[发明专利]一种提高含硫非调质钢可浇性和横向冲击韧性的方法

说明书

本发明公开了一种提高含硫非调质钢可浇性和横向冲击韧性的方法。本方法可在不改变原有生产工艺路线的情况下，钢液经过铝脱氧后，用喂线机喂入钙镁合金线来对钢中夹杂物进行变性处理，提高钢的可浇性和横向冲击韧性。该方法可扩大氧化物夹杂的液相区域，提高钢液中低熔点夹杂物的比例，从而提高钢的可浇性。同时，Ca、Mg合金元素可以与钢中MnS结合形成复合硫化物(Ca,Mn)S，(Mg,Mn)S和(Ca,Mg，Mn)S，该类型的复合硫化物在高温下的抗变形能力较纯MnS强，轧制后成纺锤状，提高了钢材中纺锤状夹杂物的比例，从而达到提高钢材横向冲击韧性的目的。

技术领域

本发明涉及一种提高含硫非调质钢可浇性和横向冲击韧性的方法。

背景技术

与传统的调质钢相比，非调质钢由于不需经过调制处理，故能简化生产工艺流程，提高材料利用率，减少环境污染，降低生产成本。研究表明，非调质钢与调质钢相比，可降低总制造成本25％～38％，节能700～900kw·h/吨工件，缩短生产周期15％，提高材料利用率10％。非调质钢经过几十年来的发展，其化学成分、加工工艺、应用范围、品种规格等方面的特征都发生了多种多样的变化，现已广泛应用于汽车、建筑、重型机械、石油化工、桥梁等众多领域，其应用越来越受到重视。

为了提高非调质钢的切削加工性能，通常在钢中加入0.03％～0.07％的硫，在钢中形成MnS。钢在切削加工过程中，MnS起到断屑和润滑的作用，从而降低刀具磨损，改善钢的切削性能。然而，钢在轧制过程中，MnS会沿轧制方向拉伸变形，变形后的MnS会严重损害钢的横向冲击韧性，使材料力学性能呈各向异性。为了消除或降低MnS对钢的力学性能的不利影响，同时保证钢的切削性能，就有必要对钢中的MnS进行变性处理。目前对钢中MnS变性处理最常用的方法是在钢中添加Ca、Te、Zr、RE等合金元素。

为了提高钢的纯净度，保证非调质钢中低的氧含量，通常采用Al进行深脱氧，由于脱氧产物为高熔点Al₂O₃，容易造成水口堵塞，因此为了提高连浇炉次，通常对Al镇静钢进行Ca处理，使钢液中Al₂O₃夹杂变性为低熔点的钙铝酸盐夹杂。然而，Ca处理的效果与钢成分密切相关，随着钢中[S]含量的增加，Ca处理后夹杂物的“液态”区域急剧减小，甚至消失。因此，当钢中含有S时，用Ca处理来提高可浇性就变得更加困难，需要严格控制好Ca处理的量和钢液成分的关系，避免CaS和高熔点铝酸钙的形成。

发明内容

本发明旨在提供一种提高含硫非调质钢可浇性和横向冲击韧性的方法。本方法可在不改变原有生产工艺路线的情况下，钢液经过铝脱氧后，用喂线机喂入钙镁合金线来对钢中夹杂物进行变性处理，提高钢的可浇性和横向冲击韧性。该方法可扩大氧化物夹杂的液相区域，提高钢液中低熔点夹杂物的比例，从而提高钢的可浇性。同时，Ca、Mg合金元素可以与钢中MnS结合形成复合硫化物(Ca,Mn)S，(Mg,Mn)S和(Ca,Mg，Mn)S，该类型的复合硫化物在高温下的抗变形能力较纯MnS强，轧制后成纺锤状，提高了钢材中纺锤状夹杂物的比例，从而达到提高钢材横向冲击韧性的目的。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种提高含硫非调质钢可浇性和横向冲击韧性的方法，所述方法包括以下步骤：

1)钢液用铝脱氧方式进行脱氧，铝脱氧完成后，钢液中全铝质量百分比含量为0.02～0.03％；

2)向钢液中添加钙镁合金，使钢中Mg质量百分比含量为0.0010～0.0050％，使钢中Ca质量百分比含量为0.0015～0.0050％；

3)根据钢种成分要求向钢中添加硫；

4)连铸或模铸采用保护浇注。

其技术要点包括：

(1)钢液采用Al进行深脱氧，控制钢液中全铝含量为0.02～0.03％。