CN112647017A - 一种齿轮钢的夹杂物控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿轮钢的夹杂物控制方法,所述齿轮钢的夹杂物控制方法采用转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→方形坯连铸→加热扎制的生产工艺,以20CrMo齿轮钢为例。该齿轮钢的夹杂物控制方法,通过控制好精炼温度、RH精炼时间以及控制软吹氩时间,连铸过程全程氩封保护浇铸,防止钢水接触空气导致增氮,同时,降低含钛齿轮钢的钛合金加入量,从而达到降低氮化钛析出浓度积的目的,大大的降低了齿轮钢的含杂率,使其优于现有的常规齿轮钢质量,并在理论模拟计算的基础上,通过对淬透性有重大影响的C、Mn、Cr等化学元素含量的合理设计,制定合适的连铸工艺降低元素偏析程度,确保了上述元素的窄带化、均匀化控制。
Description
技术领域
本发明涉及特殊钢制造技术领域,具体为一种齿轮钢的夹杂物控制方法。
背景技术
齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的钢材的统称,一般有低碳钢如20#钢,低碳合金钢如:20Cr、20CrMnTi等,中碳钢:35#钢、45#钢等,中碳合金钢:40Cr、42CrMo、35CrMo等,都可以称为齿轮钢,这类钢材通常按照使用要求经过热处理之后都具备良好的强度、硬度、和韧性,或者是表面耐磨而心部有良好的韧性耐冲击。
现有的齿轮钢由于具有特殊的用途,在性能上要求极其严格,齿轮在作业状态下,由于齿根部位受弯曲应力作用较明显,易导致表面金属剥落或齿根断裂,因此要求钢质具有较强的抗疲劳强度能力",而为了保证性能,高质量的齿轮钢对纯净度有很高的要求,因此生产高质量的齿轮钢必须要对钢中夹杂物进行严格控制,而降低钢中氧化物夹杂的主要问题是严格控制钢中T的含量,为此,本发明提供一种齿轮钢的夹杂物控制方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种齿轮钢的夹杂物控制方法,解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种齿轮钢的夹杂物控制方法,所述齿轮钢的夹杂物控制方法采用转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→方形坯连铸→加热扎制的生产工艺,以20CrMo齿轮钢为例,其内部组分及重量百分比分别是:Cr:1%~1.2%、Mo:0.05%~0.15%、C:0.30%~0.4%、Mn:0.7%~0.8%、S:0.01%~0.03%、Cu:0.1%~0.2%、Al:0.03%~0.4%、B:0.0001%~0.0003%,Si:0.2%~0.4%,而其具体生产操作如下:
第一步:利用转炉进行冶炼
以上述的组分及其重量比为基准对照,选取适量材料,然后将材料投入到150t氧气顶底复吹转炉中进行冶炼,并将铁水、废钢以及低氮合金加入转炉中,后续获得的钢水,严格控制终点C在0.05~0.1%之间,出钢下渣,最终获得钢水包;
第二步:进行LF精炼
将上述获得钢水包利用现有的吊装设备吊至LF炉工位,对钢水包内部的钢水进行精炼;
第三步:进行RH精炼
将完成LF精炼的钢水包继续利用现有的吊装设备吊移至RH精炼的炼钢的工位,随后对钢水进行真空脱气处理,且在小于0.26kPa真空度以下处理时间要大于二十分钟,真空处理结束后喂入硅钙线进行钙处理,然后弱搅拌镇静,控制软吹氩时间大于十八分钟,保证夹杂物充分上浮;
第四步:;方形坯连铸
将RH精炼后的钢水钢包吊至连铸平台,采用大于四十五度的过热度连铸、恒拉速,并利用结晶器电磁搅拌技术、液面自动控制技术以及氩气对钢水进行全程氩气保护浇注,完成后,将钢坯吊放堆垛缓冷处理或者红送加热轧制;
第五步:加热轧制获得成品钢材
将上述缓冷处理后的铸坯或红送钢坯进行加热,加热温度的范围在一千一百七十摄氏度到一千一百九十摄氏度,加热时间要大于二百一十分钟,钢坯出炉后进行除鳞,保证钢坯表面的氧化铁皮除干净,经轧机轧制后制得低含杂量的20CrMo齿轮钢。
