一种低碳复合型易切削钢及其生产方法与流程

文档序号:13706594阅读:154来源:国知局

本发明涉及冶金行业易切削钢的生产方法,尤其涉及一种低碳易切削钢的生产方法。



背景技术:

易切削钢由于在切削加工过程中具有延长刀具寿命,减少切削抗力,提高加工表面光洁度,容易排除切屑等优点,在汽车和机械加工行业中得到了越来越广泛的应用,对于易切削钢性能的研究也越来越多。目前,易切削钢主要包含硫系、铅系、钙系和复合碲、硒、钛系等种类,其中应用最广泛的是硫系易切削钢,而在该类易切削钢中,低碳硫系易切削钢由于具有良好的切削性能和断屑性能,近些年随着自动车床的发展需求量大幅度提升。

为了改善低碳易切削钢的切削性能,通常需要加入s元素,但是,由于硫系易切削钢中含有大量的s元素,增加了钢材的热脆性,因此在轧制过程中易出现劈头、掉块以及表面裂纹等缺陷,生产难度较大;与此同时,钢中大量硫化物的存在也增加了钢材性能的各向异性,低碳易切削钢力学性能及其稳定性较差而使得其使用范围也大大受限。易切削钢的热脆性通常与钢中的硫化物夹杂的组成有关。钢材的化学成分、连铸坯的冷却速度以及高温处理对硫化物的形态及组成有很大的影响。专利cn102676955a通过模铸的方法制备了一种具有优异切削性能的高硫易切削钢,通过加入0.01~0.03%te改善了切削加工件的表面光洁度,不过存在生产成本高,生产效率较连铸大大降低等不足。张利武等通过改善精炼工艺,实现了钢中硫化物形态的改善并降低了脆性夹杂物出现的机率及尺寸,不过从工艺调整前后的分析指标数据来看,改善效果较为有限,而且该方法中提到的增加渣中mgo比例的措施,对于镁铝尖晶石类硬质有害夹杂物的抑制较为不利;专利cn103397255a发明了一种纯bn型低碳易切削钢,降低了硫系易切削钢性能的各向异性,然而,该钢种较硫系切削钢而言,其切削性能的稳定性还有待进一步提升,且大量b、n元素(b>0.02%,n>0.02%)的加入还将恶化钢材的韧性,大大增加了铸坯皮下气泡的出现概率,同时该钢种要求加入的铜含量高达0.7%以上,在生产过程中钢的铜脆问题也势必对钢材的表面质量及钢材的成材率带来诸多不利影响。



技术实现要素:

本发明针对现有技术中硫系易切削钢中含有大量的s元素,增加了钢材的热脆性,因此在轧制过程中易出现劈头、掉块以及表面裂纹等缺陷,生产难度较大的技术问题,以及低碳易切削钢力学性能及稳定性较差而使得其使用范围大大受限的问题,提供了一种复合型低碳易切削钢及其生产方法。

本发明低碳易切削钢包括如下质量百分含量的成分:c:≤0.25%,si:≤0.10%,mn:0.60~1.20%,p:0.030~0.075%,s:0.12~0.35%,cr:0.15~0.40%,cu:0.10~0.25%,b:≤0.0060%,n:≤0.0180%,al:≤0.005%,o:≤0.0180%,余量为fe。

优选为:低碳易切削钢包括如下质量百分含量的成分:c:0.13~0.16%,si:≤0.05%,mn:0.90~1.05%,p:0.035~0.050%,s:0.15~0.20%,cr:0.20~0.28%,cu:0.10~0.15%,b:0.0040~0.0055%,n:0.014~0.018%,al:≤0.005%,o:0.0045~0.0075%。

综合考虑该低碳含硫易切削钢的使用性能要求,以及环境适用性,对具体冶炼成份进行如下控制:

c:钢中含碳量增加,渗碳体组织多,硬度上升,若碳含量过高,钢的硬度过高,切削加工过程中将增加刀具的磨损;而碳含量过低,在切削过程中易出现积屑瘤,与前刀面黏结,使已加工表面粗糙,而排出的切屑又是带状的,很难断屑,造成发热变钝,致使切削速度降低,刀具热磨损严重等问题。本易切削钢成品c含量优化控制范围为0.13~0.16%。

