CN114182177A - 一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种易切削不锈钢，特别是指一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢及其制备方法。本发明所述含硫含碲易切削铁素体不锈钢，按质量百分比，包含以下成分：C≤0.10％、Si≤1.0％、Mn≤1.25％、P≤0.03％、S:0.20～0.30％、Ni≤0.60％、Cr:17.0～18.0％、Mo≤0.60％、N≤0.05％、Te:0.005～0.015％、B:0.001～0.005％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过电炉冶炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→连铸→轧制→退火制备得到所述含硫含碲易切削铁素体不锈钢，其车削性、耐蚀性和塑性都完全优于常用430F材料，具有更广阔的工业应用前景。

Description

一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种易切削不锈钢，特别是指一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢及其制备方法。
背景技术
不锈钢由于具有优良的耐蚀性、塑性和可加工性，而被广泛应用，目前，不仅在石油、化工、海洋、机械有较大的用量，在食品、医疗、电子、办公等方面也占据很重要的地位。但是不锈钢加工硬化较大，使其可切削性较差，从而使得工件的精度低、自动化加工效率低。随着不锈钢用量日益增加，对不锈钢工件自动化加工和高精度要求日益迫切，因此，提高不锈钢产品的切削性极为必要。
目前的铁素体不锈钢用量最大的是牌号430F，该不锈钢主要通过加硫元素来实现易切削作用，单一的硫元素对切削性提高有限，且硫加入较多会影响钢的热加工性和塑性，随着高速车床快速车削加工的要求，常规的430F也不能完全满足加工要求，本发明的含硫含碲易切削铁素体不锈钢提高了430F的车削性能，也增强了耐腐蚀性能和塑性，可满足如今快速发展的需求。
公开号为CN 106591742 A的发明专利公开了一种高碳含硫铁素体易切削不锈钢，其特征在于重量百分比的合金元素组成：C0.08～0.13％，Si≤1.00％，Mn 0.5～1.25％，P≤0.045％，S≤0.15～0.35％，Cr 15.00-20.00％，Ni≤0.60％，余量铁和不可避免的杂质，该发明只加入硫元素对切削性提高有限，且硫加入较多会影响钢的热加工性和塑性。公开号为CN 102363869 A的发明专利公开了一种易切削铁素体不锈钢430FM，其特征在于重量百分比的合金元素组成：C0.10～0.16％，Si≤1.00％，Mn≤1.30％，P≤0.06％，S≥0.15％，Cr 15.00-17.00％，Ni≤0.60％、Mo 0.2～0.6％、Ca0.0005～0.003％、稀土0.001～0.006％，余量铁和不可避免的杂质，该发明加入钙和稀土对车削性有所提高，但同时对热塑性和耐蚀性也有影响。公开号为CN 102851625 A的发明专利公开了一种含碲高性能不锈钢研磨，其特征在于重量百分比的合金元素组成：C≤0.05％，Si≤0.70％，Mn 13.00％、S≤0.15％，Cr 11.00-12.00％，Ni 5.0～6.0％、Cu 2.5～3.0％、Te 0.035～0.08，,余量铁和不可避免的杂质，该发明加入了碲和硫来提高切削性，但并没有有效解决加碲带来的热塑性变差问题。公开号为CN 105132812A的发明专利公开了一种铁素体易切削不锈钢，其特征在于重量百分比的合金元素组成：C≤0.025％、Si 0.05～0.80％、Mn 0.5～0.8％、P 0.02～0.04、S 0.01～0.1％、Cr 15.0-20.0％、Ti 0.05～0.5％、N 0.04～0.06％、Mo 0.8～1.2％，余量铁和不可避免的杂质，该发明随提高了塑性和耐蚀性，但车削性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢及其制备方法，通过添加碲和控制锰、硫、铬、钼含量来改善硫化物分布及形态，提高切削性能和耐蚀性，通过优化退火工艺提高材料塑性，可代替市场常用的铁素体易切削不锈钢430F。