CN113278762A - 一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法 - Google Patents

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Abstract

一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法，属于钢铁冶炼领域。该方法包括：转炉或电炉冶炼、LF精炼、RH或VD真空处理、连铸工序，其特征在于，所述LF精炼工序中，控制终点Ca含量；所述真空处理结束后，依次进行第一Ca合金化，第一Al合金化，第二Ca合金化，S合金化，第二Al合金化。具有合金化冶炼过程中Ca稳定控制，钢水冷却和浇注过程中[Ca]、[S]、[Al]元素含量的稳定控制，容易堵水口的Al2O3和CaS夹杂物不易生成，水口不易结瘤，可浇性好等优点。

Description

一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法
技术领域
本申请涉及钢铁冶炼领域，具体而言，涉及一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法。
背景技术
钙硫系复合易切削钢是在硫系易切削钢的基础上加入少量Ca元素，使热加工过程中易于变形的MnS夹杂物转变成纺锤状的(Ca,Mn)S夹杂物，从而进一步提高切削性能的一类复合易切削钢。此外，钙硫系复合易切削钢还可以明显改善硫系易切削钢中由于长条状MnS夹杂物导致的力学性能上的各向异性。目前，钙硫系复合易切削钢主要应用于对力学性能和加工性能都有较高要求的中碳汽车用钢，例如：汽车的拉杆、控制臂以及连杆等。
Al元素不仅仅是炼钢过程常用的脱氧剂，更是钢中常见的合金元素，适当的Al元素和N元素结合，形成的AlN可以明显细化晶粒、改善组织、提高力学性能，尤其是对表面力学性能要求较高的渗氮零件，对钢中的Al元素常常有一定要求。
近些年来，冶金领域对含S、含Al钢的连铸可浇性问题进行了大量研究，由于该钢种在连铸过程中会同时生成容易堵水口的Al2O3和CaS夹杂物(化学反应为：2(CaO)+3[Al]+2[S]＝(Al2O3)+CaS)，连铸可浇性较差。加铝的钙硫复合易切削钢，尤其是高铝钙硫系复合易切削钢(高铝是指Al：0.015wt％以上)，不仅对钢中Al、S含量有最低要求，还要求钢中有一定的Ca元素，进一步加剧了连铸堵水口的风险(化学反应为：[Ca]+[S]＝CaS)。因此，如何控制钢水冷却和浇注过程中[Ca]、[S]、[Al]元素含量的稳定性，不仅是为了保证最终成品的化学成分，对连铸的可浇性、生产顺行也具有重要意义。
专利“一种高铝含硫控钙钢冶炼工艺方法”提出LF精炼高碱度冶炼，VD前加S，然后加Al，再加Ca，然后VD冶炼后加Ca，分两次加Ca的方法冶炼高铝含硫控钙钢，然而该方法：1)先加S合金，钢中氧含量增加，之后的加Al过程，Al氧化过大，会形成大量的Al2O3夹杂物，影响钢的纯净度和可浇性；2)LF冶炼过程炉渣碱度过高，容易脱S，S含量无法稳定控制；3)VD后第二次加Ca线前后钢中Al、S含量保持一致，与实际经验存在较大差异；4)先加S后再加Ca时，钢液中直接生成CaS，容易上浮，钢液中的Ca含量无法保证，且容易堵塞水口。
专利“一种含硫含铝高钙钢的连铸生产方法”中提出VD真空精炼破空后先向钢中喂Al线，然后喂S线，最后喂CaSi线实现合金化。然而，由于加入CaSi线后钢中的Ca元素主要以溶解态形式存在于钢液中，在浇注过程中[Ca]和[S]在热力学条件下无法稳定存在，会形成易于堵塞水口的CaS夹杂物。此外，根据实际生产经验，浇注后钢中的[Ca]、[S]、[Al]含量都会存在一定降低，无法保证成品(连铸坯或者轧材)元素含量。
专利“一种易切削非调质钢及其制造方法”提出加Al、加S、加Ca的易切削钢生产方法，提出通过控制S/Ca比来控制钢中MnS形貌，其主要创新点在于提供了一种新型的轧制工艺，并未对冶炼和浇注过程进行详细描述，未给出可实施的控制[Ca]、[S]、[Al]含量的冶炼方法。