si:硅部分固溶于铁素体中,增强钢的硬度,而且硅在钢中与氧结合形成硬度较高的氧化硅夹杂物,使刀具的磨损增加,使用寿命降低,此处要求si控制在0.05%以内;

al:铝与氧结合生成细小脆硬的氧化铝夹杂物,增加刀具的磨损;同时适当的al含量也是获得理想硫化物形态的前提,本钢种中al含量要求分别控制在0.005%以内。

p:磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度,降低韧性,使切屑易于折断和排除,从而获得良好的加工表面光洁度。如含磷量过高,则会显著降低塑性,增高硬度,反而影响钢的被切削性。此处,磷控制范围为0.035~0.050%。

s:钢中加入硫形成的硫化物破坏了金属基体组织的连续性,在外力作用下相当于应力集中源,减少了刀具的切削抗力,使得切削温度降低;硫化物的熔点通常较低,随着切削温度的升高而逐渐软化,具有良好的塑性变形能力,起到了润滑的作用,减少了摩擦力,减轻了切屑和刀具之间的摩擦,从而减轻了刀具的磨损;此外,硫化物还具有包裹减磨的作用,硬度较低的硫化物包裹在高硬度的氧化物表面时,减轻了刀具的磨损,同时还改善了加工表面的光洁度。不过,过多的硫会与氧、铁生成共晶化合物(fe-fes、fe-fes-feo),在轧制时易导致开裂。该钢种中硫的目标控制范围为0.15~0.20%。

mn:钢中锰可提高强度并与硫形成硫化锰夹杂物,使切屑容易断裂,从而改善钢的被切削性,还能消除或减弱因硫所引起的热脆性。为了兼顾硫化物夹杂形态的优化,在该易切削钢中同时考虑将mn/s控制在5~6.5范围,mn控制范围为0.90~1.05%。

cr:钢中铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但是对于塑性和韧性的改善无益,本钢种加入0.20~0.28%的cr,在不影响钢材塑性和韧性的基础上,增强在强度方面的补给。

b:加入适量硼与氮形成bn,六方晶型的bn与石墨结构类似,可以起到很好的润滑作用;bn就硬度而言比mns还低,且能与al2o3、mns等夹杂形成复合夹杂物,降低硬质夹杂物对于刀具磨损的影响;而且钢中的bn不污染环境也不恶化钢的力学性能,在对切削性能的改善方面具有独特的清洁高效性。本钢种b含量控制范围0.0040~0.0055%。

n:本钢种中,氮含量是控制钢中bn的形成与适时析出的重要因素,根据钢液中硼、氮实际浓度的变化规律可知,bn在凝固前沿液相下生成及长大的控制环节为氮的扩散,为确保钢中b能够尽可能形成bn,控制钢中n/b>3;其次氮虽能提高钢的强度,但又能增加脆性,切削时会形成短碎的断屑,钢中含微量氮(<0.02%),对被切削性和加工表面质量起有利作用,但含量过高,钢的强化作用增大,则减少刀具的寿命。氮的目标控制范围为0.014~0.018%。

o:一般钢种都要求氧含量尽可能低,但是易切削钢中适当提高氧含量可以改善硫化物的大小、形态、分布及变形能力,所以在炼钢过程中采用不完全脱氧方式,以期保留预期的氧含量来促进切削性能的改善。本钢种要求游离氧of:0.0020-0.0035%,s/of:35~70,总氧含量ot控制范围为0.0045~0.0075%。

cu:铜在适量加入时,不仅可以提高钢的耐腐蚀性能,增强其在不同气候条件下的适用性,而且cu不依赖碳、氮作用即可以在钢中产生显著的析出强化效应;而且铜析出先于奥氏体转变,可以细化奥氏体晶粒,因此,低碳钢加入适量铜,有助于获得较高强度和韧性,并改善提高焊接性能以及腐蚀性能等综合性能;不过铜含量不宜太高,否则铜脆的不利影响会比较明显,故本钢种加入量为0.10~0.15%。

本发明的低碳易切削钢的生产方法,其生产工艺路线为:采用eaf-converter电转炉冶炼+lf精炼+ccm连铸+控轧控冷的工艺路线生产易切削钢。

生产工艺步骤如下:

(1)eaf-converter电转炉冶炼

生产时严格按照上述设计的化学成分控制各组分的用量,eaf-converter电转炉出钢采用偏心底炉出钢及留钢操作以免下渣,控制电转炉终点c≥0.06%:出钢温度≥1640℃;出钢过程依次加入适量铝铁、硅锰、低碳锰铁、低碳铬铁、磷铁、硫铁、增碳剂、石灰,其中,配加硅锰、硫铁、磷铁、低碳铬铁、低碳锰铁用于调整p、s、mn、cr含量,铝铁作为炉后脱氧剂,加入适量石灰作为顶渣,然后钢水转至lf炉精炼。

(2)lf精炼

精炼前期采用电石进行渣面脱氧,根据渣况补加适量石灰。通电加热后进行第一次取样,并测定游离氧含量,根据取样测得的成分补加硅锰及磷铁、硫铁、低碳铬铁、低碳锰铁,将p、mn、cr含量调整至目标值,s含量达到控制范围上限,避免精炼后期进行再硫化补硫操作,这不利于硫化物在钢中均匀分布;而mn含量应控制在中下限,以免精炼末期喂入氮锰线后mn含量超标。随后加入紫铜完成cu的合金化要求,继续升温,进行二次取样,根据二次取样测得的成分补加合金,进行p、s、cr、cu成分微调;lf吊包前10分钟同时喂入氮锰线和硼铁线,在保证钢中n、b含量调整到位的前提下,将mn含量提升靠近目标值,喂线完成后再次进行定氧,软吹20分钟;

精炼过程中,氧含量的调节与控制是精炼过程的关键点和难点,在合适的时间定出的氧含量,是判定脱氧是否达到要求的依据,根据定氧情况用低铝铝铁或喂入适量钙线进行脱氧,适量钙线的喂入对夹杂物的变性及硫化物形态控制亦有益。对钢中氧含量影响很大的一个因素为造渣碱度,钢中溶解氧含量随炉渣碱度的升高而降低,因为高碱度强还原性炉渣的渣钢界面[o]含量较低,吸附脱氧产物能力强,因而使钢中氧含量降低。生产该钢种时要求游离氧控制在0.0020~0.0035%,为了避免高碱度渣过度脱氧和对夹杂的过度吸附,精炼渣的碱度不宜过高,精炼终渣二元碱度控制在2.0~2.8,为了得到适当碱度的炉渣,在mn合金配比上,在保证si不超标的前提下,特别是出钢过程及精炼初期应多使用硅锰;同时在生产中,为了防止出现脱氧过度的情况,必要时还需准备一些干燥的氧化铁皮来增氧。

(3)连铸浇铸

连铸浇铸过程中采用全程保护浇铸,采用高硫钢专用保护渣,以解决普通保护渣很容易由于成分变化而导致失效,连浇炉数低,易漏钢并导致铸坯表面、皮下缺陷等问题,过热度控制在20~30℃,采用结晶器电磁搅拌改善铸坯内部质量,二冷采用弱冷模式,降低冷却强度,可以有效提高铸坯中硫化物及氮化硼尺寸,同时使铸坯在通过拉矫区时避开热脆区,降低铸坯表面裂纹的产生。

(4)轧制冷却

所得铸坯送至轧材厂加热炉,为避开该高硫钢脆性温度区间,要求采用高温轧制工艺,并且全程轧制的目标温度不低于1020℃;轧制过程控制粗轧温度1150±20℃,精轧温度1050±20℃,轧后穿水快速冷却至900±25℃,随后轧材上冷床,完成打包收集后堆冷。

有益效果

本专利通过成分设计,关键元素含量及配比控制,精炼过程加料及造渣工艺、连铸过程冷却、轧制过程温度等全流程关键环节及参数的控制与优化,不仅实现了该低碳含硫易切削钢的高效稳定生产,在降低硬度较高的硅、铝氧化物对刀具磨损的同时,还有效实现了硫化物尺寸、形态、分布控制的提升;而且通过引入b元素、对n/b配比的量化、加入时机的选择、凝固析出冷却的控制,充分发挥了bn的类石墨结构及其对于氧化物、硫化物的复合包裹等方面的积极效应,在一定程度上降低了切削性能对于硫含量的依懒性,在保证良好切削性能的前提下,提高了材料力学的稳定性,降低了材料力学性能的各向异性,从而有效提高了该复合型低碳易切削钢的综合性能。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述:

实施例1:

采用eaf-converter电转炉冶炼→lf炉精炼→ccm连铸的工艺路线生产低碳易切削钢。

冶炼成品成份控制:c:0.13~0.16%,si:≤0.05%,mn:0.90~1.05%,p:0.035~0.050%,s:0.15~0.20%,cr:0.20~0.28%,cu:0.10~0.15%,b:0.0040~0.0055%,n:0.014~0.018%,al:≤0.005%,o:0.0045~0.0075%,余量为fe。

电转炉采用铁水、生铁及优质废钢作为原料,总装入量控制在109吨,铁水比89%,生铁加入量为5.5吨,其余为优质废钢。出钢终点成分c:0.07%、p:0.016%、出钢温度t:1661℃,出钢量93.5吨,采用偏心底出钢,严禁下渣;出钢过程依次加入适量铝铁、硅锰、低碳锰铁、低碳铬铁、磷铁、硫铁、增碳剂、石灰。出钢结束在炉后进行定氧,测得游离氧含量为52ppm,随即转至lf炉。

lf座包温度1542℃,通电升温,精炼前期采用50kg电石进行脱氧,通电加热8分钟后进行第一次取样,并进行定氧测得游离氧含量为35ppm;第一次取样测定成分后补加少量硅锰及适量磷铁、硫铁、低碳铬铁、低碳锰铁,合金的补加量要求将p、cr含量调整至目标值,s含量在第一次取样后应达到控制范围上限,避免后续大量补加硫铁,并且,考虑到后续氮锰线增锰,mn含量调整至目标范围中下限,随后加入紫铜完成cu的合金化要求;继续升温至1571℃,然后进行二次取样,根据二样成分补加合金,进行p、s、cr、cu成分微调,并定氧测得游离氧含量为29ppm;lf吊包前10分钟同时喂入氮锰线和硼铁线,在保证钢中n、b含量调整到位的前提下,将mn含量尽量提升靠近目标值,喂线完成后再次进行定氧,测得游离氧含量为28ppm;软吹20分钟,再转连铸进行浇铸,精炼终渣二元碱度为2.6。

连铸过热度23℃,铸坯断面220mm*260mm,一冷水流量102m3/h,进水温度30.5℃,一冷水温差7.9℃,二冷比水量0.3l/kg,拉速为0.88m/min,使用含硫钢专用保护渣,开启结晶器电磁搅拌并采用全流程保护浇注,铸坯进拉矫机温度963~986℃。铸坯样检测成分为:

c:0.14%,si:0.02%,mn:1.01%,p:0.043%,s:0.182%,cr:0.25%,cu:0.12%,al:0.002%,b:0.0046%,n:0.0167%,ot:0.0055%,余量为fe。

所得铸坯热送至轧材厂加热炉,轧制规格φ22mm。轧制时,粗轧温度1140℃,精轧温度1035℃,轧后穿水快速冷却至902℃,随后轧材上冷床,完成打包收集后堆冷。

实施例2

采用eaf-converter电转炉冶炼→lf炉精炼→ccm连铸的工艺路线生产低碳易切削钢。

冶炼成品成份控制:c:0.13~0.16%,si:≤0.05%,mn:0.90~1.05%,p:0.035~0.050%,s:0.15~0.20%,cr:0.20~0.28%,cu:0.10~0.15%,b:≤0.0030%,n:≤0.0120%,al:≤0.005%,o:0.0045~0.0075%,余量为fe。

电转炉采用铁水、生铁及优质废钢作为原料,总装入量控制在108吨,铁水比91%,生铁加入量为5.1吨,其余为优质废钢。出钢终点成分c:0.07%、p:0.016%、出钢温度t:1659℃,出钢量93.6吨,采用偏心底出钢,严禁下渣;出钢过程依次加入适量铝铁、硅锰、低碳锰铁、低碳铬铁、磷铁、硫铁、增碳剂、石灰。出钢结束在炉后进行定氧,测得游离氧含量为62ppm,随即转至lf炉。

lf座包温度1543℃,通电升温,精炼前期采用60kg电石进行脱氧,通电加热8分钟后进行第一次取样,并进行定氧测得游离氧含量为26ppm;第一次取样测定成分后补加少量硅锰及适量磷铁、硫铁、低碳铬铁、低碳锰铁,合金的补加量要求将p、mn、cr含量调整至目标值,s含量第一次取样后应达到控制范围上限,避免后续大量补加硫铁,随后加入铜完成cu的合金化要求;继续升温至1576℃,然后进行二次取样,根据二样成分补加合金,进行p、s、mn、cr、cu成分微调,并定氧测得游离氧含量为31ppm;软吹20分钟,再转连铸进行浇铸,精炼终渣二元碱度2.5。