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的目的之一是提供一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢，所述不锈钢按质量百分比，包含以下成分：C≤0.10％、Si≤1.0％、Mn≤1.25％、P≤0.03％、S:0.20～0.30％、Ni≤0.60％、Cr:17.0～18.0％、Mo≤0.60％、N≤0.05％、Te:0.005～0.015％、B:0.001～0.005％，其余为铁和不可避免的杂质。
优选的，其中Mn和S的质量比满足Mn/S≥3。
优选的，所述不锈钢包含以下成分：C≤0.065％、Si:0.3～0.6％、Mn:0.7～1.25％、P≤0.03％、S:0.23～0.30％、Ni≤0.60％、Cr:17.1～17.6％、Mo:0.2～0.5％、N≤0.03％、Te:0.006～0.010％、B:0.0015～0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质，其中Mn/S≥3。
本发明的目的之二是提供一种上述含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：电炉冶炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→连铸→轧制→退火，其中：
电炉冶炼：在电炉中将原料熔化为钢水；
AOD炉精炼：钢水在AOD炉中进行脱碳保铬，使脱碳保铬后的钢水中C含量不高于目标值；精炼过程全程吹氩气搅拌，以保证N含量不高于目标值；
LF炉精炼：向上一步钢水中按各成分目标值补加材料，之后加入硼铁，使B含量为目标值，再喂入碲线，使Te含量为目标值；
连铸：上一步钢水进行浇铸，得到钢坯；
轧钢：上一步钢坯经预热后进行轧制，得到盘条；
退火：将上一步盘条进行退火处理，得到含硫含碲易切削铁素体不锈钢。
优选的，所述原料为废不锈钢，所述废不锈钢为低P(P≤0.03％)、低五害元素(Pb、Sn、As、Sb和Bi之和不大于0.05％)的废不锈钢。
优选的，所述电炉冶炼的电炉温度为1600-1700℃。
优选的，所述AOD炉精炼步骤中的脱碳保铬，分为氧化期和还原期，氧化期温度控制在1650～1700℃，氧化期时间控制在30～60min，控制氧化终点C含量不高于目标值，还原期加入硅铁还原，还原时间控制在10～15min，温度控制在1610～1660℃；更优选的，还原终点钢水中氧活度控制在10～80ppm。
优选的，所述AOD炉精炼步骤中还包括向钢水中加入硫铁合金，使钢水中S含量达到目标值；更优选的，按钢水量、目标硫含量和70％收得率计算，向钢水中加入硫铁合金，调整钢水温度1630～1670℃出钢。
优选的，所述LF炉精炼步骤中补加的材料包括铬铁、镍铁、纯钼、硅铁、纯猛和硫铁合金，根据各元素目标含量选择性补加。
优选的，所述LF炉精炼步骤中调整钢水温度为1600-1630℃。
优选的，所述碲线为一种铁皮包芯线，直径13mm，外部铁皮重130～180g/m，内部芯粉重500～550g/m，芯粉组成为纯碲粉。
优选的，所述LF炉精炼步骤中碲线的喂线速度为2～4m/s；更优选的，喂线后吹氩气弱搅拌5～15min，调整钢水温度1620-1670℃，吊包进行连铸。
优选的，所述连铸步骤中采用弧形连铸机进行浇注。
优选的，所述连铸步骤中过热度控制在25～45℃，起始拉速控制在0.3m/min，稳定拉速控制在0.7～1.0m/min。
优选的，所述轧钢步骤中钢坯的预热分低温预热和高温预热两步，钢坯先进入低温区，温度设置在900～1000℃，加热70～100min，之后进入高温区，温度设置在1160～1200℃，加热40～80min。
优选的，所述轧钢步骤中采用“干头”轧制，所谓“干头”轧制为等轧件头部完全通过轧机后再开轧辊冷却水。
