專利名稱：：一種均質(zhì)易切削鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種均質(zhì)易切削鋼及其生產(chǎn)方法。技術(shù)背景易切削鋼現(xiàn)主要應(yīng)用于汽車工業(yè)、儀器儀表、標(biāo)準(zhǔn)件等機(jī)械制造業(yè)。隨著數(shù)控車床得到日益廣泛的應(yīng)用，對(duì)鋼切削性能要求，特別是對(duì)切削性能穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。目前，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)易切削鋼多采用電弧爐冶煉，在冶煉過(guò)程中按照GB/T8731—1988中規(guī)定的成分進(jìn)行冶煉。現(xiàn)有的易切削鋼品種主要是在含碳0.10%0.50%的碳鋼系列中加入易切削元素形成的。易切削元素中包括S和Pb等，但含Pb易切削鋼局限性很大，因此對(duì)S成分控制將決定產(chǎn)品的切削加工性能，當(dāng)切削速度達(dá)到600-700轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，切削性明顯下降，會(huì)出現(xiàn)粘刀、刀具磨損大、斷屑率低等問題。市場(chǎng)上很多含高S易切削鋼中含有大量的FeS夾雜物，且夾雜物的分布不均勻，其切削性和熱加工性能不理想。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的技術(shù)問題提供一種均質(zhì)易切削鋼及其生產(chǎn)方法，本均質(zhì)易切削鋼具有熱加工、切削性能好等優(yōu)點(diǎn)，采用本方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼中各元素分布均勻，硫化物夾雜呈紡錘狀或拉長(zhǎng)紡錘狀均勻分布，能夠消除FeS夾雜物熱加工性的不良影響，使生產(chǎn)出的均質(zhì)易切削鋼熱加工性和易切削性都有明顯提高，且切削后的零件表面光滑度更好。解決的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種均質(zhì)易切削鋼，含有如下組份(重量百分含量)；C《0.12°/。，Si《0.07%，Mn0.8031.31%，P《0.07%，S0.230.37%，Al《0.001%，余量為Fe和殘余元素。所述均質(zhì)易切削鋼中Mn/S的重量比為3.473.54。所述均質(zhì)易切削鋼中MnS夾雜物分布均勻，呈紡錘狀或拉長(zhǎng)紡錘狀，MnS以外的夾雜物數(shù)量極少。一種易切削鋼的生產(chǎn)方法，包括以下步驟1、利用電爐化鋼，吹氧去碳、脫磷，使氧含量達(dá)500-1000PPm，控制出鋼溫度1630-1650°C;2、精煉包中微合金化，根據(jù)產(chǎn)品中對(duì)S含量的要求，先加FeS，再根據(jù)鋼液中S的含量按Mn/S之比為3.47-3.54范圍而加Fe-Mn;3、氬氣攪拌進(jìn)行還原，進(jìn)一步使鋼中各元素更加均勻化；4、釆用火磚塊造渣，火磚塊含^203約40%、&02約60%，穩(wěn)定鋼中S不波動(dòng)；5、采用電石脫氧，不用A1及A1的化合物脫氧，進(jìn)一步穩(wěn)定Mn/S之比；6、Mn/S之比控制在3.47-3.54之間，確保硫化物夾雜大部分生成MnS，而少量的FeS也能溶解在MnS基體之中，形成(MnFe)S共晶結(jié)構(gòu)；7、在氬氣保護(hù)下澆鑄鋼錠，采用5吋小錠型160(TC低溫澆鑄，使鋼液快速凝固；8、用前步制得的鑄錠做電渣重熔母電極，用200方結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔；9、控制軋制，翻離1100。C臓口熱，將開車liU^帝贓騰誦1050。C，控制終軋溫度《820'C，將電渣重熔后的電渣錠直接軋制成成品均質(zhì)易切削鋼。