专利“Free-cutting steel for machine structural use having goodmachinability in cutting by cemented carbide tool”提出严格控制钢中[Al]、[S]、[Ca]、[S]/[O]、[Ca]×[S]、[Ca]/[S]等含量或数值，得到大量的复合的氧硫化物，从而改善钢的切削性能。然而：1)该专利主要针对的是模铸产品，不存在可浇性问题；2)该专利未详细说明冶炼方法以及如何保证关键元素的含量。
从上述已知专利可以看出，目前关于高铝钙硫复合易切削钢的可浇性和关键元素含量控制的稳定性问题，通过真空破空后先加Al后加Ca、LF或VD等精炼中加S后先加Al后加钙等冶炼工艺，冶炼过程中Ca无法实现稳定控制，更无法实现钢水冷却和浇注过程中[Ca]、[S]、[Al]元素含量的稳定控制，无法在实际生产中实现多炉连浇，难度也很大。
因此，急需发明一种针对高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法，可确保高铝钙硫复合易切削钢在冶炼过程中Ca稳定控制，实现对连铸的可浇性控制，确保生产顺行。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本申请目的在于提供一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法，具有合金化冶炼过程中Ca稳定控制，钢水冷却和浇注过程中[Ca]、[S]、[Al]元素含量的稳定控制，容易堵水口的Al2O3和CaS夹杂物不易生成，水口不易结瘤，可浇性好等优点。
第一方面，本申请示例提供了一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法，所述方法包括：转炉或电炉冶炼、LF精炼、RH或VD真空处理、连铸工序，其特征在于，所述LF精炼工序中，控制终点Ca含量；所述真空处理结束后，依次进行第一Ca合金化，第一Al合金化，第二Ca合金化，S合金化，第二Al合金化。
第二方面，本申请示例提供了一种高铝钙硫复合易切削钢，其由本申请第一方面提供的制备方法制得，所述高铝钙硫复合易切削钢主要化学成分包括：C：0.20wt％～0.50wt％，Si：0.15wt％～0.35wt％，Mn：0.60wt％～1.60wt％，P：<0.020wt％，S：0.020wt％～0.060wt％，Al：0.015wt％～0.030wt％，Ca：0.0015wt％～0.0035wt％，N：0.004wt％～0.0012wt％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本申请示例提供的一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法，有益效果包括：
该方法通过控制LF精炼终点Ca含量，真空处理结束后在Al合金化之前进行Ca合金化，尽早使钙元素生成易留存在钢液中的氧化物。之后通过两次间隔Al合金化、以及在两次间隔Al合金化之间进行第二次Ca合金化和S合金化，可以有效避免Al2O3和CaS等高熔点夹杂物的大量生成。通过LF精炼工序、真空处理工序相配合控制，合金化顺序的控制，能稳定控制冶炼过程中[Ca]、[S]、[Al]元素含量，实现了容易堵水口的Al2O3和CaS夹杂物的生成的抑制，水口不易结瘤。本发明工艺方法易于操作，[Ca]、[S]、[Al]元素含量控制稳定，钢水可浇性好，保证了生产顺利进行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1制备材料中的典型硫化物形貌图；
图2为本申请实施例1制备材料中的典型复合氧硫化物形貌图；
图3为本申请实施例2制备材料中的典型硫化物形貌图；
图4为本申请实施例3制备材料中的典型硫化物形貌图；
图5为本申请实施例4制备材料中的典型硫化物形貌图；
图6为本申请对比例1制备材料中的典型硫化物形貌图；
图7为本申请对比例2制备材料中的典型硫化物形貌图；
图8为本申请对比例3制备材料中的典型硫化物形貌图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
为了获得具有合格成分的高铝钙硫复合易切削钢，示例中提供了其冶炼工艺，以利于本领域技术人员实施本申请方案。
该冶炼工艺主要包括：转炉或电炉冶炼、LF精炼、RH或VD真空处理、连铸工序，具体工序步骤如下所述：