优选的,所述第一步利用转炉进行冶炼过程中,采用挡渣锥出钢挡渣,并想出钢过程中可想钢水内部加入铝、铁合金以及渣料进行脱氧和造渣预精炼。
优选的,所述第二步进行LF精炼过程中,在RH真空处理前喂入硫线,调整S含量到0.01%~0.03%的范围。
优选的,所述第三步进行RH精炼过程中,需要保证钢水包炉渣流动性良好的同时控制好氩气气压,防止钢水翻滚严重造成卷渣,且氩气的流量为400~500NL/min。
优选的,所述第四步方形坯连铸过程中,其所使用的二冷水冷却强度需要在大于0.5L/Kg。
优选的,所述第五步加热轧制获得半成品钢材过程中,采用二辊初轧与热连轧工艺轧制,初轧开轧温度1100-1145℃,终轧温度860-950℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种齿轮钢的夹杂物控制方法,具备以下有益效果:
该齿轮钢的夹杂物控制方法,通过控制好精炼温度、RH精炼时间以及控制软吹氩时间,连铸过程全程氩封保护浇铸,防止钢水接触空气导致增氮,同时,降低含钛齿轮钢的钛合金加入量,从而达到降低氮化钛析出浓度积的目的,大大的降低了齿轮钢的含杂率,使其优于现有的常规齿轮钢质量,并在理论模拟计算的基础上,通过对淬透性有重大影响的C、Mn、Cr等化学元素含量的合理设计,制定合适的连铸工艺降低元素偏析程度,确保了上述元素的窄带化、均匀化控制。
具体实施方式
基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案:一种齿轮钢的夹杂物控制方法,齿轮钢的夹杂物控制方法采用转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→方形坯连铸→加热扎制的生产工艺,以20CrMo齿轮钢为例,其内部组分及重量百分比分别是:Cr:1%~1.2%、Mo:0.05%~0.15%、C:0.30%~0.4%、Mn:0.7%~0.8%、S:0.01%~0.03%、Cu:0.1%~0.2%、Al:0.03%~0.4%、B:0.0001%~0.0003%,Si:0.2%~0.4%,而其具体生产操作如下:
第一步:利用转炉进行冶炼
以上述的组分及其重量比为基准对照,选取适量材料,然后将材料投入到150t氧气顶底复吹转炉中进行冶炼,并将铁水、废钢以及低氮合金加入转炉中,后续获得的钢水,严格控制终点C在0.05~0.1%之间,出钢下渣,最终获得钢水包,第一步利用转炉进行冶炼过程中,采用挡渣锥出钢挡渣,并想出钢过程中可想钢水内部加入铝、铁合金以及渣料进行脱氧和造渣预精炼;
第二步:进行LF精炼
将上述获得钢水包利用现有的吊装设备吊至LF炉工位,对钢水包内部的钢水进行精炼,所述第二步进行LF精炼过程中,在RH真空处理前喂入硫线,调整S含量到0.01%~0.03%的范围;
第三步:进行RH精炼
将完成LF精炼的钢水包继续利用现有的吊装设备吊移至RH精炼的炼钢的工位,随后对钢水进行真空脱气处理,且在小于0.26kPa真空度以下处理时间要大于二十分钟,真空处理结束后喂入硅钙线进行钙处理,然后弱搅拌镇静,控制软吹氩时间大于十八分钟,保证夹杂物充分上浮,所述第三步进行RH精炼过程中,需要保证钢水包炉渣流动性良好的同时控制好氩气气压,防止钢水翻滚严重造成卷渣,且氩气的流量为400~500NL/min;
第四步:;方形坯连铸
将RH精炼后的钢水钢包吊至连铸平台,采用大于四十五度的过热度连铸、恒拉速,并利用结晶器电磁搅拌技术、液面自动控制技术以及氩气对钢水进行全程氩气保护浇注,完成后,将钢坯吊放堆垛缓冷处理或者红送加热轧制,所述第四步方形坯连铸过程中,其所使用的二冷水冷却强度需要在大于0.5L/Kg;
第五步:加热轧制获得成品钢材
将上述缓冷处理后的铸坯或红送钢坯进行加热,加热温度的范围在一千一百七十摄氏度到一千一百九十摄氏度,加热时间要大于二百一十分钟,钢坯出炉后进行除鳞,保证钢坯表面的氧化铁皮除干净,经轧机轧制后制得低含杂量的20CrMo齿轮钢,所述第五步加热轧制获得半成品钢材过程中,采用二辊初轧与热连轧工艺轧制,初轧开轧温度1100-1145℃,终轧温度860-950℃。
