[发明专利]含铋易切削钢的铋添加工艺方法

说明书

本发明公开了一种含铋易切削钢的铋添加工艺方法，在精炼末期，除铋以外的其它成分调整完成后，进行含铋包芯线的添加，具体步骤如下：1)喂线前生产条件的控制，控制钢液的渣层、温度和氧活度；2)含铋包芯线的喂入；3)喂线结束后的处理，其中，所述步骤2)采用间歇式喂线法，将含铋包芯线分至少3次间歇式喂入，每次喂入包芯线占加入总量的1/n，n为次数，每喂一次间隔15‑20s。本发明工艺方法具有如下优点：喂线过程稳定，没有剧烈喷溅；铋元素收得率高，达到15‑40％，生产成本低；钢中夹杂物形态好；切削性能优良。适用于碳素易切削钢和易切削不锈钢的生产，在含铋易切削钢的领域具有较大经济价值。

技术领域

本发明涉及一种易切削钢制备工艺，特别是涉及一种铋系易切削钢的制备方法，应用于钢铁冶金技术领域。

背景技术

易切削钢是指在钢中加入一定数量的易切削元素，以改善钢的切削性能的一类钢种。随着环保问题的日益重视，铅系易切削钢的应用受到了限制，相关专家与学者寻求铅的替代元素。

金属铋(Bi)外观呈银白色，有强烈的金属光泽，呈脆性，晶体结构为斜方晶系，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，可提高钢的易切削性。因此，在工业上被广泛作为铅的替代品。

铋的熔点(271.3℃)低给铋易切削合金钢的合金化处理及合金钢的生产，造成了非常大的困难；在精炼过程中，将铋或铋锰合金直接加入钢包，铋迅速蒸发形成铋蒸气，铋蒸气来不及溶解进入钢液就形成铋蒸气气泡，受到浮力作用下很快逸出，铋的收得率低；另一方面，铋蒸气在空气中形成含铋烟雾，污染环境，危害人员健康。因此，合理高效的铋添加技术的研究具有重要意义。

公开号为CN103255359A的中国专利公布了一种含铋易切削钢，该含铋易切削钢，由重量百分含量0.04-0.15％的C、0-0.15％的Si、0.9-1.6％的Mn、0.02-0.11％的P、0.25-0.45％的S、0-0.2％的Cr、0-0.2％的Ni、0-0.2％的Cu、0.05-0.2％的Bi、0.005-0.05％的Ti、0.005-0.05％的N、0-0.2％的杂质以及余量为Fe组成。

该专利文献仅仅介绍含铋易切削钢的成分,未叙述如何解决铋的添加困难，收得率低的问题，并不涉及包芯线的添加工艺方法,缺少适当的喂线工艺会导致铋在钢液中分布不均匀的问题,以及铋元素挥发严重，收得率低,增加生产成本。

公开号为CN102912185A的中国专利公布了一种环保型高强度易切削钢用铋锆合金，其特征是采用铋锆合金进行钢的合金化，所述铋锆合金的组分按重量百分含量计算分别为：铋：15-82％；不可避免的杂质：≤1.2％；锆：余量。该专利给出了一种铋锆合金的熔炼方法，而本发明与是含铋包芯线的喂线工艺，两者有明显的差异。

并且该专利文献仅仅介绍铋锆合金的成分，并不涉及包芯线的添加工艺方法,缺少适当的喂线工艺会导致铋在钢液中分布不均匀的问题,以及铋元素挥发严重，收得率低,增加生产成本。

公开号为CN103388050A的中国专利公布了一种易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法，其特征是铋添加前钢液表面加入足够厚的渣层，金属铋粉与铁粉，或满足冶炼钢成分要求的合金粉，以一定比例混合后作为铋源，并以喂线的方式添加到渣层下足够深的钢液中，铋源添加时及添加后始终吹入氩气进行软搅拌。

并且上述现有技术存在以下问题：

1)在上述现有技术提供的工艺条件下，铋的挥发较为严重，收得率较低，导致生产成本上升；

2)上述现有技术采用一次性喂入全部包芯线，会导致钢液局部合金元素浓度过高，元素挥发严重且易造成偏析问题。

发明内容