本發(fā)明涉及一種煉鋼方法，尤其是一種含硫鋁氮易切削非調(diào)質(zhì)鋼的窄成分控制方法。

背景技術(shù)：

目前社會(huì)對(duì)低碳、節(jié)能、綠色的要求日趨提高，非調(diào)質(zhì)鋼由于加入n、v、ti等微合金元素并通過控制冷卻即可獲得調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后的性能，可以節(jié)省熱處理工藝、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗而得到鋼鐵制造業(yè)的廣泛關(guān)注。隨著國(guó)內(nèi)外冶金及相關(guān)制造行業(yè)對(duì)非調(diào)質(zhì)鋼的研究日趨深入，滿足易切削且具備良好塑、韌性和疲勞性能成為非調(diào)質(zhì)鋼的一項(xiàng)重要需求。

鋼中加入硫，使鋼中的硫以mns的形式存在，由于mns的潤(rùn)滑作用及mns可以切斷鋼基體的連續(xù)性，在切削過程中的產(chǎn)生應(yīng)力集中，使車屑容易斷裂，改善了鋼材的切削性能。鋼中加入鋁，即可以控制鋼中的氧含量，還可以抵制鋼材晶粒度的長(zhǎng)大，提高鋼材的塑、韌性，還可以防止鋼材的時(shí)效性。目前，很多高端汽車、工程機(jī)械零部件制造商對(duì)含硫含鋁含氮易切削非調(diào)質(zhì)鋼材的需求越來越大，工藝及質(zhì)量方面不僅要求而增加vd處理工藝，而且對(duì)s、al、n的窄成分控制需求越來越強(qiáng)。

正如以上描述，高端用戶工藝上要求vd處理，成分上要求窄成分控制，而s、al、n在鋼水的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過程中屬于不穩(wěn)定狀態(tài)的元素，顯然在vd前完成鋼水s、al、n的成分調(diào)整后再經(jīng)過vd高強(qiáng)攪拌處理后，無法做到成品的窄成分控制，但要把三個(gè)元素都放在vd后調(diào)整，又會(huì)出現(xiàn)一次性調(diào)整量大而造成的二次氧化，影響夾雜物的上浮去除，造成連鑄過程的堵水口。所以，在實(shí)際的生產(chǎn)中，含硫含鋁含氮鋼如何實(shí)現(xiàn)vd工藝下s、al、n的窄成分控制成為眾多鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問題。

中國(guó)發(fā)明專利公開號(hào)cn104372263a公開了一種高純凈非調(diào)質(zhì)曲軸用鋼的電爐生產(chǎn)工藝，其工藝為電爐冶煉—lf精煉—vd處理—連鑄，其中s、al、n元素的成分控制都安排在lf以前的工序進(jìn)行，經(jīng)過隨后的vd處理后，3個(gè)元素的含量很容易出現(xiàn)較大的偏差，無法實(shí)現(xiàn)窄成分范圍控制。

現(xiàn)有技術(shù)沒有解決針對(duì)高端用戶所需求的vd工藝下含硫含鋁含氮易切削非調(diào)質(zhì)鋼的窄成分控制，極易造成為滿足高端用戶訂單而被動(dòng)多次生產(chǎn)或重復(fù)補(bǔ)產(chǎn)的情況，大大的增加了生產(chǎn)成本及庫存成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本的含硫鋁氮易切削非調(diào)質(zhì)鋼的窄成分控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其包括轉(zhuǎn)爐冶煉、lf精煉和vd真空處理工序，所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序：出鋼時(shí)按順序加入鋼芯鋁0.5～2.0kg/t→合金料→氮化錳鐵5～10kg/t→白灰5～10kg/t→預(yù)熔渣4～6kg/t；

所述lf精煉工序：采用sic擴(kuò)散脫氧，sic總加入量為3～4kg/t，lf精煉前、中期白渣堿度按4.0～5.5控制；送電成白渣且鋼水溫度達(dá)到1530～1540℃時(shí)，取樣化驗(yàn)成分；取樣后停止底吹氬氣切換成氮?dú)猓渲械獨(dú)鈮毫刂圃?.7～1.3mpa，流量控制在100～300nl/min，通氮時(shí)間為15～20min；在第一個(gè)過程樣成分結(jié)果檢驗(yàn)完畢后對(duì)al含量按目標(biāo)值0.030～0.060wt％進(jìn)行喂絲處理；精煉中后期在s含量脫至0.005wt％及以下時(shí)，加入石英砂0.5～1.5kg/t，控制堿度2.0～3.5；

