專利名稱：含硫易切削鋼的生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明是一種易切削鋼的生產工藝，特別是易切削鋼的電爐連鑄生產工藝，涉及冶金行業的鋼鐵冶煉技術領域。
背景技術：
易切削鋼由于具有良好的易切削性，表面光潔度高，尺寸精度高，廣泛應用于家用電器、儀器儀表行業等許多領域，現階段大量生產的易切削鋼主要為含硫易切削鋼，硫含量越高，切削性越好，但裂紋敏感性越強，在連鑄過程中越易產生鑄坯裂紋及鑄坯拉漏，由于易切削鋼澆鑄難度大，大部分生產廠家用模鑄工藝生產，成本較高，制約了該類鋼的生產和應用。
常用的連鑄生產工藝如下鋼水冶煉、精煉、真空爐脫氮脫氧處理；連鑄工序鋼包至結晶器全保護澆注，中間包連續測溫；在連鑄澆注過程中采用電磁攪拌及液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制，結晶器及二冷自動配水；控制二冷系統冷卻強度、優化振動參數及電磁攪拌參數、控制連鑄坯拉速和中間包鋼水溫度。
發明內容
發明目的為了克服上述生產工藝存在的缺點，本發明提供了一種用連鑄法生產含硫易切削鋼SUM43的工藝技術，采用過程控制的方法，解決了澆鑄難度大的問題，從而實現本發明的目的。
技術方案一種含硫易切削鋼的連鑄生產工藝，包括冶煉工序電爐冶煉、精煉、真空爐脫氮脫氧處理；連鑄工序鋼包至結晶器全保護澆注，中間包連續測溫；在連鑄澆注過程中采用電磁攪拌及液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制，結晶器及二冷自動配水，控制二冷系統冷卻強度、優化振動參數及電磁攪拌參數、控制連鑄坯拉速和中間包鋼水溫度，其特征在于1、在電爐冶煉過程中，鋼中硫含量按鋼種成份要求的中上限控制，錳含量往上限控制，以Mn/S＞5為控制標準；為了減少鋼中氫，各種原輔材料必須保持干燥，中間包烘烤必須到1000℃以上；為了減少鋼中氮及銅含量，降低成本，同時減輕精煉爐增硫壓力，電爐配加30％～50％的高硫鐵料；2、精煉爐加硫采用硫鐵和喂絲線工藝，這樣既能降低成本，又能準確控制硫含量；3、在連鑄段，采用過程控制的方法，所述的控制二冷是指控制二冷系統冷卻強度，采用二次冷卻系統，二冷初段采用全水噴霧冷卻，后段采用汽-水噴霧冷卻，自動調節二冷比水量，來控制二冷冷卻強度和冷卻效果，鑄坯回火溫度控制在200℃±50℃。
所述的二冷比水量的自動調節是指控制比水量隨拉速在0.6-1.0L/kg范圍內波動，合適的比水量可以明顯減少含硫易切削鋼內部裂紋。
所述的振動參數是指結晶器控制軟件中使用的振動參數，根據所選用的振動形式確定其相互關系式，再確定其它振動參數，包括振動頻率、負滑動時間、結晶器導前、振痕間距等。為保證振動參數在正常范圍內，就須在一定振程范圍內，確定其相應的負滑脫率。經過試驗表明，隨滑脫率降低，振動頻率降低，鑄坯表面趨于平整，振痕由彎曲由凸狀折疊振痕向平的直形凹狀振痕發展。振程設置在10mm條件下，連鑄拉速在1.0～2.3m/min時，負滑脫率設置在38～34之間。
所述的控制連鑄坯拉速在0.7～0.9V范圍內波動，為防止漏鋼事故發生及鑄坯鼓肚，以0.9V為最佳拉速。
所述的中間包鋼水溫度控制是指中間包的過熱度，較低的中間包過熱度有助于減少漏鋼事故，減輕成份偏析及鑄坯內裂，連鑄開澆第一爐中間包過熱度控制在ΔT＝15-40℃，正常爐次ΔT＝10-30℃。
鋼坯在連鑄拉速時，由于含硫易切削鋼的界面張力小，鋼渣與之混合后難以分離，鑄坯易產生夾渣和粘渣，須正確選用結晶器保護渣，本發明所選用的保護渣配方是重慶大學冶金系所提供的。
有益效果本發明提供的含硫易切削鋼的生產工藝，具有如下有益效果1、本發明具有生產成本低，操作易于控制。