(1)转炉或电炉冶炼工序：冶炼结束后钢水中C含量满足：0.08～0.15wt％，例如为：0.08wt％、0.09wt％、0.10wt％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％、0.15wt％；钢水温度满足：>1580℃，例如为：1590℃、1600℃、1610℃、1620℃。控制冶炼结束后钢水中C含量，避免冶炼结束后的钢水氧含量过高；足够高的钢水温度有利于保证合金充分溶解、炉渣尽快熔化。
(2)LF精炼工序：钢水进入LF精炼炉后进行快速升温、埋弧、搅拌、分批次合理加入造渣剂等操作快速造白渣，利用白渣的强还原性可以降低钢中氧及夹杂物含量。
进一步地，LF冶炼中期(LF冶炼过程中按时间划分为前、中、后期，具体划分，可依照现有常规工艺)钢液如果Ca含量<0.0008wt％，则加入适量的Ca合金，使LF冶炼结束后，钢液中的Ca含量满足：0.0008wt％～0.0015wt％，例如为：0.0008wt％、0.0009wt％、0.0010wt％、0.0011wt％、0.0012wt％、0.0013wt％、0.0014wt％、0.0015wt％。LF精炼过程Ca含量<0.0008wt％，将减少真空破空后加Ca线后钢中稳定的含Ca液态氧化物生成量，进而导致和钢水中的S元素生成高熔点的、容易上浮去除的CaS的增多，使成品Ca含量不满足要求(<15ppm)。此外，过量上浮的CaS导致水口塞棒上涨严重，严重影响连续浇注炉次。因此，发明人发现：LF冶炼结束后控制钢液Ca含量满足：0.0008wt％～0.0015wt％，对Ca含量稳定控制、抑制水口结瘤、提高连浇炉次是较为有利的。
(3)RH或VD真空处理工序：RH或VD极真空(<67Pa)处理时间按照10～20分钟控制。真空处理结束后，首先进行第一次Ca合金化，目标Ca含量控制范围为0.0012～0.0020wt％，例如为：0.0012wt％、0.0013wt％、0.0014wt％、0.0015wt％、0.0016wt％、0.0017wt％、0.0018wt％、0.0019wt％、0.0020wt％，使钢液中主要生成低熔点的液态氧化物，该类型的氧化物不易上浮，保证了钢液中的Ca元素主要以氧化物形式，而不是溶解态存在于钢液中。高于该范围，钢中容易生成高熔点的CaO类氧化物，很容易上浮进入渣相，不利于Ca的稳定化控制；低于该范围，后期Ca合金加入量过大，控制的稳定性减弱，且加入Al后会形成高熔点的氧化铝类夹杂物。
然后进行第一次Al合金化，Al含量控制范围为：0.005～0.020wt％，例如为：0.005wt％、0.006wt％、0.007wt％、0.008wt％、0.010wt％、0.011wt％、0.012wt％、0.013wt％、0.014wt％、0.015wt％、0.017wt％、0.018wt％、0.019wt％、0.020wt％。均匀化5分钟后取样，进行第二次Ca合金化，Ca含量控制范围为：0.0025wt％～0.0035wt％，加入过多的Ca合金，不仅不能保证钢中Ca含量，还会导致钢中生成大量的CaS，堵塞水口；加入过低的Ca合金，无法保证最终的成品Ca含量。第二次Ca合金化后进行S合金化，保证成品S含量。最终进行第二次Al合金化，Al含量控制范围为：0.020wt％～0.035wt％。Al合金化后，软搅拌时间按照10～20分钟控制。
真空处理结束后在Al合金化之前进行钙合金化，之后通过两次间隔Al合金化、以及在两次间隔Al合金化之间进行第二次Ca合金化和S合金化，合适的钙、铝、硫的合金化制度，可以有效避免Al2O3和CaS等高熔点夹杂物的大量生成。通过LF精炼工序、真空处理工序相配合控制，合金化顺序的控制，能稳定控制冶炼过程中[Ca]、[S]、[Al]元素含量，实现了容易堵水口的Al2O3和CaS夹杂物的生成的抑制，水口不易结瘤。本发明工艺方法易于操作，[Ca]、[S]、[Al]元素含量控制稳定，钢水可浇性好，保证了生产顺利进行。
(4)连铸工序：连续浇注的第一炉的中间包过热度按照32～40℃控制，连浇炉中间包过热度按照30～40℃控制。连浇炉数按照4炉及以上组织生产。浇注过程，随着温度降低，钢中的Ca元素转变行为是：高CaO比例(CaO比例：30wt％～40wt％，以及大于上述范围)的钙铝酸盐→低CaO比例(CaO比例：0.5wt％～20wt％)的钙铝酸盐→Al2O3+CaS复合夹杂物，Al2O3、CaS是主要的堵塞水口物质，因此，保证钢水通过水口时有较高的过热度，减少Al2O3、CaS的生成，对Ca含量稳定化控制和生产顺行更为有利。
