專利名稱：利用含錫廢鋼生產(chǎn)易切削鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種利用含錫廢鋼生產(chǎn)易切削鋼的方法。
背景技術(shù)：
廢鋼是鋼鐵工業(yè)重要的二次鐵源，用之煉鋼可大大降低鋼鐵生產(chǎn)的原材料消耗和能耗，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在廢鋼尤其是輕廢鋼中，含錫廢鋼(主要指馬口鐵薄板的邊角料、用過的罐頭筒等)占有很大的比例。這部分廢鋼由低碳鋼和鍍錫層構(gòu)成，過去沒有得到很好的利用，不僅浪費(fèi)了資源，而且廢鋼堆積松散占地很大，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。
錫作為鋼中的殘余元素，人們常常注意其對鋼材性能的負(fù)面影響，含錫廢鋼在進(jìn)入煉鋼爐之前，均要脫錫。脫錫可采用硫化法、氯化法及堿浸-電解法等多種工藝。然而，多數(shù)脫錫工藝效果不理想，而且涉及較高的設(shè)備和操作投資，因而沒有得到普遍的應(yīng)用。如何有效處理和合理利用這些含錫廢鋼已成為近幾十年來全世界冶金工作者研究的重要課題。
用錫替代鉛改進(jìn)鋼材的易切削性能是近年來鋼鐵冶金領(lǐng)域的一個(gè)活躍的研究方向。含鉛鋼在易切削鋼中占有重要的地位，不僅在產(chǎn)量上僅次于硫系居第二位，而且有良好的機(jī)械性能和熱處理性，主要用于制造各種重要機(jī)械零件。然而，鉛是劇毒元素，在煉鋼溫度(1600℃)下其蒸汽壓很高(pPb＝1.17[％Pb]Fe)，易揮發(fā)，嚴(yán)重污染環(huán)境、危害工作人員的健康。而且，鉛密度很大，不溶于鐵水，對爐底包底的耐火材料有嚴(yán)重的損害作用。因此，鉛的應(yīng)用受到了越來越嚴(yán)格的限制，歐洲共同體有關(guān)條例(The EU-Directive on End of Life Vehicles)已要求停止回收再利用含鉛的汽車零件。最新的研究結(jié)果表明，錫與鉛在改善鋼材易切削性能方面具有相同的機(jī)理，即令鋼材在切削溫度(400℃附近)范圍內(nèi)出現(xiàn)脆性谷。錫鉛的物理化學(xué)性質(zhì)很相近它們的熔點(diǎn)都很低、在鋼水中呈液態(tài)，均不如鐵活潑，在煉鋼時(shí)不被氧化，不與鋼中的常存元素反應(yīng)生成化合物。然而，錫的密度比鉛小、與鐵相近，而且在鐵中有一定的溶解度。在煉鋼溫度下，錫的蒸汽壓比鉛小得多、不易揮發(fā)。更重要的是錫無毒，因而，在易切削鋼生產(chǎn)中錫是鉛很好的替代元素。以含錫廢鋼作為煉鋼的錫鐵合金，合理地利用二次金屬資源，既可降低鋼材生產(chǎn)成本，又可解決環(huán)境問題，國家自然科學(xué)基金委和寶山鋼鐵集團(tuán)公司將含錫廢鋼的利用作為研究項(xiàng)目立項(xiàng)(No.50274004)。然而含錫廢鋼多為輕薄料，易氧化，掌握不好加入時(shí)間和加入條件，會(huì)極大影響到錫的回收率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是要在保證錫的回收率的前提下解決含錫廢鋼的合理利用問題。
一種利用含錫廢鋼生產(chǎn)易切削鋼的方法，其特征在于向煉鋼爐中加入廢鋼總量的5％～20％經(jīng)過壓實(shí)的含錫廢鋼，在鋼包爐精煉過程中再加入占鋼水總量的5％～15％的經(jīng)過壓實(shí)和烘烤的含錫廢鋼，壓實(shí)后含錫廢鋼塊度小于200×200mm，烘烤溫度不低于300℃，在精煉過程中，含錫廢鋼的加入時(shí)間是在鋼水脫氧后合金化前加入到鋼包中，加入條件是脫氧后的鋼水氧活度不高于150×10-6，加入烘烤后的含錫廢鋼時(shí)，鋼包爐中鋼水溫度要比不加含錫廢鋼的鋼水溫度高30～50℃，含錫廢鋼的加入量鋼水中錫含量不足時(shí)，加入金屬錫補(bǔ)足。
