[发明专利]低硫钢光谱分析标样用钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱标准样用钢，尤其是一种低硫钢光谱分析标样用钢的生产方法。

背景技术

硫是钢中含量偏低的元素之一，也是钢材中重点检测的元素。随着今年来低硫钢、超低硫钢冶炼技术的发展，要求准确测量钢中的硫。但因受低硫钢标样匮乏，超低硫钢中S含量的准确测量一直是人们探索的课题。

由于S在钢中的固溶度极小，在钢液凝固过程中S易在晶界发生偏聚，生成MnS、FeS、(Mn,Fe)S等夹杂物，在钢材后续加工过程中MnS易变性，生成长条形MnS夹杂。对于标样钢，S元素的偏析以及在后续加工中硫化物的变形，都将对标样的均匀性造成严重的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种S元素均匀性好的低硫钢光谱分析标样用钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：在真空感应炉装料、抽真空后加热熔化，然后加入稀土Ce对钢液进行稀土处理；处理后的钢液将合金含量调整到要求范围内，进行浇铸；浇铸的钢锭钢锭脱模、加热、锻造，即可得到所述的标样用钢。

本发明所述稀土Ce加入至钢液中Ce含量为0.0030wt%～0.010wt%。

本发明所述浇铸使用直径100mm～200mm的铸铁模，浇铸温度为钢液液相线以上40℃～60℃。

本发明所述锻造采用热锻，锻后规格为直径30mm～50mm棒材。

本发明原理为：为了提高标样中S的均匀性，考虑对钢中的硫化物形态进行控制，使其能在钢中弥散分步，而且硫化物夹杂在后续加工中不易变形。稀土可控制钢中氧化物、硫化物的形态。在Al脱氧钢中加入稀土，会形成高熔点的在晶内任意分布的球形夹杂，取代沿晶界分布的第二类硫化物。当钢中加入适量稀土，稀土硫化物可以完全取代MnS，稀土化合物在热加工变形时，仍保持细小球形或纺锤性，较均匀地分布在钢材中。

本发明采用稀土元素对钢中硫化物变性的机理，利用稀土Ce对钢液进行处理，使钢中硫在钢液凝固过程中以高熔点的稀土硫化物形式析出；钢液浇铸采用直径小、冷速大的铸铁模，控制合适的浇铸温度，减小凝固过程中的宏观偏析，使钢锭中硫化物达到弥散分布的效果，而且稀土硫化物熔点高，在后续锻造加工过程中不易变形，从而提高标样用钢S元素的均匀性。本发明对于生产S≤0.008wt%的低硫钢、超低硫钢的标样用钢效果尤为显著。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用稀土处理使铸锭中的硫化物达到弥散分布的效果，而且高熔点的稀土硫化物在锻造热加工中不易变性，极大的提高了低硫钢光谱标样中S元素的均匀性，提高了光谱分析低硫钢、超低硫钢中S含量的分析精度。本发明采用直径小、冷速快的铸铁模，较低的过热度浇铸改善了标样用钢所用合金元素的宏观偏析缺陷；钢锭脱模后不用进行专门的热处理工艺，直接加热锻造成材，节省了热处理工序，节约成本。本发明适用于硫含量小于0.008wt%的低硫钢光谱分析标样用钢的生产；可以显著提高标样用钢中硫元素的均匀性，标样钢均匀性检测硫元素相对标准偏差SD%≤2.5%。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：本低硫钢光谱分析标样用钢的生产方法采用下述具体工艺。

设备采用500kg真空炉，锭模规格为φ200mm×550mm，材质为铸铁，冶炼标样用钢成分见表1。真空炉装料480kg，抽真空后供电加热熔化，熔化后加入稀土Ce进行处理，钢液中[Ce]=0.01wt%；进行合金化将钢液中除硫元素以外其他合金元素含量调整到目标要求，再加入硫精矿调整钢液硫含量；钢液温度达到1570℃（过热度为60℃）进行浇铸，使用直径150mm的铸铁模；钢锭冷却后脱模、加热、进行热锻，锻后规格为直径50mm圆棒，取成品样进行均匀性检测的标准偏差和相对标准偏差见表1。

实施例2：本低硫钢光谱分析标样用钢的生产方法采用下述具体工艺。

设备采用200kg真空炉，锭模规格为φ160mm×500mm，材质为铸铁，冶炼标样用钢成分见表2。真空炉装料185kg，抽真空后供电加热熔化，熔化后加入稀土Ce进行处理，钢液中[Ce]=0.005wt%；进行合金化将钢液中除硫元素以外其他合金元素含量调整到目标要求，再加入硫铁调整钢液硫含量；钢液温度达到1540℃（过热度为40℃）进行浇铸，使用直径200mm的铸铁模；钢锭冷却后脱模、加热、进行热锻，锻后规格为直径40mm圆棒，取成品样进行均匀性检测的标准偏差和相对标准偏差见表2。