本申请示例提供了一种高铝钙硫复合易切削钢，其由上述制备方法制得。所述高铝钙硫复合易切削钢主要化学成分包括：C：0.20wt％～0.50wt％，Si：0.15wt％～0.35wt％，Mn：0.60wt％～1.60wt％，P：<0.020wt％，S：0.020wt％～0.060wt％，Al：0.015wt％～0.030wt％，Ca：0.0015wt％～0.0035wt％，N：0.004wt％～0.0012wt％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。钢中复合氧硫化物核心氧化物的主要成分为氧化铝或低CaO比例的钙铝酸盐，***硫化物的主要成分为(Ca,Mn)S，数量为30～100个/mm2。
通过本发明上述方法在保证最终成品成分满足：Al：0.015wt％～0.030wt％、S：0.020wt％～0.060wt％、Ca：0.0015wt％～0.0035wt％的基础上，可以实现4炉及以上的连续浇注，极大地提高了高铝钙硫复合系易切削钢的生产效率和经济效益。
以下结合实施例对本申请的高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法作进一步的详细描述。
实施例1
提供一种高铝钙硫复合易切削钢的Ca合金化方法，其化学成分见表1所示，按照下述冶炼方法制备：
第一步，130吨顶底复吹转炉。
采用110吨铁水+20吨废钢为主要原料，出钢时钢水中C含量为0.10wt％，温度为1603℃。在出钢过程中加入铝铁、碳粉、硅铁、锰铁、铬铁以及渣料。
第二步，LF精炼。
到LF工位后，首先加入石灰、复合脱氧剂等渣料进行造渣操作。LF精炼结束后钢中[Ca]含量为0.0010wt％。
第三步，RH真空冶炼。
真空室压力<67Pa保持15分钟，真空精炼结束复压后首先加入Ca线，3分钟后加入Al线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0017wt％、[Al]：0.017wt％，然后加入Ca线，3分钟后加入S线，最后加入Al线，5分钟后取样，[Ca]：0.0032wt％，[Al]：0.031wt％。弱氩气搅拌13分钟后吊运进行浇注，吊运前钢水成分为[Ca]：0.0027wt％、[Al]：0.028wt％、[S]：0.035wt％。
第四步，连铸。
全程采用封闭保护性浇注，避免钢水二次氧化。中间包钢水过热度为39℃，为开浇炉，铸坯尺寸为“320mm×425mm”。该浇次正常生产5炉，塞棒曲线总上涨4.2mm。
实施例2
提供一种高铝钙硫复合易切削钢的Ca合金化方法，其化学成分见表1所示，按照下述冶炼方法制备：
第一步，130吨顶底复吹转炉。
采用110吨铁水+20吨废钢为主要原料，出钢时钢水中C含量为0.12wt％，温度为1590℃。在出钢过程中加入铝铁、碳粉、硅铁、锰铁、铬铁以及渣料。
第二步，LF精炼。
到LF工位后，首先加入石灰、复合脱氧剂等渣料进行造渣操作。LF精炼结束后钢中[Ca]含量为0.0009wt％。
第三步，RH真空冶炼。
真空室压力<67Pa保持18分钟，真空精炼结束复压后首先加入Ca线，3分钟后加入Al线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0019wt％，[Al]：0.014wt％；然后加入Ca线，3分钟后加入S线，最后加入Al线，5分钟后取样，[Ca]：0.0029wt％，[Al]：0.028wt％，弱氩气搅拌15分钟后吊运进行浇注，吊运前钢水成分为[Ca]：0.0026wt％、[Al]：0.025wt％、[S]：0.032wt％。
第四步，连铸。
全程采用封闭保护性浇注，避免钢水二次氧化。中间包钢水过热度为33℃，为连浇炉，铸坯尺寸为“320mm×425mm”。该浇次正常生产5炉，塞棒曲线总上涨3.3mm。
实施例3
提供一种高铝钙硫复合易切削钢的Ca合金化方法，其化学成分见表1所示，按照下述冶炼方法制备：
第一步，130吨顶底复吹转炉。
