含硫易切削钢的生产工艺[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1560306A [43]公开日2005年1月5日
[21]申请号200410014157.6[22]申请日2004.02.26
[21]申请号200410014157.6
[71]申请人南京钢铁联合有限公司
地址210035江苏省南京市六合区卸甲甸
[72]发明人林国强 孔凡杰 王金干 吴建勇 孙华 [74]专利代理机构南京知识律师事务所代理人栗仲平 徐海英
[51]Int.CI 7C22C 33/00C22C 38/60B22D 11/18
权利要求书 2 页 说明书 4 页
[54]发明名称
含硫易切削钢的生产工艺
[57]摘要
本发明是一种易切削钢的生产工艺，特别是易
切削钢的电炉连铸生产工艺，涉及冶金行业的钢铁
冶炼技术领域。

本发明提供了一种用连铸法生产含
硫易切削钢SUM43的工艺技术，采用过程控制的方
法，解决了浇铸难度大的问题。

其特征在于：在冶
炼过程中，钢中硫含量按钢种成分要求的中上限控
制，锰含量往上限控制；钢水中间包烘烤必须到10
00℃以上；电炉冶炼时配加30％～50％的高硫铁料；
精炼炉加硫采用硫铁块和喂硫铁丝线方法；连铸段
采用过程控制的方法，所述的控制二冷系统冷却强
度是指采用二次冷却系统，二冷初段采用全水喷雾
冷却，后段采用汽－水喷雾冷却，自动调节二冷比
水量。

本发明具有生产成本低，操作易于控制；铸
坯表面光洁度达6级以上；90％以上的铸坯表面不
产生裂纹缺陷。

精炼炉采用硫铁加喂硫丝线工艺既
能降低生产成本，又能准确控制硫含量。

200410014157.6权 利 要 求 书第1/2页 1、一种含硫易切削钢的生产工艺，包括冶炼工序：电炉冶炼、精炼、真空炉脱氮脱氧处理；连铸工序：钢包至结晶器全保护浇注，中间包连续测温；在连铸浇注过程中采用电磁搅拌及液面检测；连铸拉速按中间包过热度自动控制，结晶器及二冷自动配水，控制二冷系统冷却强度、优化振动参数及电磁搅拌参数、控制连铸坯拉速和中间包钢水温度，其特征在于：
(1)在冶炼过程中，钢中硫含量按钢种成份要求的中上限控制，锰含量往上限控制，以Mn/S＞5为控制标准；钢水中间包烘烤必须到1000℃以上；电炉冶炼时配加30％～50％的高硫铁料；
(2)精炼炉加硫采用硫铁块和喂硫铁丝线方法；
(3)连铸段采用过程控制的方法，所述的控制二冷系统冷却强度是指采用二次冷却系统，二冷初段采用全水喷雾冷却，后段采用汽-水喷雾冷却，自动调节二冷比水量。

2、根据权利要求1所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：所述的二冷比水量的自动调节是指控制比水量随连铸拉速在0.6-1.0L/k g范围内波动。

3、根据权利要求1或2所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：铸坯回火温度控制在200℃±50℃。

4、根据权利要求1所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：所述的振动参数是指结晶器控制软件中使用的振动参数，振程设置在10mm条件下，连铸拉速在1.0～2.3m/min时，负滑脱率设置在34～38之间。

5、根据权利要求1或2所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：所述的连铸坯拉速控制在0.7～0.9V范围内波动。

6、根据权利要求4所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：所述的连铸坯拉速控制在0.7～0.9V范围内波动。

7、根据权利要求1所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：所述的中间包钢水温度是指中间包的过热度，连铸开浇第一炉时中间包过热度控制在ΔT＝15-40℃，正常炉次：ΔT＝10-30℃。

8、根据权利要求1或2或4或6所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：
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所述的连铸坯拉速以0.9V最佳拉速。

9、根据权利要求5所述的含硫易切削钢的生产工艺，其特征在于：所述的连铸坯拉速以0.9V为最佳拉速。

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含硫易切削钢的生产工艺
技术领域
本发明是一种易切削钢的生产工艺，特别是易切削钢的电炉连铸生产工艺，涉及冶金行业的钢铁冶炼技术领域。

