一种低矫顽力易切削钢及其冶炼方法技术

本发明专利技术特别涉及一种低矫顽力易切削钢及其冶炼方法，属于特殊钢冶炼技术领域，通过将Si含量由0.02％提高至0.03％

【技术实现步骤摘要】
一种低矫顽力易切削钢及其冶炼方法


[0001]本专利技术属于特殊钢冶炼
，特别涉及一种低矫顽力易切削钢及其冶炼方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着汽车、机械、精密仪器行业快速发展，对结构复杂、表面光洁度高的易切削钢需求量越来越大，精密零部件易切削化已成为未来合金结构钢和易切削钢的发展趋势。与此同时，合金结构钢更多的功能要求也被赋予易切削钢，例如磁性能、加工变形率等等。
[0003]电液伺服阀是液压伺服控制系统的核心元件，整个阀体在三维方向上遍布多处贯穿形孔洞，为了降低加工成本，阀体材料开始采用易切削钢，这是易切削钢新应用的典型代表。易切削钢新的应用不仅要求其具有良好的力学性能、切削加工性能，还要求具有较低的矫顽力(250A/m以下)，以保证电液伺服阀高频响、高精度地工作，而目前常规生产的同规格易切削钢矫顽力基本在280A/m水平。
[0004]矫顽力作为表征钢铁材料磁性能的参数之一，主要的影响因素有：
①
钢铁材料化学成分；例如钢中的Si元素与矫顽力之间有特征对应曲线，在低Si范围内，Si含量提高，矫顽力略有降低；
②
产品的显微组织；晶粒尺寸与矫顽力有一定的对应关系，晶界处点阵畸变引起较多的晶体缺陷及较大的内应力，晶粒尺寸越大，晶界所占面积越小，矫顽力越低。同时，晶粒尺寸越大，晶粒间长程偶极子相互作用越强，反磁化畴形核几率越大，矫顽力越低。多数易切削为中低碳产品，显微组织为铁素体+珠光体，在该组织结构条件下，铁素体晶粒尺寸越大，矫顽力越低，因而为了控制最终产品的显微组织，需要从铸坯的原始组织控制开始，一直持续控制后期的轧制、冷加工、热处理等生产过程；
③
钢中夹杂物数量与形态；钢中夹杂物使晶体点阵结构发生畸变，导致静磁能和磁弹性能增加，畴壁移动阻力增加，磁化困难，同时夹杂物本身为非磁性或弱磁性物质，导致矫顽力增大。通常，矫顽力与夹杂物尺寸成反比，与夹杂物数量成正比。对于易切削钢而言，钢基体中密布的MnS夹杂物、Pb粒子，在切削加工过程中，刀具接触这些“软相”，导致局部应力集中，破坏基体连续性而产生断屑，如何在满足切削性能基础上，控制夹杂物数量少且尺寸小，从而保证最终产品低的矫顽力，是亟待解决的技术问题。此外，易切削钢中大量的夹杂物是铁素体相变天然的形核点，加之奥氏体晶界位置的形核点，铁素体极易形核，造成晶粒细化，晶界总面积增加，引起矫顽力的持续增加。如何解决易切削钢切削性能、夹杂物、晶粒尺寸三者之间的矛盾，是控制易切削钢矫顽力的关键所在。
[0005]现有技术中，为解决晶粒尺寸问题对矫顽力的影响，通常通过提高热轧卷取温度或高温退火热处理的方式增大晶粒尺寸，降低矫顽力，如中国专利技术专利申请CN103205548B一种低矫顽力电磁纯铁冷轧薄板的制造方法中，通过提高热轧卷取温度的方式，将晶粒度由5级降低至3.5～4.5级，电磁纯铁冷轧薄板的矫顽力由24A/m降低至11～13A/m；如中国专利技术专利申请CN106086328A低碳钢软磁材料的热处理方法中，将低碳钢软磁材料在600～850
℃保温0.5～4h冷却至100℃以下，该热处理办法改善了材料的晶粒尺寸，将矫顽力降低了近5倍(275A/m降低至55A/m)。为解决夹杂物问题对矫顽力的影响，通常通过铁水预处理、炉外精炼、真空处理、电渣重熔、连铸冷却参数优化等方式改善钢中夹杂物数量、尺寸、分布等，提高钢材纯净度，降低矫顽力，如中国专利技术专利申请CN106702214B一种高磁导率及低矫顽力软磁合金的电渣重熔方法中，通过改善电渣重熔渣料配比的方式，减少了Fe
‑
Ni软磁合金中的有害元素及夹杂物，提高了纯净度，可将矫顽力降低至4A/m以下。
[0006]对于易切削钢而言，降低矫顽力的技术路线与现有技术差别巨大，为保证易切削钢的切削性能，在必须保证一定数量、形态夹杂物的基础上，降低易切削钢矫顽力的报道尚未发现。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的低矫顽力易切削钢及其冶炼方法。
[0008]本专利技术实施例提供了一种低矫顽力易切削钢，所述钢的化学成分以质量分数计包括：