2、鑄坯表面光潔度達6級以上；當轉速達4200～4500轉/分時，表面光潔度仍達6級。
3、連鑄澆注順利并能明顯減少鑄坯內裂，降低成份偏析。
4、90％以上的鑄坯表面不產生裂紋缺陷。
5、精煉爐采用硫鐵加喂硫絲線工藝既能降低生產成本，又能準確控制硫含量。
6、有效控制鋼水的中間包過熱度，有助于減少漏鋼事故，減輕成份偏析，并能減少鑄坯內裂。
具體實施例方式用電爐生產牌號為SUM43的易切削鋼，其化學成份為C0.40～0.48％ Mn1.35～1.65％ P≤0.040％S0.24～0.33％ Si≤0.35％連鑄坯要求為150mm×150mm用70噸高阻抗電爐，五機五流合金鋼方坯連鑄機。鋼包至結晶器全保護澆注，中間包連續測溫；在連鑄澆注過程中采用電磁攪拌及液面檢測，液面檢測采用Cs放射檢測，結晶器液面控制采用伺服電機自動控制式塞棒；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制，結晶器及二冷自動配水。
鋼中硫含量越高，則鋼的切削性能越好，為了盡可能改善SUM43的切削性能，冶煉時鋼水中S含量按成份中上限0.28～0.33％控制；含硫易切削鋼硫含量越高，其裂紋敏感性越強，連鑄過程中越易產生鑄坯裂紋及鑄坯拉漏，為此應控制好夾雜物形態，錳含量盡可能往上限控制，錳按1.60～1.65％控制，以Mn/S＞5為控制標準；為了減少鋼中氫，各種原輔材料必須保持干燥，中間包烘烤必須到1000℃以上；為了減少鋼中氮及銅含量，降低成本，同時減輕精煉爐增硫壓力，電爐配加30％～50％的高硫生鐵和鐵水；精煉爐加硫采用硫鐵和喂絲線工藝，這樣既能降低成本，又能準確控制硫含量。
連鑄時采用過程控制的方法，包括控制二冷、優化振動及電磁攪拌參數、控制連鑄坯拉速和中間包鋼水溫度。連鑄段，控制二冷系統冷卻強度，采用二次冷卻系統，二冷初段采用全水噴霧冷卻，后段采用汽-水噴霧冷卻，自動調節二冷比水量，控制二冷冷卻強度和冷卻效果，鑄坯回火溫度控制在150℃±10℃。二冷系統比水量控制隨拉速在0.8-0.95L/kg范圍內波動。合適的比水量可以明顯減少含硫易切削鋼內部裂紋。
結晶器控制軟件采用正弦振動，根據正弦振動形式間的相互關系式，確定其它振動參數，包括振動頻率、負滑動時間、結晶器導前、振痕間距等。為保證振動參數在正常范圍內，就須在一定振程范圍內，確定其相應的負滑脫率。經過試驗表明，隨滑脫率降低，振動頻率降低，鑄坯表面趨于平整，振痕由彎曲由凸狀折疊振痕向平的直形凹狀振痕發展。振程設置在10mm條件下，連鑄拉速在1.0～1.7m/min時，負滑脫率設置為38；連鑄拉速在2～2.3m/min時，負滑脫率設置為34。
結晶器電磁攪拌器攪拌線圈采用外置式，采用合適的電磁攪拌參數使得鑄坯中碳、硫偏析能得到明顯改善，本實施例采用M-EMS攪拌參數來控制，其鑄坯經檢驗結果是方坯中心碳含量C0、硫含量S0和方坯對角線上距頂點20mm、對角線1/4處及離對角線中心20mm處三點碳含量C和硫含量S的平均值的比值，C/C0從1.18降至1.103，S0/S從1.262降至1.201。
為防止漏鋼事故發生及鑄坯鼓肚，連鑄坯拉速選用0.9V拉速。
中間包鋼水溫度控制是指中間包的過熱度，較低的中間包過熱度有助于減少漏鋼事故，減輕成份偏析及鑄坯內裂，連鑄開澆第一爐中間包過熱度控制在ΔT＝20-30℃，正常爐次ΔT＝15-25℃。
鋼坯在連鑄拉速時，由于含硫易切削鋼的界面張力小，鋼渣與之混合后難以分離，鑄坯易產生夾渣和粘渣，所以要正確選用保護渣。
對所生產的SUM43易切削鋼的切削性能進行檢測，當轉速為4500轉/分時，鑄坯表面光潔度仍達6級；切屑為片狀。鑄坯無內裂紋和成份偏析現象。
權利要求