优选的，所述轧钢步骤中轧制分粗轧、中轧和精轧；更优选的，粗轧设有6架轧机，中轧设有18架轧机，精轧设有10架轧机，粗轧和中轧中间设有在线“感应加热”装置，温度设置在1120-1200℃，对轧件进行过程再加热，保证轧制过程不开裂。
优选的，所述精轧时控制进精轧机温度950～1000℃，吐丝温度980～1050℃，轧制后控制冷却速度5～15℃/s冷却至200～300℃后再空冷到室温。
优选的，所述退火步骤中采用罩式退火炉进行退火处理。
优选的，所述退火步骤中，将盘条以15℃/min速度加热到860℃，在860℃保温8h～10h后再以30℃/min速度在炉内冷却至450℃，之后出炉在空气中冷却，该工艺可以使材料充分退火，氧化损失少。
优选的，各工序的具体生产操作如下：
电炉冶炼：在电炉熔化低P(P≤0.03％)、低五害元素(Pb、Sn、As、Sb和Bi之和不大于0.05％)的废不锈钢；
AOD炉精炼：AOD中进行脱碳保铬，分为氧化期和还原期，氧化期吹氧气升温氧化脱碳，吹氧气速率控制在800～1200m3/h，温度控制在1650～1700℃，氧化期时间控制在30～60min，控制氧化终点C≤0.01％，还原期加入硅铁还原，还原时间控制在10～15min，温度控制在1610～1660℃，还原终点钢中氧活度控制在10～80ppm，按钢水量、目标硫含量和70％收得率计算，向钢水中加入硫铁合金，调整钢水温度1630～1670℃出钢；全程吹氩气搅拌，以保证N≤0.05％；
LF炉精炼：调整钢水温度1600-1630℃，当钢水中各元素不足时，加入铬铁、镍铁、纯钼、硅铁、纯锰、硫铁合金进行补加，之后加入硼铁，调整B:0.0015～0.0045％，再喂入碲线，调整Te:0.006～0.010％，喂线速度2～4m/s，喂线后吹氩气弱搅拌5～15min，调整温度1620-1670℃，吊包上连铸；
连铸：采用弧形连铸机进行浇铸，过热度控制在25～45℃，起始拉速控制在0.3m/min，稳定拉速控制在0.7～1.0m/min；
轧钢：首先加热钢坯坯料，先进入低温区，温度设置在900～1000℃，加热70～100min，之后进入高温区，温度设置在1160～1200℃，加热40～80min，然后出炉开始轧制，采用“干头”轧制，所谓“干头”轧制为等轧件头部完全通过轧机后再开轧辊冷却水；轧制分粗轧、中轧和精轧，粗轧后设有在线“感应加热”装置，温度设置在1120-1200℃，对轧件进行过程再加热，保证轧制过程不开裂；精轧时通过水箱控制进精轧机温度950～1000℃，吐丝温度980～1050℃，轧制后用保温罩控制冷却速度5～15℃/S，冷却至200～300℃后再空冷到室温；
退火：采用罩式退火炉，将盘条以15℃/min速度加热到860℃，在860℃保温8h～10h后以30℃/min速度冷却至450℃后在空气中冷却，该工艺可以使材料充分退火，氧化损失少，得到含硫含碲易切削铁素体不锈钢。
下面对本发明的含硫含碲易切削铁素体不锈钢的各化学成分在材料中的作用进行解释。
碳(C)：碳是强烈奥氏体形成元素，碳会直接影响不锈钢的强度和硬度，碳较高会提高不锈钢的强度，也会降低不锈钢塑性和韧性，碳在不锈钢中易与钢中铬形成一系列复杂的碳化物，从而形成贫铬降低不锈钢的耐腐蚀性能，因此本发明碳含量控制在C≤0.10％。
硅(Si)：硅是强烈的铁素体形成元素，使不锈钢具有磁性结构，利于增强磁性能。硅在提高不锈钢的抗氧化和热强性能方面具有良好的作用。但硅较高也会使不锈钢的塑性和韧性下降，同时影响不锈钢塑性和耐氯离子腐蚀能力。所以本发明硅含量控制在Si≤1.0％。
锰(Mn)：锰是奥氏体形成元素，且会影响铁素体不锈钢的磁性，锰与钢中的硫生成的MnS是一种重要的易切削相，可以帮助改善切削性能，MnS的塑性较好，也可改善含硫钢的热加工性能，本发明控制锰的含量在≤1.25％。
磷(P)：磷是钢中有害元素，磷含量越低越好，本发明P≤0.03％。
硫(S)：硫为易切削元素，钢中硫与锰(Mn)形成硫化锰，硫化锰在车削加工时会成为应力缺口，降低不锈钢的切削抗力，起到润滑刀具的作用，随着硫含量的增加，不锈钢的切削性会明显提升，但过高的硫会使硫化物沿着轧制方向变形，形成长条状，并聚集在一起，严重影响材料机械性能，同时影响耐腐蚀性能，因此本发明硫含量控制在0.20～0.30％。