采用110吨铁水+20吨废钢为主要原料，出钢时钢水中C含量为0.09％，温度为1602℃。在出钢过程中加入铝铁、碳粉、硅铁、锰铁、铬铁以及渣料。
第二步，LF精炼。
到LF工位后，首先加入石灰、复合脱氧剂等渣料进行造渣操作。LF精炼结束后钢中[Ca]含量为0.0013wt％。
第三步，RH真空冶炼。
真空室压力<67Pa保持16分钟，真空精炼结束复压后首先加入Ca线，3分钟后加入Al线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0016wt％、[Al]：0.009wt％；然后加入Ca线，3分钟后加入S线，最后加入Al线，5分钟后取样，[Ca]：0.0034wt％，[Al]：0.027wt％，弱氩气搅拌13分钟后吊运进行浇注，吊运前钢水成分为[Ca]：0.0029wt％、[Al]：0.025wt％、[S]：0.030wt％。
第四步，连铸。
全程采用封闭保护性浇注，避免钢水二次氧化。中间包钢水过热度为36℃，为连浇炉，铸坯尺寸为“320mm×425mm”。该浇次正常生产4炉，塞棒曲线总上涨3.9mm。
实施例4
提供一种高铝钙硫复合易切削钢的Ca合金化方法，其化学成分见表1所示，按照下述冶炼方法制备：
第一步，130吨顶底复吹转炉。
采用110吨铁水+20吨废钢为主要原料，出钢时钢水中C含量为0.10wt％，温度为1602℃。在出钢过程中加入铝铁、碳粉、硅铁、锰铁、铬铁以及渣料。
第二步，LF精炼。
到LF工位后，首先加入石灰、复合脱氧剂等渣料进行造渣操作。LF精炼结束后钢中[Ca]含量为0.0010wt％。
第三步，RH真空冶炼。
真空室压力<67Pa保持18分钟，真空精炼结束复压后首先加入Ca线，3分钟后加入Al线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0018wt％、[Al]：0.014wt％，然后加入Ca线，3分钟后加入S线，最后加入Al线，5分钟后取样，[Ca]：0.0030wt％，[Al]：0.031wt％。弱氩气搅拌15分钟后吊运进行浇注，吊运前钢水成分为[Ca]：0.0027wt％、[Al]：0.024wt％、[S]：0.038wt％。
第四步，连铸。
全程采用封闭保护性浇注，避免钢水二次氧化。中间包钢水过热度为36℃，为开浇炉，铸坯尺寸为“320mm×425mm”。该浇次正常生产6炉，塞棒曲线总上涨6.7mm。
对比例1
提供一种高铝钙硫复合易切削钢的冶炼方法，其化学成分见表1所示，按照下述冶炼方法制备：
第一步，130吨顶底复吹转炉。
采用110吨铁水+20吨废钢为主要原料，出钢时钢水中C含量为0.10wt％，温度为1599℃。在出钢过程中加入铝铁、碳粉、硅铁、锰铁、铬铁以及渣料。
第二步，LF精炼。
到LF工位后，首先加入石灰、复合脱氧剂等渣料进行造渣操作。LF精炼结束后钢中[Ca]含量为0.0009wt％。
第三步，RH真空冶炼。
真空室压力<67Pa保持15分钟，真空精炼结束复压后首先加入Ca线，未添加Al线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0014wt％、[Al]：0.004wt％；然后加入Ca线，3分钟后加入S线，最后加入Al线。弱氩气搅拌15分钟后吊运进行浇注，吊运前钢水成分为[Ca]：0.0022wt％、[Al]：0.029wt％、[S]：0.031wt％。
第四步，连铸。
全程采用封闭保护性浇注，避免钢水二次氧化。中间包钢水过热度为32℃，为连浇炉最后一炉，塞棒上涨明显，单炉上涨8.7mm，该浇次正常生产5炉，整个浇次塞棒上涨13.9mm。铸坯尺寸为“320mm×425mm”。
对比例2
提供一种高铝钙硫复合易切削钢的冶炼方法，其化学成分见表1所示，按照下述冶炼方法制备：
第一步，130吨顶底复吹转炉。
采用110吨铁水+20吨废钢为主要原料，出钢时钢水中C含量为0.13wt％，温度为1586℃。在出钢过程中加入铝铁、碳粉、硅铁、锰铁、铬铁以及渣料。
第二步，LF精炼。
到LF工位后，首先加入石灰、复合脱氧剂等渣料进行造渣操作。LF精炼结束后。LF精炼结束后钢中[Ca]含量为0.0002wt％，过程未添加Ca线。
第三步，RH真空冶炼。