1.一種含硫易切削鋼的生產工藝，包括冶煉工序電爐冶煉、精煉、真空爐脫氮脫氧處理；連鑄工序鋼包至結晶器全保護澆注，中間包連續測溫；在連鑄澆注過程中采用電磁攪拌及液面檢測；連鑄拉速按中間包過熱度自動控制，結晶器及二冷自動配水，控制二冷系統冷卻強度、優化振動參數及電磁攪拌參數、控制連鑄坯拉速和中間包鋼水溫度，其特征在于(1)在冶煉過程中，鋼中硫含量按鋼種成份要求的中上限控制，錳含量往上限控制，以Mn/S＞5為控制標準；鋼水中間包烘烤必須到1000℃以上；電爐冶煉時配加30％～50％的高硫鐵料；(2)精煉爐加硫采用硫鐵塊和喂硫鐵絲線方法；(3)連鑄段采用過程控制的方法，所述的控制二冷系統冷卻強度是指采用二次冷卻系統，二冷初段采用全水噴霧冷卻，后段采用汽-水噴霧冷卻，自動調節二冷比水量。
2.根據權利要求1所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于所述的二冷比水量的自動調節是指控制比水量隨連鑄拉速在0.6-1.0L/kg范圍內波動。
3.根據權利要求1或2所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于鑄坯回火溫度控制在200℃±50℃。
4.根據權利要求1所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于所述的振動參數是指結晶器控制軟件中使用的振動參數，振程設置在10mm條件下，連鑄拉速在1.0～2.3m/min時，負滑脫率設置在34～38之間。
5.根據權利要求1或2所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于所述的連鑄坯拉速控制在0.7～0.9V范圍內波動。
6.根據權利要求4所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于所述的連鑄坯拉速控制在0.7～0.9V范圍內波動。
7.根據權利要求1所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于所述的中間包鋼水溫度是指中間包的過熱度，連鑄開澆第一爐時中間包過熱度控制在ΔT＝15-40℃，正常爐次ΔT＝10-30℃。
8.根據權利要求1或2或4或6所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于所述的連鑄坯拉速以0.9V最佳拉速。
9.根據權利要求5所述的含硫易切削鋼的生產工藝，其特征在于所述的連鑄坯拉速以0.9V為最佳拉速。
全文摘要
本發明是一種易切削鋼的生產工藝，特別是易切削鋼的電爐連鑄生產工藝，涉及冶金行業的鋼鐵冶煉技術領域。本發明提供了一種用連鑄法生產含硫易切削鋼SUM43的工藝技術，采用過程控制的方法，解決了澆鑄難度大的問題。其特征在于在冶煉過程中，鋼中硫含量按鋼種成分要求的中上限控制，錳含量往上限控制；鋼水中間包烘烤必須到1000℃以上；電爐冶煉時配加30％～50％的高硫鐵料；精煉爐加硫采用硫鐵塊和喂硫鐵絲線方法；連鑄段采用過程控制的方法，所述的控制二冷系統冷卻強度是指采用二次冷卻系統，二冷初段采用全水噴霧冷卻，后段采用汽－水噴霧冷卻，自動調節二冷比水量。本發明具有生產成本低，操作易于控制；鑄坯表面光潔度達6級以上；90％以上的鑄坯表面不產生裂紋缺陷。精煉爐采用硫鐵加喂硫絲線工藝既能降低生產成本，又能準確控制硫含量。
文檔編號B22D11/18GK1560306SQ20041001415
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月26日 優先權日2004年2月26日
發明者林國強, 孔凡杰, 王金干, 吳建勇, 孫華 申請人:南京鋼鐵聯合有限公司