镍(Ni)：镍是强烈奥氏体形成元素，铁素体不锈钢中，不应有大量镍存在，但适当增加镍能提高材料的塑韧性，也可以减小不锈钢在酸性环境的腐蚀速率，因此本发明镍含量控制在≤0.60％。
铬(Cr)：铬是重要的铁素体形成元素，同时是不锈钢耐蚀性的重要保证元素，随着不锈钢中铬含量的增加，铁素体不锈钢的点蚀点位升高，耐蚀性能提高，但铬含量过高会使不锈钢钢的抗拉伸性能降低，强度升高，因此本发明铬含量控制在17.00～18.00％。
钼(Mo)：钼是铁素体形成元素，铁素体中加入钼能催使铬元素在氧化膜中聚集，提高氧化膜的稳定性，增强抗点蚀和局部腐蚀能力，因此本发明钼含量控制在≤0.60％。
碲(Te)：碲本身是易切削元素，少量的碲就能明显提升不锈钢的切削性能，钢中含硫时，碲会一部分固溶于硫化锰之中，通常以MnTe形式存在包裹着MnS的外部，使轧制使硫化锰不易伸长，起到球化硫化物的作用，使硫化物弥散、细小分布，可明显提高不锈钢的切削性，但过高的碲会影响材料热加工性能，不利于轧制，所以本发明碲控制在0.005～0.015％。
硼(B)：硼可以提高奥氏体不锈钢的晶界强度，改善材料的高温塑性，减轻加碲带来的热塑性变差问题，但B元素含量也不能太高，不然造成晶界偏聚反而带来有害的作用，所以本发明硼控制在0.001～0.005％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)调整Mn、S元素，添加Te元素，从而使硫化物多数呈球状或纺锤状，显著提高铁素体不锈钢的车削性能，在一定程度上也能提高耐蚀性和塑性；
(2)调整Cr和Mo元素，有效提高材料的耐腐蚀性能；
(3)添加B元素，并通过控制轧制加热温度和设置在线感应加热过程，对轧制工艺进行优化，有效减轻碲带来的热塑性变差问题，提高轧制成材率；
(4)使用罩式退火炉，采用860℃温度完全退火技术，使材料金相组织均匀，进一步提高材料的塑性，利于材料后续矫直、拉拔加工；
(5)本发明的含硫含碲易切削铁素体不锈钢的车削性、耐蚀性和塑性都完全优于常用430F材料，可完全取代430F使用。
附图说明
图1为本发明实施例1的含硫含碲易切削铁素体不锈钢车削加工后的断屑形貌。
图2为常用430F铁素体不锈钢车削加工后的断屑形貌。
图3为本发明实施例1的含硫含碲易切削铁素体不锈钢硫化物形貌。
图4为常用430F铁素体不锈钢硫化物形貌。
图5为本发明实施例1的含硫含碲易切削铁素体不锈钢金相组织形貌。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，最佳实施方式并不对本发明的范围有任何限制。
本发明提供一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢，所述不锈钢按质量百分比，包含以下成分：C≤0.10％、Si≤1.0％、Mn≤1.25％、P≤0.03％、S:0.20～0.30％、Ni≤0.60％、Cr:17.0～18.0％、Mo≤0.60％、N≤0.05％、Te:0.005～0.015％、B:0.001～0.005％，其余为铁和不可避免的杂质。
其中，Mn和S的质量比满足Mn/S≥3。
本发明实施例中，所述不锈钢包含以下成分：C≤0.065％、Si:0.3～0.6％、Mn:0.7～1.25％、P≤0.03％、S:0.23～0.30％、Ni≤0.60％、Cr:17.1～17.6％、Mo:0.2～0.5％、N≤0.03％、Te:0.006～0.010％、B:0.0015～0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质，其中Mn/S≥3。
本发明提供一种上述含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：电炉冶炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→连铸→轧制→退火，其中：
电炉冶炼：在电炉中将原料熔化为钢水；
AOD炉精炼：钢水在AOD炉中进行脱碳保铬，使脱碳保铬后的钢水中C含量不高于目标值；精炼过程全程吹氩气搅拌，以保证N含量不高于目标值；