[0009]C 0.05％
‑
0.50％，Si 0.03％
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0.05％，Mn 0.5％
‑
1.50％，P 0.0050％
‑
0.15％，S 0.1％
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0.50％，Pb 0％
‑
0.40％，余量为Fe和不可避免杂质，且Mn、Pb与S元素的质量百分数比例满足(Mn/S+Pb)＞4。
[0010]可选的，所述钢的化学成分以质量分数计包括：
[0011]C 0.15％
‑
0.35％，Si 0.03％
‑
0.05％，Mn 0.8％
‑
1.20％，P 0.030％
‑
0.12％，S 0.2％
‑
0.40％，Pb 0.1％
‑
0.30％，余量为Fe和不可避免杂质，且Mn、Pb与S元素的质量百分数比例满足(Mn/S+Pb)＞4。
[0012]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种如上所述的低矫顽力易切削钢的冶炼方法，所述方法包括：
[0013]将铁水和/或废钢进行转炉冶炼或电炉冶炼，获得钢水；
[0014]将转炉冶炼或电炉冶炼后的所述钢水进行LF
‑
VD精炼；
[0015]将LF
‑
VD精炼后所述钢水进行连铸，获得低矫顽力易切削钢坯。
[0016]可选的，所述转炉冶炼或电炉冶炼出钢过程中，采用Si
‑
Al
‑
Mn合金进行复合脱氧及合金化。
[0017]可选的，所述Al、Si和Mn合金的质量比例为1.5：1：10。
[0018]可选的，所述将转炉冶炼或电炉冶炼后的所述钢水进行LF
‑
VD精炼，具体包括：
[0019]将转炉冶炼或电炉冶炼后的所述钢水水进行LF精炼；在所述LF精炼开始时，向所述铁水中加入预熔炉渣，所述预熔炉渣的成分以质量分数计包括：CaO 25％
‑
40％，Al2O
3 25％
‑
35％，MgO 10％
‑
15％，SiO2＜12％，发泡剂5％
‑
12％
[0020]将LF精炼后的所述铁水进行VD精炼。
[0021]可选的，在所述LF精炼20分钟后至所述VD精炼结束过程中，控制炉渣的成分以质量分数计包括：CaO 38％
‑
43％，Al2O
3 10％
‑
15％，MgO 5％
‑
7％，SiO
2 8％
‑
12％，MnO 8％
‑
10％，FeO 4％
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低矫顽力易切削钢，其特征在于，所述钢的化学成分以质量分数计包括：C 0.05％
‑
0.50％，Si 0.03％
‑
0.05％，Mn 0.5％
‑
1.50％，P 0.0050％
‑
0.15％，S 0.1％
‑
0.50％，Pb 0％
‑
0.40％，余量为Fe和不可避免杂质，且Mn、Pb与S元素的质量百分数比例满足(Mn/S+Pb)＞4。2.根据权利要求1所述的低矫顽力易切削钢，其特征在于，所述钢的化学成分以质量分数计包括：C 0.15％
‑
0.35％，Si 0.03％
‑
0.05％，Mn 0.8％
‑
1.20％，P 0.030％
‑
0.12％，S 0.2％
‑
0.40％，Pb 0.1％
‑
0.30％，余量为Fe和不可避免杂质，且Mn、Pb与S元素的质量百分数比例满足(Mn/S+Pb)＞4。3.一种如权利要求1
‑
2任一项所述的低矫顽力易切削钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括：将铁水和/或废钢进行转炉冶炼或电炉冶炼，获得钢水；将转炉冶炼或电炉冶炼后的所述钢水进行LF
‑
VD精炼；将LF
‑
VD精炼后所述钢水进行连铸，获得低矫顽力易切削钢坯。4.根据权利要求3所述的低矫顽力易切削钢的冶炼方法，其特征在于，所述转炉冶炼或电炉冶炼出钢过程中，采用Si
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：吕迺冰，徐士新，王翔，周洁，刘珂，陈涛，张瑶，邱智捷，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：