连铸过热度23℃,铸坯断面220mm*260mm,一冷水流量100m3/h,进水温度32℃,一冷水温差7.5℃,二冷比水量0.3l/kg,拉速为0.88m/min,使用含硫钢专用保护渣,开启结晶器电磁搅拌并采用全流程保护浇注,铸坯进拉矫机温度961~980℃。铸坯样检测成分为:

c:0.15%,si:0.02%,mn:1.00%,p:0.041%,s:0.186%,cr:0.23%,cu:0.11%,al:0.003%,b:0.0004%,n:0.0029%,ot:0.0061%,余量为fe。

所得铸坯热送至轧材厂加热炉,轧制规格φ22mm。轧制时,粗轧温度1151℃,精轧温度1047℃,轧后穿水快速冷却至898℃,随后轧材上冷床,完成打包收集后堆冷。

实施例3

采用eaf-converter电转炉冶炼→lf炉精炼→ccm连铸的工艺路线生产低碳易切削钢。

冶炼成品成份控制:c:0.13~0.16%,si:≤0.05%,mn:0.90~1.05%,p:0.035~0.050%,s:0.20~0.35%,cr:0.20~0.28%,cu:0.10~0.15%,b:≤0.0030%,n:≤0.0120%,al:≤0.005%,o:0.0080~0.0120%,余量为fe。

电转炉采用铁水、生铁及优质废钢作为原料,总装入量控制在109吨,铁水比86%,生铁加入量为4.5吨,其余为优质废钢。出钢终点成分c:0.06%、p:0.013%、出钢温度t:1659℃,出钢量93.8吨,采用偏心底出钢,严禁下渣;出钢过程依次加入适量铝铁、硅锰、低碳锰铁、低碳铬铁、磷铁、硫铁、增碳剂、石灰。出钢结束在炉后进行定氧,测得游离氧含量为58ppm,随即转至lf炉。

lf座包温度1548℃,通电升温,精炼前期采用20kg电石进行脱氧,通电加热8分钟后进行第一次取样,并进行定氧测得游离氧含量为49ppm;第一次取样测定成分后补加少量硅锰及适量磷铁、硫铁、低碳铬铁、低碳锰铁,合金的补加量要求将p、mn、cr含量调整至目标值,s含量第一次取样后应达到控制范围上限,避免后续大量补加硫铁,随后加入铜完成cu的合金化要求;继续升温至1579℃,然后进行二次取样,根据二样成分补加合金,进行p、s、mn、cr、cu成分微调,并定氧测得游离氧含量为41ppm,较要求控制范围偏低,随即加入10kg氧化铁皮,加完后加大氩气稍加搅拌均匀,再次进行定氧,测得游离氧含量为47ppm;软吹20分钟,转至连铸进行浇铸,精炼终渣二元碱度为2.2。

连铸过热度28℃,铸坯断面220mm*260mm,一冷水流量100m3/h,进水温度31.5℃,一冷水温差8.1℃,二冷比水量0.3l/kg,拉速为0.88m/min,使用高硫钢专用保护渣,开启结晶器电磁搅拌并采用全流程保护浇注,铸坯进拉矫机温度968~989℃。铸坯样检测成分为:

c:0.14%,si:0.03%,mn:1.00%,p:0.041%,s:0.268%,cr:0.24%,cu:0.13%,al:0.001%,b:0.0003%,n:0.0032%,ot:0.0096%,余量为fe。

所得铸坯热送至轧材厂加热炉,轧制规格φ22mm。轧制时,粗轧温度1155℃,精轧温度1058℃,轧后穿水快速冷却至906℃,随后轧材上冷床,完成打包收集后堆冷。

实施例4

采用eaf-converter电转炉冶炼→lf炉精炼→ccm连铸的工艺路线生产低碳易切削钢。

冶炼成品成份控制:c:0.13~0.16%,si:≤0.05%,mn:0.90~1.05%,p:0.035~0.050%,s:0.20~0.35%,cr:0.20~0.28%,cu:0.10~0.15%,b:≤0.0030%,n:≤0.0120%,al:≤0.005%,o:≤0.0120%,余量为fe。