LF炉精炼：向上一步钢水中按各成分目标值补加材料，之后加入硼铁，使B含量为目标值，再喂入碲线，使Te含量为目标值；
连铸：上一步钢水进行浇铸，得到钢坯；
轧钢：上一步钢坯经预热后进行轧制，得到盘条；
退火：将上一步盘条进行退火处理，得到含硫含碲易切削铁素体不锈钢。
优选的，所述原料为废不锈钢，所述废不锈钢为低P(P≤0.03％)、低五害元素(Pb、Sn、As、Sb和Bi之和不大于0.05％)的废不锈钢。
本发明实施例中，所述电炉冶炼的电炉温度为1600-1700℃。
本发明实施例中，所述AOD炉精炼步骤中的脱碳保铬，分为氧化期和还原期，氧化期温度控制在1650～1700℃，氧化期时间控制在30～60min，控制氧化终点C含量不高于目标值，还原期加入硅铁还原，还原时间控制在10～15min，温度控制在1610～1660℃；更优选的，还原终点钢水中氧活度控制在10～80ppm。
本发明实施例中，所述AOD炉精炼步骤中还包括向钢水中加入硫铁合金，使钢水中S含量达到目标值；更优选的，按钢水量、目标硫含量和70％收得率计算，向钢水中加入硫铁合金，调整钢水温度1630～1670℃出钢。
本发明实施例中，所述LF炉精炼步骤中补加的材料包括铬铁、镍铁、纯钼、硅铁、纯猛和硫铁合金，根据各元素目标含量选择性补加。
本发明实施例中，所述LF炉精炼步骤中调整钢水温度为1600-1630℃。
本发明实施例中，所述碲线为一种铁皮包芯线，直径13mm，外部铁皮重130～180g/m，内部芯粉重500～550g/m，芯粉组成为纯碲粉。
本发明实施例中，所述LF炉精炼步骤中碲线的喂线速度为2～4m/s；更优选的，喂线后吹氩气弱搅拌5～15min，调整钢水温度1620-1670℃，吊包进行连铸。
本发明实施例中，所述连铸步骤中采用弧形连铸机进行浇注。
本发明实施例中，所述连铸步骤中过热度控制在25～45℃，起始拉速控制在0.3m/min，稳定拉速控制在0.7～1.0m/min。
本发明实施例中，所述轧钢步骤中钢坯的预热分低温预热和高温预热两步，钢坯先进入低温区，温度设置在900～1000℃，加热70～100min，之后进入高温区，温度设置在1160～1200℃，加热40～80min。
本发明实施例中，所述轧钢步骤中采用“干头”轧制，所谓“干头”轧制为等轧件头部完全通过轧机后再开轧辊冷却水。
本发明实施例中，所述轧钢步骤中轧制分粗轧、中轧和精轧，粗轧设有6架轧机，中轧设有18架轧机，精轧设有10架轧机，粗轧和中轧中间设有在线“感应加热”步骤，温度设置在1120-1200℃，对轧件进行过程再加热，保证轧制过程不开裂。
本发明实施例中，所述精轧时控制进精轧机温度950～1000℃，吐丝温度980～1050℃，轧制后控制冷却速度5～15℃/s冷却至200～300℃后再空冷到室温。
本发明实施例中，所述退火步骤中采用罩式退火炉进行退火处理。
本发明实施例中，所述退火步骤中，将盘条以15℃/min速度加热到860℃，在860℃保温8h～10h后再以30℃/min速度在炉内冷却至450℃，之后出炉在空气中冷却，该工艺可以使材料充分退火，氧化损失少。
本发明实施例中，各工序的具体生产操作如下：
电炉冶炼：在电炉熔化低P(P≤0.03％)、低五害元素(Pb、Sn、As、Sb和Bi之和不大于0.05％)的废不锈钢；
AOD炉精炼：AOD中进行脱碳保铬，分为氧化期和还原期，氧化期吹氧气升温氧化脱碳，吹氧气速率控制在1000～1200m3/h，温度控制在1650～1700℃，氧化期时间控制在30～60min，控制氧化终点C≤0.01％，还原期加入硅铁还原，还原时间控制在10～15min，温度控制在1610～1660℃，还原终点钢中氧活度控制在10～80ppm，按钢水量、目标硫含量和70％收得率计算，向钢水中加入硫铁合金，调整钢水温度1630～1670℃出钢；全程吹氩气搅拌，以保证N≤0.05％；
LF炉精炼：调整钢水温度1600-1630℃，当钢水中各元素不足时，加入铬铁、镍铁、纯钼、硅铁、纯锰、硫铁合金进行补加，之后加入硼铁，调整B:0.0015～0.0045％，再喂入碲线，调整Te:0.006～0.010％，喂线速度2～4m/s，喂线后吹氩气弱搅拌5～15min，调整温度1620-1670℃，吊包上连铸；
