本发明专利技术涉及易切削钢技术领域，尤其涉及一种低碳高锰硫环保型易切削钢及其制造方法。C：0.01％～0.15％、Si：0.001％～0.150％、Mn：1.10％～2.00％、P：0.020％～0.150％、S：0.20％～0.55％、Sn：0.010％～0.080％、Ca：0.001％～0.050％；氧值控制在全氧O：0.010％～0.030％，Mn/S控制在2.0～6.0，余量为铁及不可避免的杂质。通过成分、炼钢工艺、铸坯缓冷、加热工艺、轧钢工艺的有效配合生产出低碳高锰硫环保型易切削钢，其具有良好的切削性能和表面光洁度。本发明专利技术切削性能指标在f＝0.09mm/r，转速1600r/min切削工况下，进给：0.02、0.05、0.10、0.15、0.20mm/rev(毫米/转)切削深度：1mm，C型切屑的比例≥90％，工件的表面粗糙度在2.5～3.5微米，具备良好的切削性能和表面光洁度。洁度。洁度。
【技术实现步骤摘要】
一种低碳高锰硫环保型易切削钢及其制造方法
[0001]本专利技术涉及易切削钢
，尤其涉及一种低碳高锰硫环保型易切削钢及其制造方法。
技术介绍
[0002]随着金属制品用钢行业的快速发展，代表之一的易切削钢正朝着更环保、更高效的方向发展，加之工序加工自动化程度的不断提高，用户对易切削钢产品加工效率、加工表面质量、自动化车削刀具使用寿命的要求也日益提升。在这种情况下，如何提升易切削钢切削性能和表面质量得到了广大用户和科研人员的普遍关注。易切削钢，顾名思义就是以优异切削加工性能为突出特征的钢铁产品，由于该钢种在切削加工过程中具有较低的切削力及切削温度、切屑处理好、表面光洁度好和提高刀具的使用寿命等优点，被广泛应用于切削加工量大、加工自动化程度高的汽车、拖拉机、机床、仪器仪表等行业中。
[0003]目前，市场上公认的切削性能优异的钢铁材料为含铅易切削钢，例如SAE12L14、SAE12L15，SUM23L、SUM24L，11SMnPb28、11SMnPb30，Y08Pb、Y12Pb等。其不仅具有优良的易切削性能而且能有效保护刀具，提升道具使用寿命。但是，铅(Pb)是国际公认的非环保物质，生产过程中产生的铅蒸汽对工人的身体健康有极大的危害，近年来研究人员和用户均呼吁减少铅产品研发、生产和使用，尽快向环保型易切削钢产品开发、生产和使用的方向转变。因此，能否通过添加其它环保型易切削元素替代铅元素，提升产品切削性能，提升刀具使用寿命，成为了目前国内外开发易切削钢的重点。据了解，国内外已经陆续开发出硫系、锡系、钙系等易切削钢产品，其中硫系产品综合性能最好，用量也最大，大部分替代了铅系产品。
[0004]硫系易切削钢的切削性能主要依靠硫元素与锰元素结合形成硫化锰夹杂物，切削性能良好，有时添加一至两种其它切削元素共同阻断钢中硫化锰夹杂在轧制中出现拉长变形，确保硫化锰夹杂形态为球状或纺锤状以提高钢的切削性能。目前提高易切削钢切削性能关键是控制硫化物形态和分布，公开号为CN102676955A的专利申请公开了“一种具有优异切削性能的高硫易切削钢”，对钢易切削性能有一定提高，但碲元素价格较高，不利于降低成本，且生产效率较低。公开号为CN1306056C的专利申请公开了“低碳易切削钢”，其基体中存在实质的Ti硫化物或/和Ti碳硫化物，难以获得MnS的拟润滑效果，因而切削抗力升高，在刀具的刀刃处容易形成刀瘤，因而切削后钢材的表面光洁度不佳，加工表面粗糙度超标。公开号为CN104404386A的专利申请公开了“一种铁合金制备方法”，其铁合金为高碳，对材料的易切削性能改善有限。公开号为CN111286580A的专利申请“低碳含碲高硫易切削钢铸坯及其生产方法”，其通过碲元素增加切削性能虽然具有一定作用，但是碲元素的添加难度较大，不利于批量化稳定生产，同时成本较高。公开号为CN107299271B的专利公开了“一种低碳高硫易切削钢的冶炼工艺”，其冶炼过程合金添加复杂，不利于批量化生产。公开号为CN101580912B的专利公开了“低碳高硫易切削钢的生产工艺方法”，其生产采用电炉工艺，成本显著增高。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种低碳高锰硫环保型易切削钢及其制造方法，利于环保、利于批量化稳定生产与控制成本，具有切削性能优良、切屑高效清理、表面光洁度优异的综合效果。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种低碳高锰硫环保型易切削钢，由如下重量百分含量的化学成分组成：
[0008]C：0.01％～0.15％、Si：0.001％～0.150％、Mn：1.10％～2.00％、P：0.020％～0.150％、S：0.20％～0.55％、Sn：0.010％～0.080％、Ca：0.001％～0.050％；
[0009]氧值控制在全氧O：0.010％～0.030％，Mn/S控制在2.0～6.0，余量为铁及不可避免的杂质。
