[发明专利]一种高质量含硫中碳合金钢及其制备方法

说明书

本发明涉及冶金生产钢丝线控制领域，公开了一种高质量含硫中碳合金钢及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)初炼炉冶炼，初炼炉配料包括80‑85％的铁水、15‑20％的废钢；出钢含量中C≥0.10％、出钢温度为1620～1640℃；(2)精炼位，到位钢水进行一次送电升温，判定钢中成分；精炼后钢种中硫的含量≤0.005％；(3)真空VD/RH；(4)连铸。本发明解决了冶金生产钢丝线中含硫钢结瘤的问题；并且具有操作简单的优点。

技术领域

本发明属于冶金生产钢丝线控制领域，尤其涉及一种高质量含硫中碳合金钢及其制备方法。

背景技术

硫元素是钢中的有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，同时还降低钢的腐蚀性。但随着机械加工业的发展，切削加工高速、精密、自动化程度不断提高，对钢材的可切削性能提出了更高的要求。含硫钢因其良好的可切削性能，已得到广泛使用。一般硫含量控制在0.025％以上。国内含硫钢一般集中在特殊钢企业，由于钢种的特性，生产难度较大，工艺技术尚不完善，只有少数企业能够做到稳定生产。

含硫钢生产难度较大主要体现在一方面，硫元素与钢中的Ca发生反应，生产CaS、Al₂O₃夹杂物，两者夹杂物是造成水口结瘤的主要原因，此类钢种的可浇性变差，生产难度增加。另一方面，硫与钢中的Mn元素发生反应，生产MnS低熔点物质，铸坯在凝固过程中，主要受热应力、组织应力与机械应力的作用。其中热应力是连铸坯表面与内部温度不均匀、收缩不一致而产生的应力，主要是在二次冷却区之前及二次冷却区。铸坯一般在结晶器内产生裂纹源，通过二次冷却，低熔点物质的析出，使裂纹形成二次扩展。由于方坯角部为二维传热皮下裂纹多数产生在近角部位置。在相同的工艺参数下，含硫中碳钢发生皮下裂纹缺陷比例要比普通中碳钢皮下裂纹发生比例高出20％以上，出现含硫钢结瘤的问题。

发明内容

为解决现有技术中冶金生产钢丝线中含硫钢结瘤的问题，本发明提供了高质量含硫中碳合金钢及其制备方法。

本发明的技术方案：一种高质量含硫中碳合金钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)初炼炉冶炼，初炼炉配料包括质量百分数为80-85％的铁水、质量百分数为15-20％的废钢；出钢含量中C的质量百分数≥0.10％、出钢温度为1620～1640℃；

(2)精炼位，到位钢水进行一次送电升温，当钢水温度大于液相线温度40-50℃时，停止送电，进行测量取样，判定钢中成分；加入石灰100-300kg，萤石0-100kg，碳化硅70-80kg，碳粉30-50kg；二次送电加入碳化硅40-50kg、碳粉20-30kg、Al粒20～30kg；精炼后钢种中硫的含量≤0.005％；

(3)真空VD/RH：控制真空度≤67Pa，保持时间≥20min；破真空后根据真空前Al及真空过程铝损，按目标的质量百分数0.025％-0.030％一次喂入铝线，按开浇炉次150m/炉、连浇炉次120m/炉喂入硅钙线，间隔时间≥8分钟后喂入硫线达到成分内控，取样钢种成分达到内控要求后，开始计算软吹时间≥30min；

(4)连铸：生产前对中间包进行烘烤，冲击区中间包烘烤温度≥1200℃；浇注区域温度≥1050℃；对中包水口进行烘烤≥950℃；开浇前对中间包内进行吹氩气操作≥5min；操作结束后对中间包内的取样口使用石棉粘进行封堵，浇注，出钢。

所述步骤(2)中确定钢种中硫的含量≤0.005％后，控制白渣时间≥20min，软吹时间≥20min。

所述步骤(3)中真空后将硫元素补加至内控；并开始计算软吹时间，软吹时间≥30min。

所述步骤(1)中，铁水的成分为P的质量百分数≤0.12％、Si的质量百分数0.30％-0.65％、S的质量百分数≤0.045％。