所述電渣重熔過(guò)程中，電渣渣系采用多元渣系，其組分及重量百分比為CaF2:A1203:Mn:MgO:Si02:S=41%:32%:4.5%:5.7%:16%:0.8%。所述多元渣系中Mn為金屬錳，S為硫磺。所述電渣重熔過(guò)程中，電渣重為電渣重熔母電極重量的4.5%，電流4500A5500A,電壓45V55V。有益效果本發(fā)明中利用電爐化鋼，吹氧去碳、脫磷有效去除C、P等元素殘留為精煉打基礎(chǔ)；在精煉包中微合金化過(guò)程中精確合理地控制Mn/S之比在極小的范圍內(nèi)，確保硫化物夾雜大部分生成MnS，而少量的FeS也能溶解在MnS基體之中，形成(Mn，F(xiàn)e)S共晶結(jié)構(gòu)，這種夾雜物比FeS硬，改善了鋼的熱加工性能；通過(guò)氬氣攪拌進(jìn)行還原，完全采用電石脫氧，不用Al及Al的化合物脫氧，減少Al203和A1N夾雜數(shù)量，在氬氣保護(hù)下澆注防止鋼水二次氧化，減少氧化物夾雜，采用5吋小錠型160(TC低溫澆注，實(shí)現(xiàn)鋼液快速凝固，降低鋼中元素凝固偏析，確保易切削鋼達(dá)均質(zhì)化；并用此錠做電渣重熔母電極，進(jìn)行電渣重熔工藝處理，并采取嚴(yán)格控制電渣渣系組分及配比、重熔電壓、電流使鋼的化學(xué)成分、組織更加均勻，夾雜物細(xì)小均勻分布，實(shí)現(xiàn)了易切削鋼均質(zhì)化；在軋制過(guò)程中，細(xì)105(Ml(XTCfgiy加熱，將開車liU^制在1000-1050°C，控制終軋溫度《820°C，因而細(xì)化了鋼的晶粒，由原來(lái)4-5級(jí)，提高到7-8級(jí)，而且硫化物夾雜也比較短小而且分布均勻。因此，采用上述方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼與相似的Y12鋼相比，其熱加工性和易切削性明顯提高，且可使切削刀具壽命提高1倍，工作效率提高50%。圖1為本發(fā)明易切削鋼的紡錘體硫化物夾雜金相照片圖2為本發(fā)朋易切削鋼拉長(zhǎng)的紡錘體硫化物夾雜金相照片圖3為普通Y12易切削鋼細(xì)長(zhǎng)條狀?yuàn)A雜物金相照片圖4為普通Y12易切削鋼的Ab03夾雜物金相照片圖5為普通Y12易切削鋼的A1N夾雜物金相照片具體實(shí)施方式實(shí)施例11、將廢鋼置入電爐熔化，吹氧去碳、脫磷，使氧含量達(dá)500-1000PPm，將出鋼溫度控制在1630-1650°C;2、將前步鋼液轉(zhuǎn)至精煉包中進(jìn)行微合金化，根據(jù)產(chǎn)品中對(duì)S含量的要求，先加FeS，再根據(jù)鋼液中S的含量按Mn/S之比為3.49加Fe-Mn;3、氬氣攪拌進(jìn)行還原，進(jìn)一步使鋼中各元素更加均勻化，使硫化物夾雜也更加均勻；4、采用火磚塊造渣，火磚塊含^203約40%、SiO2約60n/。，穩(wěn)定鋼中S不波動(dòng)；5、采用電石脫氧，不用A1及A1的化合物脫氧，減少A1203和A1N夾雜數(shù)量，且進(jìn)一步穩(wěn)定Mn/S之比；6、將Mn/S之比精確控制在3.49，確保硫化物夾雜大部分生成MnS，而少量的FeS也能溶解在MnS基體之中，形成(MnFe)S共晶結(jié)構(gòu)；7、在氬氣保護(hù)下采用5吋小錠型160(TC低溫澆注鑄錠，錠重控制在380公斤左右，使鑄錠快速凝固；8、用前步制得的鑄錠做電渣重熔母電極，采用200方結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔；9、控制軋制，細(xì)105(M100。Cf繊口熱，將開車li^^第l旌1000-1050°C，控制終軋溫度《82(TC,將電渣重熔后的電渣錠直接軋制成成品均質(zhì)易切削鋼。所述電渣重熔過(guò)程中，電渣渣系采用多元渣系，其組分及重量百分比為CaF2:A1203:Mn:MgO:Si02:S=410/0:32%:4.5%:5.7%:16%:0.8%，所述電渣重熔過(guò)程中，渣重17公斤，.電流4500A5500A,電壓45V55V。所述多元渣系中Mn為金屬錳，S為硫磺。電渣重熔過(guò)程中，電渣重為電渣重熔母電極重量的4.5%。