[发明专利]一种控制低碳高硫易切削钢中硫化物形态的方法

说明书

本发明公开了一种控制低碳高硫易切削钢中硫化物形态的方法，包括以下步骤：(1)使用电炉冶炼控制出钢C质量百分数和出钢温度；(2)加入硅锰与低碳锰铁脱氧，加入硫化铁调整硫成分，加入石灰，控制电炉合金化后到达精炼炉初始氧含量100‑200ppm；(3)精炼使用硅铁粉、脱氧造渣剂扩散脱氧，控制Si质量百分数≤0.03％，调整Mn质量百分数为1.05‑1.33％，调整S质量百分数为0.30‑0.38％，控制氧含量达到70‑120ppm；(4)浇注后轧制成型。本发明的方法更易控制出钢合金化后初始氧含量与钢水成分，从而控制硫化物形态长宽比，1＜长宽比≤3的比例高达90％。

技术领域

本发明涉及一种控制形态的方法，尤其涉及一种控制低碳高硫易切削钢中硫化物形态的方法。

背景技术

易切削钢通常通过加入S、Pb、Bi等元素，利用如生成硫化物形成化合物的特性，或如Pb、Bi等元素不溶于钢的特性来提升钢的切削加工性能。因Pb有毒性不环保，Bi等易氧化元素在冶炼过程中添加控制难度大，生产较多仍为含硫类。其钢中因生成MnS破坏了钢基体的连续性起到脆化切屑等作用，其形态的控制决定了钢材切削性能的优差，即钢中要减少或避免细长条状的硫化物生成，使硫化物呈球状或纺锤状，MnS形态主要与S、Mn、O、Al、Si等元素含量及冷却速度等方面控制有关，又有研究认为化学成分对硫化物的影响超过冷却速度的影响。

MnS在钢中有3种形态，大量研究认为其中氧含量在大于120ppm的硅脱氧沸腾钢或半镇静钢中时MnS为单相及球形，在高温轧制时延伸差并且高温在加热时能进一步获得球化，但在批量生产中如何通过合理控制钢中S、Mn、O、Al、Si等元素的含量从而稳定控制呈球状的硫化物的工艺一直是难题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种控制低碳高硫易切削钢中硫化物形态的方法，该方法能够稳定控制硫化物呈球状。

技术方案：本发明的控制低碳高硫易切削钢中硫化物形态的方法，包括以下步骤：

(1)使用电炉冶炼控制出钢C质量百分数达到0.03％-0.05％，控制出钢温度达1630-1680℃；

(2)电炉出钢过程加入硅锰5-7kg/t与低碳锰铁6-8kg/t脱氧，加入硫化铁14-18kg/t调整硫成分，加入石灰6-7kg/t，控制电炉合金化后到达精炼炉初始氧含量100-200ppm；

(3)精炼使用硅铁粉、脱氧造渣剂扩散脱氧，控制Si质量百分数≤0.03％，调整Mn质量百分数为1.05-1.33％，喂入硫磺线调整S质量百分数为0.30-0.38％，控制氧含量达到70-120ppm；

(4)浇注后轧制成型。

优选地，步骤(1)中使用40-70吨铁水进行电炉冶炼。

优选地，所述制备的低碳高硫易切削钢中硫化物长宽比≤5。

优选地，所述制备的低碳高硫易切削钢中硫化物长宽比＞6的比例为1％，3＜长宽比≤5的比例为9％，1＜长宽比≤3的比例为90％。

优选地，所述制备的低碳高硫易切削钢中硫化物平均等效直径为4～6μm。

优选地，所述步骤(3)中硫磺线为100～200米。

工作原理：该工艺根据硫化物球化的原理，制定合理的电炉冶炼工艺，通过使用不少于40吨的铁水进行电炉精炼，控制电炉出钢的碳含量以及控制较高的出钢温度，针对出钢条件制定脱氧工艺，不使用铝脱氧，控制出钢合金化后初始氧含量与钢水成分，再在精炼炉采用扩散脱氧继续控制满足铸坯质量的氧含量及终点各成分，从而使硫化物近似球化，改善硫化物长宽比偏大的问题。