真空室压力<67Pa保持18分钟，真空精炼结束复压后首先加入Ca线，然后加入Al线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0011wt％、[Al]：0.012wt％；然后加入Ca线，3分钟后加入S线，最后加入Al线。弱氩气搅拌15分钟后吊运进行浇注，吊运前钢水成分为[Ca]：0.0019wt％、[Al]：0.021wt％、[S]：0.031wt％。
第四步，连铸。
全程采用封闭保护性浇注，避免钢水二次氧化。中间包钢水过热度为33℃，为连浇炉，塞棒有所上涨，单炉上涨8.2mm，该浇次生产3炉，整个浇次塞棒上涨10.3mm。铸坯尺寸为“320mm×425mm”。
对比例3
提供一种高铝钙硫复合易切削钢的冶炼方法，其化学成分见表1所示，按照下述冶炼方法制备：
第一步，130吨顶底复吹转炉。
采用110吨铁水+20吨废钢为主要原料，出钢时钢水中C含量为0.08％，温度为1604℃。在出钢过程中加入铝铁、碳粉、硅铁、锰铁、铬铁以及渣料。
第二步，LF精炼。
到LF工位后，首先加入石灰、复合脱氧剂等渣料进行造渣操作。LF精炼结束后钢中[Ca]含量为0.0010wt％。
第三步，RH真空冶炼。
真空室压力<67Pa保持17分钟，真空精炼结束复压后首先加入Ca线，然后加入Al线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0029wt％、[Al]：0.016wt％，钙含量加入过多；由于Ca含量高且已满足目标含量要求，未进行第二次Ca合金化，3分钟后加入S线，5分钟后取样，钢水成分为[Ca]：0.0025wt％、[S]：0.038wt％；最后加入Al线。弱氩气搅拌15分钟后吊运进行浇注，吊运前钢水成分为[Ca]：0.0018wt％、[Al]：0.022wt％、[S]：0.034wt％。
第四步，连铸。
全程采用封闭保护性浇注，避免钢水二次氧化。中间包钢水过热度为31℃，为连浇炉，塞棒出现上涨，单炉上涨7.5mm，该浇次生产3炉，整个浇次塞棒上涨9.7mm。铸坯尺寸为“320mm×425mm”。
表1实施例1～4、对比例1～3轧材中元素化学成分含量(wt％)
元素 C Si Mn P S Al Ca N
实施例1 0.40 0.21 1.55 0.014 0.034 0.026 0.0022 0.009
实施例2 0.41 0.20 1.57 0.011 0.032 0.023 0.0023 0.010
实施例3 0.35 0.24 0.82 0.011 0.027 0.022 0.0026 0.006
实施例4 0.48 0.24 0.75 0.014 0.036 0.019 0.0019 0.005
对比例1 0.41 0.20 1.54 0.015 0.029 0.024 0.0014 0.010
对比例2 0.36 0.25 0.80 0.017 0.027 0.018 0.0013 0.005
对比例3 0.48 0.23 0.73 0.017 0.032 0.020 0.0011 0.005
对比实施例1～4以及对比例1～3可以看出：
实施例1～4中冶炼工艺都满足本发明要求，生产过程中塞棒上涨幅度较少，生产顺行，实现了4炉及以上的连续浇注，且钢的化学成分都满足Al：0.015wt％～0.030wt％，S：0.020wt％～0.060wt％，Ca：0.0015wt％～0.0035wt％。
对比例1中，第一次Ca合金化后未加入Al线，低熔点的钙铝酸盐生产量少，高熔点的CaO类氧化物、CaS生成量多，Ca元素损失大，过程控制不稳定。此外，浇注过程，水口直径只有10mm左右，钢水中的CaS会在水口位置富集，甚至会堵死水口，水口位置富集的CaS相当于从钢液中过滤去除，最终得到的成品Ca含量很低，不满足要求(<15ppm)，而且导致塞棒上涨明显。
对比例2中，LF精炼过程Ca含量低，未添加Ca线控制终点Ca含量，导致LF出站Ca含量不满足本发明最佳含量要求。真空复压后第一次加Ca线后Ca含量低，小于目标值，钢中稳定的含Ca液态氧化物生成量少；第二次Ca合金时，大量补Ca线，和钢水中的S元素生成不稳定、容易上浮去除的CaS，导致成品Ca含量偏低(<15ppm)。此外，生成更多的CaS会导致水口塞棒有更强的上涨趋势，塞棒单炉上涨8.2mm，连续浇注炉次降低。