技术背景
易切削钢由于具有良好的易切削性，表面光洁度高，尺寸精度高，广泛应用于家用电器、仪器仪表行业等许多领域，现阶段大量生产的易切削钢主要为含硫易切削钢，硫含量越高，切削性越好，但裂纹敏感性越强，在连铸过程中越易产生铸坯裂纹及铸坯拉漏，由于易切削钢浇铸难度大，大部分生产厂家用模铸工艺生产，成本较高，制约了该类钢的生产和应用。

常用的连铸生产工艺如下：钢水冶炼、精炼、真空炉脱氮脱氧处理；连铸工序：钢包至结晶器全保护浇注，中间包连续测温；在连铸浇注过程中采用电磁搅拌及液面检测；连铸拉速按中间包过热度自动控制，结晶器及二冷自动配水；控制二冷系统冷却强度、优化振动参数及电磁搅拌参数、控制连铸坯拉速和中间包钢水温度。

发明内容
发明目的：为了克服上述生产工艺存在的缺点，本发明提供了一种用连铸法生产含硫易切削钢SUM43的工艺技术，采用过程控制的方法，解决了浇铸难度大的问题，从而实现本发明的目的。

技术方案：一种含硫易切削钢的连铸生产工艺，包括冶炼工序：电炉冶炼、精炼、真空炉脱氮脱氧处理；连铸工序：钢包至结晶器全保护浇注，中间包连续测温；在连铸浇注过程中采用电磁搅拌及液面检测；连铸拉速按中间包过热度自动控制，结晶器及二冷自动配水，控制二冷系统冷却强度、优化振动参数及电磁搅拌参数、控制连铸坯拉速和中间包钢水温度，其特征在于：
1、在电炉冶炼过程中，钢中硫含量按钢种成份要求的中上限控制，锰含量往上
限控制，以Mn/S＞5为控制标准；为了减少钢中氢，各种原辅材料必须保持干燥，中间包烘烤必须到1000℃以上；为了减少钢中氮及铜含量，降低成本，同时减轻精炼炉增硫压力，电炉配加30％～50％的高硫铁料；
2、精炼炉加硫采用硫铁和喂丝线工艺，这样既能降低成本，又能准确控制硫含量；
3、在连铸段，采用过程控制的方法，所述的控制二冷是指控制二冷系统冷却强度，采用二次冷却系统，二冷初段采用全水喷雾冷却，后段采用汽-水喷雾冷却，自动调节二冷比水量，来控制二冷冷却强度和冷却效果，铸坯回火温度控制在200℃±50℃。

所述的二冷比水量的自动调节是指控制比水量随拉速在0.6-1.0L/kg范围内波动，合适的比水量可以明显减少含硫易切削钢内部裂纹。

所述的振动参数是指结晶器控制软件中使用的振动参数，根据所选用的振动形式确定其相互关系式，再确定其它振动参数，包括振动频率、负滑动时间、结晶器导前、振痕间距等。

为保证振动参数在正常范围内，就须在一定振程范围内，确定其相应的负滑脱率。

经过试验表明，随滑脱率降低，振动频率降低，铸坯表面趋于平整，振痕由弯曲由凸状折叠振痕向平的直形凹状振痕发展。

振程设置在10mm条件下，连铸拉速在1.0～2.3m/min时，负滑脱率设置在38～34之间。

所述的控制连铸坯拉速在0.7～0.9V范围内波动，为防止漏钢事故发生及铸坯鼓肚，以0.9V为最佳拉速。

所述的中间包钢水温度控制是指中间包的过热度，较低的中间包过热度有助于减少漏钢事故，减轻成份偏析及铸坯内裂，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在ΔT＝15-40℃，正常炉次：ΔT＝10-30℃。

钢坯在连铸拉速时，由于含硫易切削钢的界面张力小，钢渣与之混合后难以分离，铸坯易产生夹渣和粘渣，须正确选用结晶器保护渣，本发明所选用的保护渣配方是重庆大学冶金系所提供的。

