易切削不锈钢，具有与含铅易切削不锈钢相当的切削性能，环保性好，有利于推广利用。

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，涉及不锈钢的熔炼，具体涉及一种含铋易切削不锈钢的熔炼工艺。

背景技术

含铅易切削不锈钢因其优越的切削加工性能而广泛应用于机械与汽车行业，用于切削加工各种零部件，但因其含有高污染的铅而必将被取代，因此寻找替代产品是其发展潮流。由于金属铋无毒，且具有与金属铅相近的低熔点和高柔韧性，目前，金属铋被公认为是替代铅的最佳环保易切削元素之一。采用金属铋替代铅，并复配其他化学成分，使得该无铅易切削钢既具有铅系易切削钢的易切削性能，又无毒无害。

在熔炼时需要加入铋元素，目前铋的加入方式是以中间合金或纯金属的方式加入，纯金属的加入方式是将铋块或铋粒在真空或充气状态下通过控制多级料斗来加入，铋在重力作用下自上而下从料斗落入金属液表面。如果加入的料块过大，则不利于物料的快速熔化，导致铋烧损和元素分布不均匀。若以粉粒料加入，虽然熔化速度较快，但由于金属铋的熔点比铅更低，密度也较小，加入后会漂浮于液体的表面上，容易引起沸腾和高挥发，大大影响其收得率。因此，亟需要一种将铋的粉粒料快速送入熔融金属熔液内部的加料技术。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种含铋易切削不锈钢的熔炼工艺，克服目前铋的粉粒料加入后会漂浮于熔液的表面，不能快速送入熔融金属熔液内部，容易引起沸腾和高挥发，大大影响其收得率的缺陷。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种含铋易切削不锈钢的熔炼工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤一，配料和加料：

将废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁、碳、硅和铋粉粒料进行称量，将碳、硅和铋粉粒料各自单独称量好备用，然后将配制好的由废钢、铬铁、钼铁、硅铁和锰铁组成的炉料加入真空炉内；

步骤二，真空熔炼：

真空条件下，将炉料加热至熔融；

步骤三，精炼：

真空条件下，待炉料全熔，熔液液面平静，开始按照常规步骤加碳，加碳后加硅，加硅后，进行充分搅拌；

步骤四，充气加压：

将惰性气体充入真空炉内，充气压力为20～30kPa；

步骤五，加入铋粉粒料：

通过真空炉的粉粒料加料机构将铋粉粒料在压缩惰性气体的作用下，快速均匀地喷射到真空炉内的熔液内部，所述的压缩惰性气体的压力为40～60kPa；

步骤六，浇注：

熔液中加入铋粉粒料后，保持3～5min，然后浇注成钢锭。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的钢锭，以重量百分比计，钢锭中的元素组成为，C：0.026％，Si：0.5～1.0％，Mn：1.15～1.5％，Cr：19.0～21％，Mo：1.5～2.4％，P：＜0.03％，S：0.18～0.35％，Bi：0.1～0.2，其余为铁和杂质，钢锭中的元素的总重量为100％。按照钢锭中的元素的组成进行原料的配料。