综上所述,该齿轮钢的夹杂物控制方法,通过控制好精炼温度、RH精炼时间以及控制软吹氩时间,连铸过程全程氩封保护浇铸,防止钢水接触空气导致增氮,同时,降低含钛齿轮钢的钛合金加入量,从而达到降低氮化钛析出浓度积的目的,大大的降低了齿轮钢的含杂率,使其优于现有的常规齿轮钢质量,并在理论模拟计算的基础上,通过对淬透性有重大影响的C、Mn、Cr等化学元素含量的合理设计,制定合适的连铸工艺降低元素偏析程度,确保了上述元素的窄带化、均匀化控制。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1. 一种齿轮钢的夹杂物控制方法,其特征在于:所述齿轮钢的夹杂物控制方法采用转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→方形坯连铸→加热扎制的生产工艺,以20CrMo齿轮钢为例,其内部组分及重量百分比分别是:Cr:1%~1.2%、Mo:0.05%~0.15%、C:0.30%~0.4%、Mn:0.7%~0.8%、S:0.01%~0.03%、Cu:0.1%~0.2%、Al:0.03%~0.4%、B:0.0001%~0.0003%,Si:0.2%~0.4%、而其具体生产操作如下:
第一步:利用转炉进行冶炼
以上述的组分及其重量比为基准对照,选取适量材料,然后将材料投入到150t氧气顶底复吹转炉中进行冶炼,并将铁水、废钢以及低氮合金加入转炉中,后续获得的钢水,严格控制终点C在0.05~0.1%之间,出钢下渣,最终获得钢水包;
第二步:进行LF精炼
将上述获得钢水包利用现有的吊装设备吊至LF炉工位,对钢水包内部的钢水进行精炼;
第三步:进行RH精炼
将完成LF精炼的钢水包继续利用现有的吊装设备吊移至RH精炼的炼钢的工位,随后对钢水进行真空脱气处理,且在小于0.26kPa真空度以下处理时间要大于二十分钟,真空处理结束后喂入硅钙线进行钙处理,然后弱搅拌镇静,控制软吹氩时间大于十八分钟,保证夹杂物充分上浮;
第四步:;方形坯连铸
将RH精炼后的钢水钢包吊至连铸平台,采用大于四十五度的过热度连铸、恒拉速,并利用结晶器电磁搅拌技术、液面自动控制技术以及氩气对钢水进行全程氩气保护浇注,完成后,将钢坯吊放堆垛缓冷处理或者红送加热轧制;
第五步:加热轧制获得半成品钢材
将上述缓冷处理后的铸坯或红送钢坯进行加热,加热温度的范围在一千一百七十摄氏度到一千一百九十摄氏度,加热时间要大于二百一十分钟,钢坯出炉后进行除鳞,保证钢坯表面的氧化铁皮除干净,经轧机轧制后制得低含杂量的20CrMo齿轮钢。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮钢的夹杂物控制方法,其特征在于:所述第一步利用转炉进行冶炼过程中,采用挡渣锥出钢挡渣,并想出钢过程中可想钢水内部加入铝、铁合金以及渣料进行脱氧和造渣预精炼。
3.根据权利要求1所述的一种齿轮钢的夹杂物控制方法,其特征在于:所述第二步进行LF精炼过程中,在RH真空处理前喂入硫线,调整S含量到0.01%~0.03%的范围。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮钢的夹杂物控制方法,其特征在于:所述第三步进行RH精炼过程中,需要保证钢水包炉渣流动性良好的同时控制好氩气气压,防止钢水翻滚严重造成卷渣,且氩气的流量为400~500NL/min。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮钢的夹杂物控制方法,其特征在于:所述第四步方形坯连铸过程中,其所使用的二冷水冷却强度需要在大于0.5L/Kg。
6.根据权利要求1所述的一种齿轮钢的夹杂物控制方法,其特征在于:所述第五步加热轧制获得半成品钢材过程中,采用二辊初轧与热连轧工艺轧制,初轧开轧温度1100-1145℃,终轧温度860-950℃。
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