连铸：采用弧形连铸机进行浇铸，过热度控制在25～45℃，起始拉速控制在0.3m/min，稳定拉速控制在0.7～1.0m/min；
轧钢：首先加热钢坯坯料，先进入低温区，温度设置在900～1000℃，加热70～100min，之后进入高温区，温度设置在1160～1200℃，加热40～80min，然后出炉开始轧制，采用“干头”轧制，所谓“干头”轧制为等轧件头部完全通过轧机后再开轧辊冷却水；轧制分粗轧、中轧和精轧，粗轧后设有在线“感应加热”装置，温度设置在1120-1200℃，对轧件进行过程再加热，保证轧制过程不开裂；精轧时通过水箱控制进精轧机温度950～1000℃，吐丝温度980～1050℃，轧制后用保温罩控制冷却速度5～15℃/S，冷却至200～300℃后再空冷到室温；所述在线“感应加热”装置的在线是指和生产轧制过程同步，“感应加热”装置是指常规的感应加热器，本发明中“感应加热”装置为：厂家：上海新研工业设备，设备型号：MVP2250SD的感应加热器。
退火：采用罩式退火炉，将盘条以15℃/min速度加热到860℃，在860℃保温8h～10h后以30℃/min速度冷却至450℃后在空气中冷却，该工艺可以使材料充分退火，氧化损失少，得到含硫含碲易切削铁素体不锈钢。
实施例一：
本实施例所述的一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢，按质量百分比，包含：C:0.042％、Si:0.40％、Mn:0.81％、P:0.023％、S:0.25％、Ni:0.22％、Cr:17.23％、Mo:0.26％、N:0.018％、Te:0.0081％、B:0.0019％，其余为铁和不可避免的杂质。上述含硫含碲易切削铁素体不锈钢生产流程为：电炉→AOD→LF→连铸→轧制→退火，具体：
电炉：使用30吨电炉冶炼，原料选用低P、低五害元素(Pb、Sn、As、Sb、Bi)的废不锈钢共34吨，先加入20吨大块原料，通电熔化1/3后再加入14吨小块原料，完全熔化后P含量是0.023％，其他各元素含量为：C:0.806％、Si:0.14％、Mn:0.68％、S:0.017％、Ni:0.22％、Cr:16.99％、Mo:0.26％、N:0.072％，调整温度至1670℃，拔掉2/3炉渣后出钢。
AOD：AOD中进行脱碳保铬，分为氧化期和还原期，氧化期控制在1650～1700℃，氧化期时间为44min，氧化终点C：0.007％，还原期加入710Kg硅铁还原，还原时间13min，温度控制在1610～1660℃，还原终点钢水中氧活度为40ppm，之后向钢水中加入硫铁合金330Kg，吹氩气弱搅拌6分钟，此时C:0.018％、Si:0.40％、Mn:0.66％、S:0.19％、N:0.015％，调整钢水温度1650℃出钢，出钢量34吨。
LF：调整钢水温度1625℃，钢水中元素Cr、Mn、S不足，补加铬铁85Kg、纯锰80Kg、硫铁100Kg，之后加入硼铁40Kg，调整B:0.0019％，再2m/s速度喂入碲线100米，调整Te:0.0081％，喂线后吹氩气弱搅拌12min，调整温度1655℃，吊包上连铸，钢水量34吨。
连铸：采用三机三流弧形连铸机，浇铸过热度控制在38℃，起始拉速控制在0.3m/min，稳定拉速控制在0.7～1.0m/min。
轧钢：首先加热坯料，先进入低温区，温度设置在950℃，加热85min，之后进入高温区，温度设置在1180℃，加热66min，然后出炉开始轧制，采用“干头”轧制，所谓“干头”轧制为等轧件头部完全通过轧机后再开轧辊冷却水；粗轧设有6架轧机，将钢坯挤压变形，粗轧后设有在线“感应加热”装置，温度设置在1170℃；中轧设有18架轧机，精轧设有10架轧机，控制进精轧机温度980℃，吐丝温度1021℃，轧制后控制冷却速度10℃/S。
退火：采用罩式退火炉，将盘条以15℃/min速度加热到860℃，在860℃保温8h后以30℃/min速度冷却至450℃后在空气中冷却。
图5为实施例1的金相组织形貌，组织均匀，是完全退火及塑性优良的体现。
实施例二：