在上述各階段鋼中化學(xué)元素變化用德國(guó)OBLF公司生產(chǎn)的直讀光譜分析儀進(jìn)行全程跟蹤分析，確?；瘜W(xué)成分的準(zhǔn)確性。采用上述方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼與相似的Y12鋼相比，刀具壽命提高1倍，工作效率提高50%。表1為本實(shí)施例成品、頭、中、尾部化學(xué)成分，表2為本實(shí)施例按ASTME45A測(cè)定的夾雜物等級(jí)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>硫化物夾雜呈紡錘狀，如圖l、圖2。表1、表2中的結(jié)果表明按本發(fā)明方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼，化學(xué)成分均勻，Mn與S之比全部達(dá)到3.47-3.54范圍內(nèi)，而殘余Al極少，這種材料與正常的Y12易切削鋼相比，其刀具壽命提高一倍，另件表面光潔度高，生產(chǎn)效率提高50%。實(shí)施例21、將廢鋼置入電爐熔化，吹氧去碳、脫磷，使氧含量達(dá)500-1000PPm，將出鋼溫度控制在1630-1650°C;2、將前步鋼液轉(zhuǎn)至精煉包中進(jìn)行微合金化，根據(jù)產(chǎn)品中對(duì)S含量的要求，先加FeS,再根據(jù)鋼液中S的含量按Mn/S之比為3.54加Fe-Mn;3、氬氣攪拌進(jìn)行還原，進(jìn)一步使鋼中各元素更加均勻化，使硫化物夾雜也更加均勻；4、采用火磚塊造渣，火磚塊含八1203約40%、Si02約60。/。，穩(wěn)定鋼中S不波動(dòng)；5、采用電石脫氧，不用Al及Al的化合物脫氧，減少A1203和A1N夾雜數(shù)量，且進(jìn)一步穩(wěn)定Mn/S之比；6、將Mn/S之比精確控制在3.54，確保硫化物夾雜大部分生成MnS，而少量的FeS也能溶解在MnS基體之中，形成(MnFe)S共晶結(jié)構(gòu)；7、在氬氣保護(hù)下采用5吋小錠型160(TC低溫澆注鑄錠，錠重控制在380公斤左右，使鑄錠快速凝固；~8、用前步制得的鑄錠做電渣重熔母電極，采用200方結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔；9、控制軋制，OT105(M100。C《,卩熱，將開車li^S制在10(XM050。C，控制終軋溫度《82(TC，將電渣重熔后的電渣錠直接軋制成成品均質(zhì)易切削鋼。所述電渣重熔過(guò)程中，電渣渣系采用多元渣系，其組分及重量百分比為CaF2:A1203:Mn:MgO:Si02:S=41%:32%:4.5%:5.7%:16%:0.8%,所述電渣重熔過(guò)程中，渣重17公斤，電流4500A5500A，電壓45V55V。所述多元渣系中Mn為金屬錳，S為硫磺。電渣重熔過(guò)程中，電渣重為電渣重熔母電極重量的4.5%。在上述各階段鋼中化學(xué)元素變化用德國(guó)OBLF公司生產(chǎn)的直讀光譜分析儀進(jìn)行全程跟蹤分析，確?；瘜W(xué)成分的準(zhǔn)確性。采用上述方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼與相似的Y12鋼相比，刀具壽命提高1倍，工作效率提高50%。表3為本實(shí)施例成品頭、中、尾部化學(xué)成分，表4為本實(shí)施例按ASTME45A測(cè)定的夾雜物等級(jí)。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>硫化物夾雜呈紡錘狀，如圖l、圖2。表3、表4中的結(jié)果表明按本發(fā)明方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼，化學(xué)成分均勻，Mn與S之比全部達(dá)到3.47-3.54范圍內(nèi)，而殘余Al極少，這種材料與正常的Y12易切削鋼相比，其刀具壽命提高一倍，另件表面光潔度高，生產(chǎn)效率提高50%。