[发明专利]含硫、碲的中碳易切削非调质钢及其生产工艺方法

摘要

本发明公开了一种含硫、碲的中碳易切削非调质钢及其生产工艺方法，该非调质钢主要成分为：C:0.35~0.50%，Si:0.10~0.80%，Mn:0.75~1.60%，P≤0.03%，S:0.02~0.08%，Mo:0~0.08%，Nb:0~0.025%，V:0.02~0.12%，N：0.012~0.016%，Te:0.02~0.08%，Ca:0.001~0.003%，余量为铁及不可避免的杂质，其中碲/硫配比为0.25~2.5。本发明易切削非调质钢通过添加碲，对钢中的夹杂物进行变性处理，使该非调质钢的切削性能、抗疲劳性能等得到显著改善，并且不会对环境造成污染。

主权项

1.一种含硫、碲的中碳易切削非调质钢，其特征在于，具有如下主要元素组成和元素重量百分比(wt％)：C:0.35～0.50％，Si:0.10～0.80％，Mn:0.75～1.60％，P≤0.03％，S:0.02～0.08％，Mo:0～0.08％，Nb:0～0.025％，V:0.02～0.12％，N：0.012‑0.016％，Te:0.02～0.08％，Ca:0.001～0.003％，余量为铁及不可避免的杂质，其中碲/硫的重量配比为(0.25～2.5)：1，生产工艺方法包括如下步骤：a.冶炼工艺过程：采用转炉或电炉冶炼，将铁水不进行预脱硫处理，并使装入转炉或电炉中的铁水不进行脱硫，仅进行脱碳、脱磷处理，根据铁水硅、磷含量调整控制石灰加入量，控制出钢的钢液的磷含量不高于0.05wt％，碳含量在0.05～0.30wt％之间，出钢后，向钢液中加入硅锰合金及渣料进行弱脱氧，控制氧含量在30～100ppm，得到钢液；b.LF炉精炼工艺过程：加入硅铁、碳化硅，使在所述步骤a中冶炼制备的钢液的渣面脱氧，通电后吹氩气的压力控制以钢水不翻出渣面为标准要求，在进行白渣处理后，再向钢液中加入钒铁、硅铁、高碳锰铁、硅铁合金进行合金化，控制合金化精炼时间不小于40min，并保持白渣精炼时间不小于20min；c.真空精炼工艺过程：采用VD或RH工艺，对经过所述步骤b中精炼处理的钢液进行真空脱气，控制进泵时间不大于10min，在不高于66.7Pa下保持时间不低于15min，并且在不高于66.7Pa下进行真空保持吹氩的压力控制在0.20‑0.40MPa；在破真空后，向钢液中喂入N‑Mn线，使钢液中N及Mn元素含量达到目标制备的含硫、碲的中碳易切削非调质钢中N及Mn元素含量标准要求；然后向钢液喂入纯钙线或硅钙线，喂入量为：1.1～1.8米线/吨钢水；然后，在5min后，再向钢液中加入碲化锰合金或喂入纯碲线；再在5min后，向钢液中加入硫线，对钢液中的夹杂物进行变性处理；然后，对钢液取样并软吹氩不低于15min，根据对取样钢液中的S、Te的含量分析结果，补喂硫线、碲化锰合金或喂入纯碲线，使钢液中S、Te的含量达到目标制备的含硫、碲的中碳易切削非调质钢中S、Te元素含量标准要求；在喂线毕后，再向钢液面加入大包覆盖剂，并进行软吹氩3～5min，软吹氩以渣面微动，并调整精炼气氛压力0.18～0.23MPa，保持钢水外露而始终被熔渣完全覆盖；在软吹氩后，使钢液成分达到目标制备的含硫、碲的中碳易切削非调质钢的成分要求，然后吊包；d.连铸工艺过程：全程使用中碳含硫钢专用保护渣进行保护浇注，确保经过所述步骤c精炼后的钢液温度在1510～1532℃之间，控制连铸拉坯速度为0.70～0.90m/min，采用弱冷冷却制度，调控冷却强度，控制在二次冷却区的比水量为0.15‑0.35吨水/吨钢，以确保连铸坯质量，结晶器电磁搅拌运行电流为250～280A，频率为2.5～3.5Hz，末端电磁搅拌运行电流为150～180A，频率为10.0～13.0Hz ；在铸坯出连铸机后，使铸坯下线进行坑冷，坑冷时间不少于48h，进行充分退火处理，得到钢坯；e.控轧控冷工艺过程：将在所述步骤d中连铸热处理后得到的钢坯在加热炉中进行加热，控制均热温度为1150～1200℃，采用开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为900～1000℃，在轧后控制钢材冷却速度为不高于2℃/s，最终得到含硫、碲的中碳易切削非调质钢材。