CN113817951A - 一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，涉及钢铁生产技术领域，采用连铸+连轧的生产方式替代模铸+锻造的生产方式，包括EAF冶炼→LF精炼→VD精炼→喂丝、成分微调、静搅→连铸→铸坯缓冷→加热→轧制→入坑缓冷→高温回火→矫直→剥皮→超声波探伤→成品检验→包装→标识→称重→入库，针对生产过程中纯净度控制问题、偏析控制问题及硬度控制问题，提出制备方法，可以制备出纯净度、组织、淬透性、晶粒度及表面质量均符合轨道交通需求用的齿轮钢。

Description

一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺。
背景技术
齿轮箱是轨道交通列车动力传递的核心部件，承受随机动载最强烈的部件，其工作性能直接决定了轨道交通列车运行的可靠性和安全性。由于我国国土广阔，轨道交通装备面临南北温差大、运行跨度长、速度高、长时间运行等复杂多变工况，对齿轮箱及其齿轮的可靠性等性能提出了更为苛刻的要求。一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定且适应用户工艺要求的高性能齿轮渗碳钢产品，另一方面也要求齿轮厂不断优化现有工艺，采取新工艺来提高齿轮的质量。
目前，轨道交通变速箱齿轮用钢使用模铸+锻造的方式生产，生产效率低、成本高。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，其特征在于：采用连铸+连轧的生产方式替代模铸+锻造的生产方式，包括EAF冶炼→LF精炼→VD精炼→喂丝、成分微调、静搅→连铸→铸坯缓冷→加热→轧制→入坑缓冷→高温回火→矫直→剥皮→超声波探伤→成品检验→包装→标识→称重→入库，
EAF冶炼：出钢温度≥1630℃，出钢后电炉留钢量≥10吨，出钢过程中加入合成渣、硅锰合金、铝块进行预脱氧和合金化；
LF精炼：LF精炼过程中全程吹氩搅拌，进行脱氧、脱硫、去除夹杂物，并将其化学成分控制在目标范围内；
VD真空脱气：在VD工位保持氩气搅拌，破真空后按照目标过程中微调成分，吊包前氩气软吹时间在20min以上；
连铸：采用大断面连铸机进行全保护连铸，连铸拉速0.45-0.54m/min，连铸过程中使用结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌、轻压下设备，保证连铸坯成分的均匀性，连铸轻压下量≥5mm；
铸坯缓冷：入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度≥500℃，坑冷时间≥48h，出坑温度≤200℃；
钢坯加热温度：加热温度：950-1270℃，总加热时间≥300min；
开坯除磷：采用高压水除鳞，压力≥13MPa；
终轧温度：终轧温度≤1050℃；
入坑缓冷温度：入坑温度≥600℃，保温时间≥48h后可以开盖，出坑温度≤200℃；
高温回火：辊底式连续炉高温回火，高温回火温度600-700℃，保温时间≥5h。
技术效果：本发明采用连铸+连轧的生产方式替代模铸+锻造的生产方式，针对生产过程中纯净度控制问题、偏析控制问题及硬度控制问题，提出制备方法，可以制备出纯净度、组织、淬透性、晶粒度及表面质量均符合轨道交通需求用的齿轮钢。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，EAF冶炼：控制电炉终点C≥0.04％、P≤0.012％。
前所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，LF精炼：通过添加铝块使钢水中的铝含量保证Al≥0.010％，白渣保持时间≥30min。
前所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，VD真空脱气：真空度1乇以下保持15min以上。
前所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，VD真空脱气：真空处理后可吹氮气并喂Al线，保证Al含量控制在0.020％-0.050％。
前所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，连铸：过热度15-35℃，目标值20-30℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中采用EAF+LF精炼+VD真空处理冶炼，电炉出钢时控制终点碳、终点磷及出钢温度，精炼过程中全程吹氩搅拌，充分进行脱氧、脱硫去除夹杂物；
(2)本发明中在VD炉小于1.0乇的真空度下处理15分钟以上，破真空后补喂Al线控制钢中的Al含量在0.020-0.050％之间，以上措施保证钢水纯净度；
(3)本发明中连铸过程执行全保护及低过热度浇铸，同时使用结晶器电磁搅拌、末端搅拌，凝固末端采用轻压下工艺，保证连铸坯的成分均匀性；
(4)本发明中轧制过程采取高温加热、高温入坑缓冷的方式，保证得到细小均匀的组织；
(5)本发明中通过车底式退火炉对圆钢进行高温回火处理，降低棒材硬度，使棒材具有良好加工性能。
附图说明
图1为实施例奥氏体晶粒度7.0级金相图。
具体实施方式