所述vd真空處理工序：保真空67pa及以下；預(yù)抽及保真空結(jié)束前2分鐘內(nèi)底吹氮?dú)猓獨(dú)鈮毫刂圃?.1～0.6mpa、流量控制在10～80nl/min，在保真空結(jié)束前2分鐘切換為氬氣，總保真空時(shí)間為6～8min；破空后取樣分析成分，然后根據(jù)成分要求喂入氮化錳線→鋁線，壓力0.2～0.5mpa、流量30～50nl/min軟吹氬氣5～8min后喂硫線，而后壓力0.1～0.4mpa、流量20～40nl/min軟吹氬氣20～40分鐘。

本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序中，出鋼完畢后在爐后喂al線1～3m/t。

本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序中，預(yù)熔渣的主要重量成分為：cao45～55％、al2o334～44％、sio2≤5.0％、mgo3.0～10.0％、caf2≤5.0％、p≤0.05％、s≤0.15％。

本發(fā)明所述鋼中s0.010～0.150wt％、al0.020～0.050wt％、n0.010～0.025wt％。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)s、al、n含量在易切削非調(diào)質(zhì)鋼中的窄成分控制，s、al含量的上限減下限可控制在0.010％、n含量的上限減下限可以控制在0.0030％的范圍。本發(fā)明能有效地控制硫、鋁、氮的成分含量，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)過程的不合格率，具體低成本、高效率等特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本含硫鋁氮易切削非調(diào)質(zhì)鋼的窄成分控制方法的工藝路線為轉(zhuǎn)爐冶煉→lf精煉→vd處理→連鑄；各工序工藝如下所述：

(1)轉(zhuǎn)爐冶煉工序：出鋼時(shí)按順序加入鋼芯鋁0.5～2.0kg/t→合金料→氮化錳鐵5～10kg/t→白灰5～10kg/t→預(yù)熔渣4～6kg/t；其中預(yù)熔渣主要成分(wt)：cao45～55％、al2o334～44％、sio2≤5.0％、mgo3.0～10.0％、caf2≤5.0％、p≤0.05％、s≤0.15％；出鋼完畢后在爐后喂al線1～3m/t。

(2)lf精煉工序：采用sic擴(kuò)散脫氧，sic加入量為3～4kg/t，在lf精煉前、中期白渣堿度按4.0～5.5控制；送電成白渣且鋼水溫度達(dá)1530～1540℃時(shí)，取樣化驗(yàn)成分；取樣后停止底吹氬氣切換成氮?dú)?，其中氮?dú)鈮毫刂圃?.7～1.3mpa，流量控制在100～300nl/min，通氮時(shí)間為15～20min；在第一個(gè)過程樣成分結(jié)果檢驗(yàn)完畢后對(duì)al含量按目標(biāo)值0.030～0.060wt％進(jìn)行喂絲處理；lf精煉中后期在s含量脫至0.005wt％及以下時(shí)，加入石英砂0.5～1.5kg/t，控制精煉后期堿度2.0～3.5。

(3)vd真空處理工序：保真空67pa及以下；從開始抽真空到保真空結(jié)束前2分鐘底吹氮?dú)?，氮?dú)鈮毫刂圃?.1～0.6mpa、流量控制在10～80nl/min，在保真空結(jié)束前2分鐘切換為氬氣，總保真空時(shí)間為6～8min；破空后取樣分析成分，然后根據(jù)成分要求喂入氮化錳線→鋁線，壓力0.2～0.5mpa、流量30～50nl/min，軟吹氬氣5～8min后喂硫線，而后壓力0.1～0.4mpa、流量20～40nl/min軟吹氬氣20～40分鐘。

實(shí)施例1－8：本含硫鋁氮易切削非調(diào)質(zhì)鋼的窄成分控制方法采用下述具體工藝。

表1：各實(shí)施例的s、al、n成分范圍及目標(biāo)值

表2：各實(shí)施例的過程工藝參數(shù)控制

表2中上鋼前軟吹時(shí)間、壓力及流量，即上述喂硫線后的軟吹氬氣的時(shí)間、壓力及流量。

表3：各實(shí)施例窄成分控制結(jié)果

上述實(shí)施例證明，通過本技術(shù)方案的實(shí)施可以滿足s、al、n含量的上限減下限在0.010％、0.010％、0.0030％的窄成分控制范圍。