[发明专利]易切削钢的铋碲复合添加工艺方法

说明书

本发明公开了一种易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，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10‑20s；喂线后进行处理。本发明方法喂线过程稳定，没有剧烈喷溅；铋元素收得率高，铋收得率大于30％，碲收得率为大于50％，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，特别是涉及一种复合添加的无铅易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，由于具有良好的切削性能，使得机械加工中刀具寿命延长，加工效率提高，生产成本降低，且加工后工件表面质量良好而被广泛应用。根据钢中易切削元素的不同，可将易切削钢分为硫系、铅系、钙系、碲系、复合型易切削钢等多种类型。其中含铅易切削钢在冶炼和热加工过程中会出现环境污染问题，硫系易切削钢的切削性能在同等情况下与铅系易切削钢有30％-40％的差距，因此开发和生产环境友好的高性能无铅易切削钢成为易切削钢发展的潮流。

碲与硫同主族，性质相近，是易切削钢中的重要易切削元素。碲不仅本身是易切削元素，其对硫化物还具有改质作用，使硫化物夹杂球化，进一步提高钢的切削性能。但是碲的熔点为452℃，沸点为1390℃，在炼钢温度下易挥发，且碲的价格昂贵，如何确保较高的收得率以及较好的添加效果，是工业生产应用的关键。

铋和铅是同周期相邻元素，物理和化学性质近似，是易切削元素的一种。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，金属铋被公认是替代铅的最佳环保易切削元素之一，当钢中铋含量相当于铅含量一半的水平时，即可达到同样的易切削效果。

复合添加铋、碲不仅可以利用铋取得与含铅钢近似的切削性能，还能利用碲对硫化物改质进一步提高钢的切削性能，生产出切削性能超过含铅易切削钢的“超级”易切削钢。

公开号为CN 104498838 A的中国专利文献公开了一种含碲的高锰钢及其制备方法，包括以下几个方面：

Ⅰ采取向钢中添加Te元素的方法改善钢中碳化物的形态以提高钢的性能；

Ⅱ涉及对感应电炉熔炼工艺和生产热处理工艺的改善。

公开号为CN 103388050 A的中国专利文献公开了一种易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法，包括以下几个方面：

Ⅰ该专利是采用向钢中添加Bi元素的方法改善钢的性能，其中Bi的添加方式是以铋粉与铁粉混合作为铋源，以喂线方式添加；

Ⅱ：该专利涉及的工艺包括以喂线的方式将Bi源添加到钢液中足够的深度，且铋源添加时及添加后始终吹入氩气进行软搅拌。

上述现有技术均存在以下技术问题：

(1)在上述现有技术提供的工艺条件下，碲和铋的挥发较为严重，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纯碲，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

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种易切削钢的铋碲复合添加工艺方法，采用钢液间歇式喂线法，进行铋碲复合添加工艺，使得加铋碲过程平稳进行，使铋、碲在钢液中均匀分布，提高铋、碲的收得率，并取得较好的复合添加效果，最终在获得高切削性能的同时降低生产成本。

为达到上述目的，本发明创造采用如下技术构思：