电转炉采用铁水、生铁及优质废钢作为原料,总装入量控制在106吨,铁水比92%,生铁加入量为4.2吨,其余为优质废钢。出钢终点成分c:0.09%、p:0.018%、出钢温度t:1655℃,出钢量92.7吨,采用偏心底出钢,严禁下渣;出钢过程依次加入适量铝铁、硅锰、低碳锰铁、低碳铬铁、磷铁、硫铁、增碳剂、石灰。出钢结束在炉后进行定氧,测得游离氧含量为59ppm,随即转至lf炉。

lf座包温度1539℃,通电升温,精炼前期采用60kg电石进行脱氧,通电加热8分钟后进行第一次取样,并进行定氧测得游离氧含量为37ppm;第一次取样测定成分后补加少量硅锰及适量磷铁、硫铁、低碳铬铁、低碳锰铁,合金的补加量要求将p、mn、cr含量调整至目标值,s含量第一次取样后应达到控制范围上限,避免后续大量补加硫铁,随后加入铜完成cu的合金化要求;继续升温至1576℃,然后进行二次取样,根据二样成分补加合金,进行p、s、mn、cr、cu成分微调,并定氧测得游离氧含量为12ppm;软吹20分钟,再转连铸进行浇铸,精炼终渣二元碱度3.7。

连铸过热度26℃,铸坯断面220mm*260mm,一冷水流量102m3/h,进水温度30℃,一冷水温差7.7℃,二冷比水量0.3l/kg,拉速为0.88m/min,使用高硫钢专用保护渣,开启结晶器电磁搅拌并采用全流程保护浇注,铸坯进拉矫机温度963~987℃。铸坯样检测成分为:

c:0.15%,si:0.01%,mn:0.99%,p:0.041%,s:0.252%,cr:0.24%,cu:0.12%,al:0.004%,b:0.0005%,n:0.0038%,ot:0.0026%,余量为fe。

所得铸坯热送至轧材厂加热炉,轧制规格φ22mm。轧制时,粗轧温度1158℃,精轧温度1052℃,轧后穿水快速冷却至900℃,随后轧材上冷床,完成打包收集后堆冷。

实施例5:

采用eaf-converter电转炉冶炼→lf炉精炼→ccm连铸的工艺路线生产低碳易切削钢。

冶炼成品成份控制:c:0.13~0.16%,si:≤0.35%,mn:0.90~1.05%,p:0.035~0.050%,s:0.15~0.20%,cr:0.20~0.28%,cu:0.10~0.15%,b:0.0040~0.0055%,n:0.014~0.018%,al:≤0.035%,o:0.0030~0.0075%,余量为fe。

电转炉采用铁水、生铁及优质废钢作为原料,总装入量控制在105吨,铁水比90%,生铁加入量为4.6吨,其余为优质废钢。出钢终点成分c:0.07%、p:0.013%、出钢温度t:1663℃,出钢量92.5吨,采用偏心底出钢,严禁下渣;出钢过程依次加入适量铝铁、硅锰、低碳锰铁、低碳铬铁、磷铁、硫铁、增碳剂、石灰。出钢结束在炉后进行定氧,测得游离氧含量为54ppm,随即转至lf炉。

lf座包温度1542℃,通电升温,精炼前期采用20kg电石、20kg碳化硅、10kg铝粒进行脱氧,通电加热8分钟后进行第一次取样,并进行定氧测得游离氧含量为29ppm;第一次取样测定成分后补加少量硅锰、硅铁及适量磷铁、硫铁、低碳铬铁、低碳锰铁,合金的补加量要求将p、cr含量调整至目标值,s含量在第一次取样后应达到控制范围上限,避免后续大量补加硫铁,并且,考虑到后续氮锰线增锰,mn含量调整至目标范围中下限,随后加入紫铜完成cu的合金化要求;继续升温至1573℃,然后进行二次取样,根据二样成分补加合金,进行p、s、cr、cu成分微调,并定氧测得游离氧含量为21ppm;lf吊包前10分钟同时喂入氮锰线和硼铁线,在保证钢中n、b含量调整到位的前提下,将mn含量尽量提升靠近目标值,喂线完成后再次进行定氧,测得游离氧含量为18ppm;软吹20分钟,再转连铸进行浇铸,精炼终渣二元碱度为2.3。

