易切削钢是向钢中添加易切削元素,包括:硫、钙、铅、铋、锡、硒、碲、钛、镁等元素中的一种或几种,以获得良好的切削性能(良好切削性能的获得可不降低或少降低钢的力学性能)。目前国内生产的易切削钢,以硫系为主,钢的牌号少,能生产的品种也不多。硫铅易切削钢被公认为是易切削钢中切削性能最优秀的一种,但由于该类钢含有对环境造成污染的铅,欧美地区已有部分下游产业禁止或限制使用含铅易切削钢。因此,世界各大钢厂都在积极开发替代铅易切削钢的无铅环保型易切削钢。
铋比铅轻,与铅的物理化学属性相近,不固溶于钢中,宏观偏析的可能性较含铅钢明显减轻,能有效提高钢的切削性能。低碳硫铋易切削钢的生产难点在于:铋的熔点、沸点均较低,在冶炼、浇铸过程中极易于氧化、气化,成分难以控制且回收率难以提高;高氧含量、高硫含量大大降低了钢水的表面张力,使钢渣分离困难,从而造成钢渣混卷,形成大量表面及皮下缺陷,甚至造成漏钢,使连铸生产难以进行;高硫含量下,铋的添加进一步恶化钢的热加工性,轧制过程中轧材易开裂,严重时导致缠辊,造成生产中断。
首钢贵阳特钢有限公司于2009年6月开始试制低碳硫铋易切削钢,通过几轮次的开发和工艺优化,成功实现了该钢种的批量生产。所生产的低碳硫铋易切削钢性能稳定、优良,质量已达到国外同类产品的水平。
低碳硫铋易切削钢1214Bi生产在贵钢第二炼钢厂进行,根据该钢种工艺特点,所采用的工艺流程为:60t consteel EAF→出钢脱氧合金化及加渣料→60tLF→方坯连铸机→Φ500mm/Φ650mm轧机→半连轧机组→轧制棒材。低碳硫铋易切削钢1214Bi化学成分和力学性能见下表。
采用向钢包中喂入铋复合包芯线、钢包底吹氩搅拌工艺,通过合理控制喂线温度、喂线速度,可将铋的回收率稳定控制在70~80%。严格控制浇注温度、浇注速度,并采用弱二冷制度,实现较高过热度下的弱冷慢速浇注,采用复合电磁搅拌、全程保护浇注等技术,可获得质量优良的低碳硫铋连铸坯。制定合理的钢坯加热制度,控制好轧制速度和节奏,减少开坯轧机机架冷却水量20%~30%,以保证轧材具有良好的表面质量。
(关键字:铋 硒 镁)