[0010]一种低碳高锰硫环保型易切削钢的制造方法，具体包括如下步骤：
[0011]1)炼钢工艺
[0012]①
转炉冶炼：碱度控制在0.5～2.2，渣系石灰加入量2～4kg/t。铝铁加入量3～4kg/t，低磷锰铁加入量3～5kg/t，锰铁加入量5～10kg/t，硫铁加入量5～20kg/t。挡渣出钢，若挡渣失败则采取剩钢抬炉操作，出钢过程中控制净空在200～800mm。
[0013]②
精炼：碱度控制在2.5～3.0。加入预熔硅灰石与石灰，预熔硅灰石加入量0.5～4kg/t，石灰加入量2～4kg/t。添加硅铁、铝进行脱氧，硅铁加入量0.5～1kg/t，铝加入量0.4～0.80kg/t。
[0014]氧值控制在全氧O：0.010％～0.030％，活度氧[O]：0.002％～0.012％，锰硫比控制在2.0～6.0，钢包上机温度控制在1595～1610℃。
[0015]搬出时定氧，定氧时关闭氩气。
[0016]③
连铸：过热度控制在20～50℃，过热度与拉速总体呈反比趋势，生产保持恒拉速连铸，拉速控制在1.2～2.2m/min，保持恒拉速。
[0017]铸坯尺寸150
×
150mm～200
×
200mm，结晶器电磁搅拌：电流100～500A，频率2～6Hz；结晶器一冷水流控制在125～135mm3/h，二冷水采用弱冷系数k＝1.0，比水量为0.5～0.8L/kg。
[0018]2)铸坯缓冷与加热工艺
[0019]铸坯放入缓冷坑缓冷，缓冷时间不低于24小时，或铸坯堆垛缓冷，缓冷时间不低于48小时。铸坯加热炉出炉温度1100℃～1200℃。
[0020]3)轧钢工艺
[0021]开轧温度1050～1100℃，终轧温度950～1000℃，吐丝温度840～920℃。以0.1～1℃/s的平均冷却速率缓冷至450～550℃。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1)本专利技术成分元素有效配合，使得盘条切削性能和表面质量得到进一步提升。
[0024]本专利技术通过锰、硫、锡、氧、钙成分配合，在冶炼凝固过程中80％～90％的比例发生偏晶反应，生成第Ⅰ类硫化锰，即球状和纺锤状硫化锰；仅有10％～20％的比例发生了共晶反应，生成Ⅱ类硫化锰，即短棒或树枝状硫化锰；避免发生伪共晶反应，未形成III类不规则形状硫化锰。
[0025]同时，锰硫比(Mn/S)控制在2.0～6.0，锡在硫化锰周围偏聚形核，包裹硫化锰，阻
碍硫化锰在轧制过程中变形拉长，促进形成纺锤状或者圆形状，弥散分布在钢的基体中，有效提升了钢的切削性能。同时随着比值增加，上述效果呈现上升趋势。
[0026]本专利技术利用锡的熔点低的优势，在钢的高速切削加工中切削热使锡融化，熔融的锡粘附在刀具表面，在保护道具的同时，促使形成“C”型铁屑，切屑容易排除，不仅提升切削性能有提升了表面光洁度。
[0027本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低碳高锰硫环保型易切削钢，其特征在于，由如下重量百分含量的化学成分组成：C：0.01％～0.15％、Si：0.001％～0.150％、Mn：1.10％～2.00％、P：0.020％～0.150％、S：0.20％～0.55％、Sn：0.010％～0.080％、Ca：0.001％～0.050％；氧值控制在全氧O：0.010％～0.030％，Mn/S控制在2.0～6.0，余量为铁及不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述低碳高锰硫环保型易切削钢的制造方法，具体包括如下步骤：1)炼钢工艺
①
转炉冶炼：碱度控制在0.5～2.2，渣系石灰加入量2～4kg/t；铝铁加入量3～4kg/t，低磷锰铁加入量3～5kg/t，锰铁加入量5～10kg/t，硫铁加入量5～20kg/t；
②
精炼：碱度控制在2.5～3.0；加入预熔硅灰石与石灰；添加硅铁、铝进行脱氧；氧值控制在全氧O：0.010％～0.030％，活度氧[O]：0.002％～0.012％，锰硫比控制在2.0～6.0，钢包上机温度控制在1595～1610℃；
③
连铸：过热度控制在20～50℃，拉速控制在1.2～2.2m/min，过热度与拉速总体呈反比趋势，生产保持恒拉速连铸，铸坯下线缓冷；2)铸坯缓冷与加热工艺铸坯放入缓冷坑缓冷，缓冷时间不低于24小时，或铸坯堆垛缓冷，缓冷时间不低于48小时；铸坯加热炉出炉温度1100～1200℃；3)轧钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，金纪勇，刘祥，廖德勇，王华东，于海鑫，杨辉，李凯，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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