在真空感應(yīng)爐中冶煉低碳高氧高硫易切削鋼，其中氧含量的控制是一個(gè)難點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)四種不同的冶煉方案，研究氧化鐵皮的加入量、爐內(nèi)真空度、合金加入順序以及爐內(nèi)保護(hù)氣體種類等因素對(duì)鋼液中氧含量的影響。結(jié)果表明，在真空度為0.1 MPa 時(shí)，爐內(nèi)氣氛為5000 Pa 氧氣和96000 Pa 氬氣的混合氣體，加入240 g 氧化鐵皮，同時(shí)石墨碳在合金化末期加入，鋼錠中總氧含量達(dá)到250 ppm，收得率達(dá)到34.7%。實(shí)驗(yàn)通過(guò)合理控制合金化結(jié)束后的鋼水保溫時(shí)間，鋼錠內(nèi)部質(zhì)量良好，無(wú)縮孔疏松。

　　低碳硫系易切削鋼中氧含量對(duì)硫化物的形態(tài)有著重要影響，從而影響鋼的切削性能。當(dāng)鋼中氧含量高達(dá)200 ppm 形成Ⅰ型硫化物，這種類型夾雜物顯著提高切削性能；當(dāng)鋼中氧含量在(40~100)ppm 時(shí)形成Ⅱ型硫化物，當(dāng)鋼中氧含量小于40 ppm 時(shí)形成Ⅲ型硫化物，這兩類MnS 夾雜物均對(duì)切削加工性能不利。目前高切削性能的易切削鋼正處于實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)階段，為節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，大部分研發(fā)人員均采用小型真空感應(yīng)爐進(jìn)行新鋼種冶煉，隨之帶來(lái)的一大難點(diǎn)是真空下氧含量的控制。由于碳氧反應(yīng)產(chǎn)物為不溶于鋼液的CO 氣體，且真空可以顯著地提高碳的脫氧能力，冶煉空間氧、氮、氫等氣體的分壓很低，溶解在鋼液中的氣體會(huì)自鋼液逸出并被抽出爐外除去，因此真空對(duì)鋼液中氧含量的提高是有害的，氧回收率低。

　　本文對(duì)真空感應(yīng)爐冶煉易切削鋼的氧含量控制工藝進(jìn)行了研究，通過(guò)改進(jìn)操作參數(shù)、保護(hù)氣體種類、調(diào)整合金加入順序、合金化期后保溫時(shí)間的控制等方法，在保證鋼錠內(nèi)部質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了鋼中氧含量的精確控制，為新型易切削鋼的實(shí)驗(yàn)室研究提供了技術(shù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1、冶煉設(shè)備及方法

　　真空感應(yīng)冶煉實(shí)驗(yàn)在80 kg 真空感應(yīng)爐上進(jìn)行，熔煉坩堝材質(zhì)為氧化鋁。圖1 所示為主要工藝流程，采用冷裝料法裝料，將經(jīng)過(guò)表面除銹、烘干等處理的工業(yè)純鐵加入爐內(nèi)，在真空下熔化并在真空度為30 Pa 下精煉10 min，精煉結(jié)束后，充入一個(gè)大氣壓的保護(hù)氣體，按照合金加入順序要求加入合金，待合金全部熔化并保溫7 min~8 min后出鋼。每加入一種合金后，用玻璃器皿取樣分析過(guò)程樣的化學(xué)成分，最后分析鋼錠的化學(xué)成分，普通合金元素分析采用直讀光譜儀，氧和硫元素的測(cè)定分別采用氧氮儀和碳硫儀。實(shí)驗(yàn)所用原材料為工業(yè)純鐵、石墨、Mn-Fe 合金、P-Fe 合金、S-Fe合金、氧化鐵皮，化學(xué)成分如表1 所示，原材料的化學(xué)成分是通過(guò)化學(xué)分析方法測(cè)定的。

圖1 易切削鋼真空感應(yīng)爐冶煉工藝

表1 易切削鋼冶煉實(shí)驗(yàn)的原材料化學(xué)成分(wt.%)

4、結(jié)語(yǔ)

　　用真空感應(yīng)爐冶煉高氧高硫易切削鋼，為了提高鋼液中氧的含量，可以采取以下措施：

　　(1)適當(dāng)?shù)奶岣哐趸�鐵皮的加入量，本實(shí)驗(yàn)中氧化鐵皮的最終加入量為240 g；

　　(2) 碳在合金化末期加入，可以同時(shí)提高C和O 的收得率；

　　(3) 向爐內(nèi)充入0.1 MPa 的保護(hù)氣體，在保護(hù)氣體中混有一定量的氧氣；

　　(4) 待合金熔化均勻，保溫8 min 后倒鋼。保溫時(shí)間要適宜，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鋼錠中O 含量得不到保證；保溫時(shí)間過(guò)短的話，鋼錠內(nèi)部會(huì)有很多氣孔，影響鋼錠的使用要求。