本实施例所述的一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢，按质量百分比，包含：C:0.049％、Si:0.51％、Mn:0.99％、P:0.014％、S:0.28％、Ni:0.30％、Cr:17.33％、Mo:0.32％、N:0.009％、Te:0.0062％、B:0.0021％，其余为铁和不可避免的杂质。上述含硫含碲易切削铁素体不锈钢生产流程为：电炉→AOD→LF→连铸→轧制→退火，具体：
电炉：使用30吨电炉冶炼，原料选用低P、低五害元素(Pb、Sn、As、Sb、Bi)的废不锈钢共33吨，先加入25吨大块原料，通电熔化1/3后再加入8吨小块原料，完全熔化后P含量是0.014％，其他各元素含量为：C:0.780％、Si:0.16％、Mn:0.61％、S:0.016％、Ni:0.32％、Cr:16.81％、Mo:0.34％、N:0.016％，调整温度至1675℃，拔掉2/3炉渣后出钢。
AOD：AOD中进行脱碳保铬，分为氧化期和还原期，氧化期控制在1650～1700℃，氧化期时间为50min，氧化终点C：0.009％，还原期加入680Kg硅铁还原，还原时间15min，温度控制在1610～1660℃，还原终点钢水中氧活度为25ppm，之后向钢水中加入硫铁合金280Kg，吹氩气弱搅拌8分钟，此时C:0.030％、Si:0.52％、Mn:0.66％、S:0.23％、N:0.008％，调整钢水温度1655℃出钢，出钢量31吨。
LF：调整钢水温度1628℃，钢水中元素Cr、Mn、S不足，补加铬铁155Kg、纯锰91Kg、硫铁60Kg，之后加入硼铁47Kg，调整B:0.0021％，再2m/s速度喂入碲线80米，调整Te:0.0062％，喂线后吹氩气弱搅拌11min，调整温度1650℃，吊包上连铸，钢水量31吨。
连铸：采用三机三流弧形连铸机，浇铸过热度控制在35℃，起始拉速控制在0.3m/min，稳定拉速控制在0.7～1.0m/min。
轧钢：首先加热坯料，先进入低温区，温度设置在950℃，加热88min，之后进入高温区，温度设置在1180℃，加热53min，然后出炉开始轧制，采用“干头”轧制，所谓“干头”轧制为等轧件头部完全通过轧机后再开轧辊冷却水；粗轧后设有在线“感应加热”装置，温度设置在1150℃；控制进精轧机温度970℃，吐丝温度1005℃，轧制后控制冷却速度12℃/S。
退火：采用罩式退火炉，将盘条以15℃/min速度加热到860℃，在860℃保温10h后以30℃/min速度冷却至450℃后在空气中冷却。
试验例一
经过本发明生产的一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢和常用铁素体不锈钢430F(厂家青山钢铁)同时进行车削实验，材料的车削参数都相同，实验在CA6140车床上进行，采用硬质合金刀片，车削转速1600r/min，吃刀深度0.5mm，走刀速度0.15mm/r，经过连续10分钟车削实验，结果如表1所示。其中，实施例1、2切削后所得车件表面粗糙度低，明显优于430F；实施例1断屑形貌如图1所示，C型屑比例高，碎屑效果优于430F；实施例1、2的刀具后刀面磨损宽度VB值要低于430F，说明实施例1、2对刀具磨损较小。综合上述评价，本发明实施例的车削性能要优于常规生产的430F。
表1车削性能评价参数
Figure BDA0003398202590000131
试验例二
实施例1、2的拉伸性能检测数据如表2所示，实施例1、2的延伸率和收缩率都明显高于常规生产的430F，说明本发明的一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢塑性更优良，有利于下游客户的生产加工。
表2拉伸性能检测结果
Figure BDA0003398202590000132