實(shí)施例31、將廢鋼置入電爐熔化，吹氧去碳、脫磷，使氧含量達(dá)500-1000PPm，將出鋼溫度控制在1630-1650'C;2、將前步鋼液轉(zhuǎn)至精煉包中進(jìn)行微合金化，根據(jù)產(chǎn)品中對(duì)S含量的要求，先加FeS，再根據(jù)鋼液中S的含量按Mn/S之比為3.47加Fe-Mn;3、氬氣攪拌進(jìn)行還原，進(jìn)一步使鋼中各元素更加均勻化，使硫化物夾雜也更加均勻；4、采用火磚塊造渣，火磚塊含"203約40%、Si02約60。/。，穩(wěn)定鋼中S不波動(dòng)；5、采用電石脫氧，不用A1及A1的化合物脫氧，減少A1203和A1N夾雜數(shù)量，且進(jìn)一步穩(wěn)定Mn/S之比;6、將Mn/S之比精確控制在3.47，確保硫化物夾雜大部分生成MnS，而少量的FeS也能溶解在MnS基體之中，形成(MnFe)S共晶結(jié)構(gòu)；7、在氬氣保護(hù)下采用5吋小錠型160(TC低溫澆注鑄錠，錠重控制在380公斤左右，使鑄錠快速凝固；8、用前步制得的鑄錠做電渣重熔母電極，采用200方結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔；9、控制軋制，翻10504100"鵬卩熱，將開車lia^^制在10(KM050。C，控制終軋溫度《82(TC，將電渣重熔后的電渣錠直接軋制成成品均質(zhì)易切削鋼。所述電渣重熔過(guò)程中，電渣渣系采用多元渣系，其組分及重量百分比為CaF2:A1203:Mn:MgO:Si02:S=41%:32%:4.5%:5.7%:16%:0.8%,所述電渣重熔過(guò)程中，渣重17公斤，電流4500A5500A，電壓45V55V。所述多元渣系中Mn為金屬錳，S為硫磺。電渣重熔過(guò)程中，電渣重為電渣重熔母電極重量的4.5%。在上述各階段鋼中化學(xué)元素變化用德國(guó)OBLF公司生產(chǎn)的直讀光譜分析儀進(jìn)行全程跟蹤分析，確?；瘜W(xué)成分的準(zhǔn)確性。采用上述方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼與相似的Y12鋼相比，刀具壽命提高1倍，工作效率提高50%。表5為本實(shí)施例成品頭、中、尾部化學(xué)成分，表6為本實(shí)施例按ASTME45A測(cè)定的夾雜物等級(jí)。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>硫化物夾雜呈紡錘狀，如圖l、圖2。表5、表6中的結(jié)果，表明按發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的易切削鋼化學(xué)成分均勻，Mn與S之比全部達(dá)到3.47-3.54范圍內(nèi)，而殘余Al極少，這種材料與正常的Y12易切削鋼相比，其刀具壽命提高一倍，另件表面光潔度高，生產(chǎn)效率提高50%。表7為沒有對(duì)Mn/S優(yōu)化的普通Y12易切削鋼成品頭、中、尾部化學(xué)成分，表8為沒有對(duì)Mn/S優(yōu)化的普通Y12易切削鋼成品按ASTME45A測(cè)定的夾雜物等級(jí)。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表7、表8所述的易切削鋼中的Mn與S沒有嚴(yán)格控制，Mn與S之比低，僅2.9，殘余A1高，因此不但硫化物高，Al的夾雜物也高，除生成MnS夾雜物,還存在FeS和較硬的Al203和AlN夾雜物(如圖3、4、5)切削性能不好。權(quán)利要求1.一種均質(zhì)易切削鋼，其特征是含有如下組份(重量百分含量)；C≤0.12％，Si≤0.07％，Mn0.803～1.31％，P≤0.07％，S0.23～0.37％，Al≤0.001％，余量為Fe和殘余元素。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的均質(zhì)易切削鋼，其特征是所述均質(zhì)易切削鋼中Mn/S的重量比為3.473.54。