对比例3中，RH真空结束后第一次Ca合金化时加入量过大，在钢液中主要生成高熔点的CaO类氧化物，该类型氧化物很容易上浮进入渣相，不满足本发明最佳含量要求。过高的Ca含量导致钢液中的[O]含量急剧降低，Ca元素主要以CaS形式存在于钢液中，也同样容易上浮，Ca含量控制效果变差，导致成品Ca含量偏低(<15ppm)，此外，生成更多的CaS会导致水口塞棒有更强的上涨趋势，塞棒单炉上涨7.5mm，连续浇注炉次降低。
对实施例1～4以及对比例1～3提供的铝钙硫复合易切削钢轧材1/2半径位置夹杂物进行检测。结果表明：
实施例1中：轧材中主要以纯MnS以及复合氧硫化物为主，形貌如图1所示。复合氧硫化物核心的主要成分为氧化铝或低CaO比例的钙铝酸盐，***的主要成分为(Ca,Mn)S，其典型形貌如图2所示，复合氧硫化物数量为68个/mm2。
实施例2中：轧材中主要以纯MnS以及复合氧硫化物为主，形貌如图3所示。复合氧硫化物核心的主要成分为氧化铝或钙铝酸盐，***的主要成分为(Ca,Mn)S，复合氧硫化物数量为72个/mm2。
实施例3中：轧材中主要以纯MnS以及复合氧硫化物为主，形貌如图4所示。复合氧硫化物核心的主要成分为氧化铝或低CaO比例的钙铝酸盐，***的主要成分为(Ca,Mn)S，数量为64个/mm2。
实施例4中：轧材中主要以纯MnS以及复合氧硫化物为主，形貌如图5所示。复合氧硫化物核心的主要成分为氧化铝或低CaO比例的钙铝酸盐，***的主要成分为(Ca,Mn)S，数量为39个/mm2。
对比例1中：轧材中主要以长条状纯MnS以及大尺寸的复合氧硫化物为主，形貌如图6所示。复合氧硫化物核心的主要成分为钙铝酸盐，***的主要成分为(Ca,Mn)S，复合氧硫化物数量为24个/mm2。
对比例2中：轧材中主要长条状纯MnS以及大尺寸的复合氧硫化物为主，形貌如图7所示。复合氧硫化物核心主要成分为钙铝酸盐，***的主要成分为(Ca,Mn)S，复合氧硫化物数量为26个/mm2。
对比例3中：轧材中主要长条状纯MnS为主，形貌如图8所示。复合氧硫化物数量为11个/mm2。
综上，本申请提供的一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法，具有冶炼过程中Ca稳定控制，钢水冷却和浇注过程中[Ca]、[S]、[Al]元素含量的稳定控制，容易堵水口的Al2O3和CaS夹杂物不易生成，水口不易结瘤，可浇性好等优点。
以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高铝钙硫复合易切削钢中Ca合金化方法，所述方法包括：转炉或电炉冶炼、LF精炼、RH或VD真空处理、连铸工序，其特征在于，所述LF精炼工序中，控制终点Ca含量；所述真空处理结束后，依次进行第一Ca合金化，第一Al合金化，第二Ca合金化，S合金化，第二Al合金化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LF精炼工序中，若LF冶炼中期钢液的Ca含量<0.0008wt％，则加入Ca合金，使LF精炼结束后，钢液中的Ca含量满足：0.0008wt％～0.0015wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一Ca合金化中目标Ca含量控制范围为0.0012wt％～0.0020wt％，所述第二Ca合金化中目标Ca含量控制范围为0.0025wt％～0.0035wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一Al合金化中目标Al含量控制范围为0.005wt％～0.020wt％，所述第二Al合金化中目标Al含量控制范围为0.020wt％～0.035wt％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转炉或电炉冶炼工序中，冶炼结束后钢水中C含量满足：0.08wt％～0.15wt％，钢水温度大于1580℃。
6.一种高铝钙硫复合易切削钢，其特征在于，其由权利要求1-5任一项所述的方法制得，所述高铝钙硫复合易切削钢主要化学成分包括：C：0.20wt％～0.50wt％，Si：0.15wt％～0.35wt％，Mn：0.60wt％～1.60wt％，P：<0.020wt％，S：0.020wt％～0.060wt％，Al：0.015wt％～0.030wt％，Ca：0.0015wt％～0.0035wt％，N：0.004wt％～0.0012wt％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
