[发明专利]一种含碲非调质钢及其生产的方法

说明书

本发明提供了一种含碲非调质钢及其生产的方法，所述含碲非调质钢的化学成分按质量百分比计包括：S：0.048‑0.055％，Te：0.0010‑0.0080％，还包括Fe，C，Si，Mn，Cr，V，N，Al，P以及不可避免的杂质；其中，Te和S元素之间的质量比关系满足：Te/S＝0.018‑0.18；钢中硫化物呈MnTe包裹的MnS双层复合夹杂物，长宽比＜5；所述方法通过在对含硫非调质钢进行加碲改质，即在VD真空冶炼步骤中喂入特定质量分数的铁碲包芯线，改善硫化物形态，增加其硬度，减小锻造时的变形量，达到调控含硫非调质钢的中硫化物(MnS)形态效果的目的。

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，尤其涉及一种含碲非调质钢及其生产的方法。

背景技术

非调质钢在生产过程中无需对产品进行热处理、矫直，简化了工艺操作，提高了产品成材率，降低能耗的同时减少了对环境的污染，故有“绿色钢材”之称。38MnVS6非调质钢主要应用于汽车曲轴、连杆、轮毂轴等，曲轴、连杆、轮毂轴的成型工艺包括锻造、切削加工等，这就要求非调质钢具有良好的加工性能。钢中加入一定量的硫后，可起到润滑作用，降低零件机加工时的切削抗力，进而改善刀具寿命及零件的表面质量。硫化物在钢中形态不同对钢材有不同的影响，例如长条状的硫化物会明显降低钢材的横向性能，产生明显的各向异性，对切削性能改善相对有限，相较而言，纺锤形的硫化物在热加工时这种夹杂物不易延伸变形，可切削性好，横向性能降低小，是较为理想的硫化物形态。现有技术中，控制MnS为主的硫化物夹杂的形态的主要措施为向钢中添加Ca、Zr、Ba等元素。

Ca处理方法，一般是向钢中添加Ca，含量在0.001～0.010％范围，可有效改善非调质钢的切削性能。CN107312908A公开了一种改善非调质钢中MnS夹杂物形态的冶金方法，所述方法首次提出在非调质钢中采用Zr脱氧，并严格控制钢中的Zr、Al、O、Ca、Mg等元素含量，在钢液中得到大量细小、均匀分布的ZrO₂类氧化物，该类型氧化物在钢凝固过程中可以为MnS夹杂物的生成提供形核核心，得到的MnS夹杂物多为球状或块状，分布均匀，尺寸小。然而实际生产中由于Ca合金的收得率难以保证，且对于有Al要求的钢易造成钢液可浇性差的问题。

Zr处理方法，采取向钢中添加Zr元素的方法控制MnS形态，采取Zr脱氧，利用ZrO₂作为凝固过程中MnS的异质形核核心，达到细化MnS的目的。CN107312908A公开了一种改善非调质钢中MnS夹杂物形态的冶金方法，所述方法首次提出在非调质钢中采用Zr脱氧，并严格控制钢中的Zr、Al、O、Ca、Mg等元素含量，在钢液中得到大量细小、均匀分布的ZrO₂类氧化物。该类型氧化物在钢凝固过程中可以为MnS夹杂物的生成提供形核核心，得到的MnS夹杂物多为球状或块状，分布均匀，尺寸小，所述冶金工艺能够有效地改善传统非调质钢中MnS夹杂物尺寸大、主要在晶界分布的问题；但二氧化锆容易聚集在钢材内部，形成脆性夹杂物，对钢的性能会产生一定危害。

Ba处理方法是向钢中添加0.0001-0.03％的钡合金，提高含硫非调质钢洁净度的同时，细化硫化物夹杂。CN107557531B公开了一种钡合金处理的非调质钢硫化物夹杂控制方法，采用钡合金对Al₂O₃夹杂进行变性，在提高钢水洁净度的同时，使残余Al₂O₃以弥散均匀状态分布，并作为后续硫化物夹杂物形成的核心，通过Al、Ba、S含量的控制、加入时间和方法的控制，实现非调质钢硫含量在0.04-0.06％的情况下，连铸实现8炉连浇，硫化物夹杂粗系≤2.0级，细系≤3.0级。由于钡与钙同族，且其活性更强，实际生产中钢材的收得率较低，操作有困难。

为优化硫化物在非调质钢中的形态，提升其综合性能，需要优化现有工艺。

发明内容