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均質(zhì)易切削鋼，其特征是所述均質(zhì)易切削鋼中MnS夾雜物分布均勻，呈紡錘狀或拉長(zhǎng)紡錘狀，MnS以外的夾雜物數(shù)量極少。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均質(zhì)易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征是包括以下(1)利用電爐化鋼，吹氧去碳、脫磷，使氧含量達(dá)500-1000PPm，控制出鋼溫度1630-1650°C;(2)精煉包中微合金化，根據(jù)產(chǎn)品中對(duì)S含量的要求，先加FeS，再根據(jù)鋼液中S的含量按Mn/S之比為3.47-3.54范圍而加Fe-Mn;(3)氬氣攪拌進(jìn)行還原，進(jìn)一步使鋼中各元素更加均勻化；(4)采用火磚塊造渣，火磚塊含A1203約40%、SiO2約60M，穩(wěn)定鋼中S不波動(dòng)；(5)采用電石脫氧，不用A1及A1的化合物脫氧，進(jìn)一步穩(wěn)定Mn/S之比；(6)Mn/S之比控制在3.47-3.54之間，確保硫化物夾雜大部分生成MnS，而少量的FeS也能溶解在MnS基體之中，形成(MnFe)S共晶結(jié)構(gòu)；(7)在氬氣保護(hù)下澆鑄鋼錠，采用5吋小錠型160(TC低溫澆鑄，使鋼液快速凝固；(8)用前步制得的鑄錠做電渣重熔母電極，用200方結(jié)晶器進(jìn)行電渣重熔；(9)控制軋制，細(xì)105(M100。O[鵬口熱，將開車Ua^^制在1000-1050。C，控制終軋溫度《82(TC，將電渣重熔后的電渣錠直接軋制成成品均質(zhì)易切削鋼。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均質(zhì)易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征是在步驟(8)所述電渣重熔過(guò)程中，電渣渣系采用多元渣系，其組分及重量百分比為CaF2:A1203:Mn:MgO:Si02:S=41%:32%:4.5%:5.7%:16%:0.8%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均質(zhì)易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征是所述多元渣系中Mn為金屬錳，S為硫磺。7.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6任一項(xiàng)所述的均質(zhì)易切削鋼，其特征是所述電渣重熔過(guò)程中，電渣重為電渣重熔母電極重量的4.5%。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均質(zhì)易切削鋼的生產(chǎn)方法，其特征是電渣重熔的電流4500A5500A，電壓45V55V。全文摘要本發(fā)明公開了一種均質(zhì)易切削鋼及其生產(chǎn)方法，該均質(zhì)易切削鋼，含有如下組份(重量百分含量)；C≤0.12％，Si≤0.07％，Mn0.803～1.31％，P≤0.07％，S0.23～0.37％，Al≤0.001％，余量為Fe和殘余元素，本均質(zhì)易切削鋼具有熱加工、切削性能好等優(yōu)點(diǎn)，采用本方法生產(chǎn)的均質(zhì)易切削鋼中各元素分布均勻，硫化物夾雜呈紡錘狀或拉長(zhǎng)紡錘狀均勻分布，能夠消除FeS夾雜物熱加工性的不良影響，使生產(chǎn)出的均質(zhì)易切削鋼熱加工性和易切削性都有明顯提高，且切削后的零件表面光滑度更好。文檔編號(hào)C22B9/18GK101307416SQ200810012220公開日2008年11月19日申請(qǐng)日期2008年7月8日優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日發(fā)明者蘭寶玉,張洪良,董國(guó)瑛,峰高申請(qǐng)人:遼寧凱瑞特鋼有限公司