本方法以含錫廢鋼作為煉鋼的錫鐵合金，錫的回收率達(dá)到95％以上，合理地利用了二次金屬資源，既可降低鋼材生產(chǎn)成本，又可解決環(huán)境問題。


圖1為切削6#易切削鋼試樣與45鋼試樣時(shí)刀具YT5的磨損曲線。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例如下1.在容量30噸電爐中加入占廢鋼總量的20％經(jīng)過壓實(shí)的含錫廢鋼，出鋼后倒入鋼包爐中，鋼水溫度約1600℃，經(jīng)過精煉脫氧，加入塊度為100×100mm、烘烤溫度約為300℃的含錫廢鋼。加入含錫廢鋼時(shí)鋼水氧活度為100×10-6，含錫廢鋼的加入量為1.5噸。
2.在容量30噸電爐中加入占廢鋼總量的15％經(jīng)過壓實(shí)的含錫廢鋼，出鋼后倒入鋼包爐中，鋼水溫度約1630℃，經(jīng)過精煉脫氧，加入塊度為150×150mm、烘烤溫度約為350℃的含錫廢鋼。加入含錫廢鋼時(shí)鋼水氧活度為100×10-6，含錫廢鋼的加入量為2.0噸。
3.在容量30噸電爐中加入占廢鋼總量的5％經(jīng)過壓實(shí)的含錫廢鋼，出鋼后倒入鋼包爐中，鋼水溫度約1630℃，經(jīng)過精煉脫氧，加入塊度為200×200mm、烘烤溫度為350℃的含錫廢鋼。加入含錫廢鋼時(shí)鋼水氧活度為50×10-6，含錫廢鋼的加入量為3.0噸，加入4.5kg金屬錫。
按上述方法制出的軋材主要成份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下C0.15～0.25；Si0.15～0.40；Mn0.08～1.20；P0.03～0.05；S0.09～0.15。試制的含錫鋼在無級調(diào)速C6140車床上通過易切削性能的測試，并與正火態(tài)的45鋼進(jìn)行了對比。測試的結(jié)果表明，該種含錫鋼易切削性能優(yōu)異。實(shí)驗(yàn)中切削過程平穩(wěn)，切屑主要呈C形，排除順暢，切屑呈黃色；加工表面粗糙度較低；鋼材對刀具(YT5硬質(zhì)合金機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位外圓車刀)的磨損很小、刀具的耐用度很高。圖1所示為在不使用切削液的條件下，車削該種含錫易切削鋼(6#試樣)與45鋼試樣時(shí)獲得的刀具磨損曲線。
權(quán)利要求
1.一種利用含錫廢鋼生產(chǎn)易切削鋼的方法，其特征在于向煉鋼爐中加入廢鋼總量的5％～20％經(jīng)過壓實(shí)的含錫廢鋼，在鋼包爐精煉過程中再加入再加入占鋼水總量的5％～15％的經(jīng)過壓實(shí)和烘烤的含錫廢鋼，壓實(shí)后含錫廢鋼塊度小于200×200mm，烘烤溫度不低于300℃，在精煉過程中，含錫廢鋼的加入時(shí)間是在鋼水脫氧后合金化前加入到鋼包中，加入條件是脫氧后的鋼水氧活度不高于150×10-6，，加入烘烤后的含錫廢鋼時(shí)，鋼包爐中鋼水溫度要比不加含錫廢鋼的鋼水溫度高30～50℃，鋼水中錫含量不足時(shí)，加入金屬錫補(bǔ)足。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種利用含錫廢鋼生產(chǎn)易切削鋼的方法。其特征在于向煉鋼爐中加入廢鋼總量的5％～20％經(jīng)過壓實(shí)的含錫廢鋼，在鋼包爐精煉過程中再加入占鋼水總量的5％～15％的經(jīng)過壓實(shí)和烘烤的含錫廢鋼，壓實(shí)后含錫廢鋼塊度小于200×200mm，烘烤溫度不低于300℃，在精煉過程中，含錫廢鋼的加入時(shí)間是在鋼水脫氧后合金化前加入到鋼包中，加入條件是脫氧后的鋼水氧活度不高于150×10
文檔編號C22C33/04GK1786241SQ20051012646
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者李聯(lián)生, 朱榮, 董杰, 徐峰, 薛立秋, 張穎 申請人:北京科技大學(xué)