连铸过热度25℃,铸坯断面220mm*260mm,一冷水流量100m3/h,进水温度31.5℃,一冷水温差7.2℃,二冷比水量0.3l/kg,拉速为0.88m/min,使用含硫钢专用保护渣,开启结晶器电磁搅拌并采用全流程保护浇注,铸坯进拉矫机温度967~989℃。铸坯样检测成分为:

c:0.14%,si:0.15%,mn:1.02%,p:0.042%,s:0.172%,cr:0.24%,cu:0.11%,al:0.008%,b:0.0046%,n:0.0165%,ot:0.0032%,余量为fe。

所得铸坯热送至轧材厂加热炉,轧制规格φ22mm。轧制时,粗轧温度1145℃,精轧温度1038℃,轧后穿水快速冷却至901℃,随后轧材上冷床,完成打包收集后堆冷。

实施例6:

采用eaf-converter电转炉冶炼→lf炉精炼→ccm连铸的工艺路线生产低碳易切削钢。

冶炼成品成份控制:c:0.13~0.16%,si:≤0.05%,mn:0.90~1.05%,p:0.035~0.050%,s:0.15~0.20%,cr:0.20~0.28%,cu:0.10~0.15%,b:0.0040~0.0055%,n:0.014~0.018%,al:≤0.005%,o:0.0045~0.0075%,余量为fe。

电转炉采用铁水、生铁及优质废钢作为原料,总装入量控制在108吨,铁水比91%,生铁加入量为4.2吨,其余为优质废钢。出钢终点成分c:0.08%、p:0.018%、出钢温度t:1658℃,出钢量92.8吨,采用偏心底出钢,严禁下渣;出钢过程依次加入适量铝铁、硅锰、低碳锰铁、低碳铬铁、磷铁、硫铁、增碳剂、石灰。出钢结束在炉后进行定氧,测得游离氧含量为49ppm,随即转至lf炉。

lf座包温度1540℃,通电升温,精炼前期采用50kg电石进行脱氧,通电加热8分钟后进行第一次取样,并进行定氧测得游离氧含量为32ppm;第一次取样测定成分后喂入硼铁线并补加少量硅锰及适量磷铁、硫铁、低碳铬铁、低碳锰铁,合金的补加量要求将b、p、cr含量调整至目标值,s含量在第一次取样后应达到控制范围上限,避免后续大量补加硫铁,并且,考虑到后续氮锰线增锰,mn含量调整至目标范围中下限,随后加入紫铜完成cu的合金化要求;继续升温至1575℃,然后进行二次取样,根据二样成分补加合金,进行p、s、b、cr、cu成分微调,并定氧测得游离氧含量为26ppm;lf吊包前10分钟喂入氮锰线,在保证钢中n含量调整到位的前提下,将mn含量尽量提升靠近目标值,喂线完成后再次进行定氧,测得游离氧含量为27ppm;软吹20分钟,再转连铸进行浇铸,精炼终渣二元碱度为2.5。

连铸过热度21℃,铸坯断面220mm*260mm,一冷水流量103m3/h,进水温度29℃,一冷水温差7.6℃,二冷比水量0.3l/kg,拉速为0.88m/min,使用含硫钢专用保护渣,开启结晶器电磁搅拌并采用全流程保护浇注,铸坯进拉矫机温度966~989℃。铸坯样检测成分为:

c:0.14%,si:0.02%,mn:1.02%,p:0.045%,s:0.182%,cr:0.26%,cu:0.12%,al:0.002%,b:0.0048%,n:0.0162%,ot:0.0058%,余量为fe。

所得铸坯热送至轧材厂加热炉,轧制规格φ22mm。轧制时,粗轧温度1145℃,精轧温度1040℃,轧后穿水快速冷却至900℃,随后轧材上冷床,完成打包收集后堆冷。

上述各实施例条件下生产的圆钢试样的热轧态力学性能、硫化物检验及切削使用情况对比如表1及表2所示:

表1力学性能及硫化物检验情况对比

表2切削使用情况对比*

*切削性能对比试验统一使用同一材质的硬质合金刀具,均在2000r/min的切削速度、0.05mm/r的进给量、1.0mm的切削深度条件下进行。

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