综上所述，经本发明设计制造的含硫含碲易切削铁素体不锈钢是在430F的基础上调整S、Mn、Cr的含量，添加Mo、Te元素，并结合完全退火工艺，使材料具有更好的切削性能，同时提高材料的耐腐蚀性能和塑性。经过车削实验，本发明制造的不锈钢车屑更稀碎，车件表面更光滑，刀具磨损更小，有利于提高下游客户的加工效率和工件的精度、光洁度。本发明还通过添加B元素，并对轧制过程工艺进行优化设计，能有效解决加碲带来的热加工性能变差问题，生产成材率高。本发明设计操作简单，满足大生产要求，可完全取代市场常用430F。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢按质量百分比，包含以下成分：C≤0.10％、Si≤1.0％、Mn≤1.25％、P≤0.03％、S:0.20～0.30％、Ni≤0.60％、Cr:17.0～18.0％、Mo≤0.60％、N≤0.05％、Te:0.005～0.015％、B:0.001～0.005％，其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢，其特征在于，所述Mn和S的质量比满足Mn/S≥3。
3.根据权利要求1所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢按质量百分比包含以下成分：C≤0.065％、Si:0.3～0.6％、Mn:0.7～1.25％、P≤0.03％、S:0.23～0.30％、Ni≤0.60％、Cr:17.1～17.6％、Mo:0.2～0.5％、N≤0.03％、Te:0.006～0.010％、B:0.0015～0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质，其中Mn/S≥3。
4.一种权利要求1-3任意一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：电炉冶炼→AOD炉精炼→LF炉精炼→连铸→轧钢→退火，其中：
电炉冶炼：在电炉中将原料熔化为钢水；
AOD炉精炼：钢水在AOD炉中进行脱碳保铬，使脱碳保铬后的钢水中C含量不高于目标值；精炼过程全程吹氩气，以保证N含量不高于目标值；
LF炉精炼：向上一步钢水中按各成分目标值补加材料，之后加入硼铁，使B含量为目标值，再喂入碲线，使Te含量为目标值；
连铸：上一步钢水进行浇铸，得到钢坯；
轧钢：钢坯经预热后进行轧制，得到盘条；
退火：将盘条进行退火处理，得到含硫含碲易切削铁素体不锈钢。
5.根据权利要求4所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述原料为废不锈钢。
6.根据权利要求4所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述AOD炉精炼步骤中还包括向钢水中加入硫铁合金，使钢水中S含量达到目标值。
7.根据权利要求4所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述LF炉精炼步骤中补加的材料包括铬铁、镍铁、纯钼、硅铁、纯猛和硫铁合金，根据各元素目标含量选择性补加。
8.根据权利要求4所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述碲线为一种铁皮包芯线，直径13mm，外部铁皮重130～180g/m，内部芯粉重500～550g/m，芯粉组成为纯碲粉；所述LF炉精炼步骤中碲线的喂线速度为2～4m/s。
9.根据权利要求4所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述轧钢步骤中钢坯的预热分低温预热和高温预热两步，钢坯先进入低温区，温度设置在900～1000℃，加热70～100min，之后进入高温区，温度设置在1160～1200℃，加热40～80min；所述轧钢步骤中轧制分粗轧、中轧和精轧，粗轧和中轧中间设有在线“感应加热”装置，温度设置在1120-1200℃。
10.根据权利要求4所述一种含硫含碲易切削铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述退火步骤中，将盘条以15℃/min速度加热到860℃，在860℃保温8h～10h后再以30℃/min速度在炉内冷却至450℃，之后出炉在空气中冷却。
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