本实施例提供的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，采用连铸+连轧的生产方式替代模铸+锻造的生产方式，包括EAF冶炼→LF精炼→VD精炼→喂丝、成分微调、静搅→连铸→铸坯缓冷→加热→轧制→入坑缓冷→高温回火→矫直→剥皮→超声波探伤→成品检验→包装→标识→称重→入库，
EAF冶炼：控制电炉终点C：0.06％、P：0.010％，出钢温度:1645℃，出钢后电炉留钢量15吨，出钢过程中加入合成渣、硅锰合金、铝块进行预脱氧和合金化；
LF精炼：通过添加铝块使钢水中的铝含量保证Al:0.030％，白渣保持时间45min，LF精炼过程中全程吹氩搅拌，进行脱氧、脱硫、去除夹杂物，并将其化学成分控制在目标范围内；
VD真空脱气：在VD工位保持氩气搅拌，真空度0.8乇保持20min，破真空后按照目标过程中微调成分，真空处理后吹氮气并喂Al线，Al含量控制在0.035％，吊包前氩气软吹时间在25min；
连铸：采用大断面连铸机进行全保护连铸，过热度33℃，连铸拉速0.48m/min，连铸过程中使用结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌、轻压下设备，保证连铸坯成分的均匀性，连铸轻压下量8mm；
铸坯缓冷：入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度650℃，坑冷时间48h，出坑温度150℃；
钢坯加热温度：加热温度：1240℃，总加热时间350min；
开坯除磷：采用高压水除鳞，压力18MPa；
终轧温度：终轧温度1020℃；
入坑缓冷温度：入坑温度615℃，保温时间48h后可以开盖，出坑温度150℃；
高温回火：辊底式连续炉高温回火，高温回火温度680℃，保温时间10h。
生产产品性能如下：
如表1，非金属夹杂物：MAX(A粗:A细)+MAX(B粗:B细)+MAX(C粗:C细)+MAX(D粗:D细)＝1.5级，纯净度高；经980℃×6h热处理后(注：热处理工艺：840℃～850℃保温1h，油淬，再经170℃～190℃保温2h，空冷)，奥氏体晶粒度为6级，如图1；J13mm淬透性为33.3HRC，符合设计要求，如表2；调质后的力学性能可满足用户要求，如表3。
表1非金属夹杂物
Figure BDA0003224595750000051
表2淬透性检验
Figure BDA0003224595750000052
表3力学性能检测
Figure BDA0003224595750000053
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，其特征在于：采用连铸+连轧的生产方式替代模铸+锻造的生产方式，包括EAF冶炼→LF精炼→VD精炼→喂丝、成分微调、静搅→连铸→铸坯缓冷→加热→轧制→入坑缓冷→高温回火→矫直→剥皮→超声波探伤→成品检验→包装→标识→称重→入库，
EAF冶炼：出钢温度≥1630℃，出钢后电炉留钢量≥10吨，出钢过程中加入合成渣、硅锰合金、铝块进行预脱氧和合金化；
LF精炼：LF精炼过程中全程吹氩搅拌，进行脱氧、脱硫、去除夹杂物，并将其化学成分控制在目标范围内；
VD真空脱气：在VD工位保持氩气搅拌，破真空后按照目标过程中微调成分，吊包前氩气软吹时间在20min以上；
连铸：采用大断面连铸机进行全保护连铸，连铸拉速0.45-0.54m/min，连铸过程中使用结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌、轻压下设备，保证连铸坯成分的均匀性，连铸轻压下量≥5mm；
铸坯缓冷：入坑缓冷，缓冷坑必须干燥，入坑温度≥500℃，坑冷时间≥48h，出坑温度≤200℃；
钢坯加热温度：加热温度：950-1270℃，总加热时间≥300min；
开坯除磷：采用高压水除鳞，压力≥13MPa；
终轧温度：终轧温度≤1050℃；
入坑缓冷温度：入坑温度≥600℃，保温时间≥48h后可以开盖，出坑温度≤200℃；
高温回火：辊底式连续炉高温回火，高温回火温度600-700℃，保温时间≥5h。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，其特征在于：所述EAF冶炼：控制电炉终点C≥0.04%、P≤0.012%。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，其特征在于：所述LF精炼：通过添加铝块使钢水中的铝含量保证Al≥0.010%，白渣保持时间≥30min。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，其特征在于：所述VD真空脱气：真空度1乇以下保持15min以上。
5.根据权利要求4所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，其特征在于：所述VD真空脱气：真空处理后可吹氮气并喂Al线，保证Al含量控制在0.020%-0.050%。
6.根据权利要求1所述的一种轨道交通用连铸齿轮钢棒材的生产工艺，其特征在于：所述连铸：过热度15-35℃，目标值20-30℃。
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