7.根据权利要求6所述的高铝钙硫复合易切削钢，其特征在于，钢中复合氧硫化物核心氧化物的主要成分为氧化铝或低CaO比例的钙铝酸盐，***硫化物的主要成分为(Ca,Mn)S，数量为30～100个/mm2。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913676A (zh) * 2021-10-27 2022-01-11 广东韶钢松山股份有限公司 一种改善中碳高硫易切削钢铸态硫化物形貌的冶金方法
CN114107820A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 宝武集团鄂城钢铁有限公司 一种延伸率＞30%且具有良好切削性能的钢板及其生产方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002155312A (ja) * 2000-09-06 2002-05-31 Kobe Steel Ltd 硫化物系介在物の形態制御方法
CN102268512A (zh) * 2011-07-08 2011-12-07 攀钢集团有限公司 钢中夹杂物的控制方法
CN110373600A (zh) * 2019-07-26 2019-10-25 石钢京诚装备技术有限公司 一种高铝含硫控钙钢冶炼工艺方法
CN110616294A (zh) * 2019-10-30 2019-12-27 广东韶钢松山股份有限公司 含硫含铝钢及其冶炼方法和应用
CN111235341A (zh) * 2020-03-23 2020-06-05 江苏利淮钢铁有限公司 一种高洁净度含硫含铝钢生产方法
CN111485065A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 宝山钢铁股份有限公司 一种含硫含铝齿轮钢的冶炼铸造方法
CN111663072A (zh) * 2020-06-19 2020-09-15 中天钢铁集团有限公司 一种防结瘤高硫非调质钢冶炼工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002155312A (ja) * 2000-09-06 2002-05-31 Kobe Steel Ltd 硫化物系介在物の形態制御方法
CN102268512A (zh) * 2011-07-08 2011-12-07 攀钢集团有限公司 钢中夹杂物的控制方法
CN111485065A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 宝山钢铁股份有限公司 一种含硫含铝齿轮钢的冶炼铸造方法
CN110373600A (zh) * 2019-07-26 2019-10-25 石钢京诚装备技术有限公司 一种高铝含硫控钙钢冶炼工艺方法
CN110616294A (zh) * 2019-10-30 2019-12-27 广东韶钢松山股份有限公司 含硫含铝钢及其冶炼方法和应用
CN111235341A (zh) * 2020-03-23 2020-06-05 江苏利淮钢铁有限公司 一种高洁净度含硫含铝钢生产方法
CN111663072A (zh) * 2020-06-19 2020-09-15 中天钢铁集团有限公司 一种防结瘤高硫非调质钢冶炼工艺

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913676A (zh) * 2021-10-27 2022-01-11 广东韶钢松山股份有限公司 一种改善中碳高硫易切削钢铸态硫化物形貌的冶金方法
CN114107820A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 宝武集团鄂城钢铁有限公司 一种延伸率＞30%且具有良好切削性能的钢板及其生产方法

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