有益效果：
本发明提供的含硫易切削钢的生产工艺，具有如下有益效果：
1、本发明具有生产成本低，操作易于控制。

2、铸坯表面光洁度达6级以上；当转速达4200～4500转/分时，表面光洁度仍达6级。

3、连铸浇注顺利并能明显减少铸坯内裂，降低成份偏析。

4、90％以上的铸坯表面不产生裂纹缺陷。

5、精炼炉采用硫铁加喂硫丝线工艺既能降低生产成本，又能准确控制硫含量。

6、有效控制钢水的中间包过热度，有助于减少漏钢事故，减轻成份偏析，并能减少铸坯内裂。

具体实施方式：
用电炉生产牌号为SUM43的易切削钢，其化学成份为：
C：0.40～0.48％ M n：1.35～1.65％ P：≤0.040％ S：0.24～0.33％ Si：≤0.35％
连铸坯要求为：150mm×150mm
用70吨高阻抗电炉，五机五流合金钢方坯连铸机。

钢包至结晶器全保护浇注，中间包连续测温；在连铸浇注过程中采用电磁搅拌及液面检测，液面检测采用Cs放射检测，结晶器液面控制采用伺服电机自动控制式塞棒；连铸拉速按中间包过热度自动控制，结晶器及二冷自动配水。

钢中硫含量越高，则钢的切削性能越好，为了尽可能改善SUM43的切削性能，冶炼时钢水中S含量按成份中上限0.28～0.33％控制；含硫易切削钢硫含量越高，其裂纹敏感性越强，连铸过程中越易产生铸坯裂纹及铸坯拉漏，为此应控制好夹杂物形态，锰含量尽可能往上限控制，锰按1.60～1.65％控制，以Mn/S＞5为控制标准；为了减少钢中氢，各种原辅材料必须保持干燥，中间包烘烤必须到1000℃以上；为了减少钢中氮及铜含量，降低成本，同时减轻精炼炉增硫压力，电炉配加30％～50％的高硫生铁和铁水；精炼炉加硫采用硫铁和喂丝线工艺，这样既能降低成本，又能准确控制硫含量。

连铸时采用过程控制的方法，包括控制二冷、优化振动及电磁搅拌参数、控制连铸坯拉速和中间包钢水温度。

连铸段，控制二冷系统冷却强度，采用二次冷却系统，二冷初段采用全水喷雾冷却，后段采用汽-水喷雾冷却，自动调节二冷比水量，控制二冷冷却强度和冷却效果，铸坯回火温度控制在150℃±10℃。

二冷系统比水量控制
随拉速在0.8-0.95L/kg范围内波动。

合适的比水量可以明显减少含硫易切削钢内部裂纹。

结晶器控制软件采用正弦振动，根据正弦振动形式间的相互关系式，确定其它振动参数，包括振动频率、负滑动时间、结晶器导前、振痕间距等。

为保证振动参数在正常范围内，就须在一定振程范围内，确定其相应的负滑脱率。

经过试验表明，随滑脱率降低，振动频率降低，铸坯表面趋于平整，振痕由弯曲由凸状折叠振痕向平的直形凹状振痕发展。

振程设置在10mm条件下，连铸拉速在1.0～1.7m/min时，负滑脱率设置为38；连铸拉速在2～2.3m/min时，负滑脱率设置为34。

结晶器电磁搅拌器搅拌线圈采用外置式，采用合适的电磁搅拌参数使得铸坯中碳、硫偏析能得到明显改善，本实施例采用M-EMS搅拌参数来控制，其铸坯经检验结果是方坯中心碳含量C0、硫含量S0和方坯对角线上距顶点20mm、对角线1/4处及离对角线中心20m m处三点碳含量C和硫含量S的平均值的比值，C/C0从1.18降至1.103，S0/S从1.262降至1.201。

为防止漏钢事故发生及铸坯鼓肚，连铸坯拉速选用0.9V拉速。

中间包钢水温度控制是指中间包的过热度，较低的中间包过热度有助于减少漏钢事故，减轻成份偏析及铸坯内裂，连铸开浇第一炉中间包过热度控制在ΔT＝20-30℃，正常炉次：ΔT＝15-25℃。

钢坯在连铸拉速时，由于含硫易切削钢的界面张力小，钢渣与之混合后难以分离，铸坯易产生夹渣和粘渣，所以要正确选用保护渣。

对所生产的SUM43易切削钢的切削性能进行检测，当转速为4500转/分时，铸坯表面光洁度仍达6级；切屑为片状。

铸坯无内裂纹和成份偏析现象。