CN114045432A - 一种22CrMoH保淬透性齿轮钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及冶金制备制造技术领域，尤其是涉及一种22CrMoH保淬透性齿轮钢及其制备方法，包括以下质量百分比的组分，C0.20‑0.21%，Si0.20‑0.30%，Mn0.75‑0.81%，Cr1.05‑1.10%，Mo0.38‑0.40%，其余为Fe、杂质和其他合金元素；杂质含量满足P≤0.020%，S≤0.010%,Cu≤0.25%，Ti≤0.006%。齿轮钢化学成分控制范围窄，得到的齿轮钢末端淬透性稳定且窄，因此减小齿轮的磨削量，提高齿轮的咬合精度。通过齿轮钢制备方法，调控每个制备步骤，进而调控齿轮钢化学成分范围，使齿轮钢成分范围窄且稳定，得到窄淬透性带齿轮钢。

Description

一种22CrMoH保淬透性齿轮钢及其制备方法
技术领域
本申请涉及冶金制备制造技术领域，尤其是涉及一种22CrMoH保淬透性齿轮钢及其制备方法。
背景技术
保淬透性钢主要应用于汽车、工程机械及机械制造业的齿轮、齿轮轴等传动部件。齿轮钢是指可用于加工制造齿轮的钢材。
汽车行业的稳步发展，客户对齿轮钢的需求量日益增加，且对齿轮钢质量的要求也越来越严格，其中淬透性带的宽度是衡量保淬透性齿轮钢钢材质量的重要指标，因此在汽车齿轮钢的冶炼技术中，通过控制钢材淬透性带的宽度，来提高齿轮钢的性能。
针对上述中的相关技术，汽车齿轮在使用的过程中，不仅要承受较大的负荷，还要承受较大的冲击，因此齿轮的磨削量增加、咬合精度减小。
发明内容
为了减小齿轮的磨削量，增加齿轮的咬合精度，本申请提供一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法。
第一方面，本申请提供的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢，采用如下的技术方案：一种22CrMoH保淬透性齿轮钢，包括以下质量百分比的组分，C：0.20-0.21％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.75-0.81％，Cr：1.05-1.10％，Mo：0.38-0.40％，其余为Fe、杂质和其他合金元素；杂质含量满足P：≤0.020％，S：≤0.010％，Cu：≤0.25％，Ti：≤0.006％。
通过采用上述技术方案，22CrMoH的化学成分在原有的基础上进行成分控制范围收窄，并在制备的过程中精确控制，得到的齿轮钢末端淬透性稳定，并且实现了窄淬透带的控制，因此齿轮钢离散度小，减小齿轮钢热处理后的变形量，进而减小齿轮的磨削量，提高齿轮的咬合精度。
由于齿轮钢末端淬透性稳定，使晶粒细小均匀，因此提高了齿轮钢的脆断抗力，提高机械的强度，进而减小齿轮出现裂纹的可能性，增加齿轮的疲劳寿命。
另外，由于齿轮钢末端淬透性稳定，因此齿轮钢的窄淬透性带，晶粒细小均匀、带状组织级别低，纯洁度高，进而提高了齿轮的纯净度和疲劳寿命。
综上所述，由于齿轮钢化学成分控制范围变窄，得到的齿轮钢末端淬透性稳定，使齿轮钢淬透性带窄，因此减小齿轮钢变形量，齿轮的磨削量减小，进而提高齿轮的咬合精度，且增加齿轮的疲劳寿命和纯净度。
可选的，所述其他合金元素包括Al，Al在齿轮钢中的含量为Al：0.020-0.040％。
通过采用上述技术方案，通过控制齿轮钢中Al的元素含量，进而控制齿轮钢成分均匀，使齿轮钢奥氏体晶粒细小且无混晶现象。
可选的，所述杂质含量还包括T[O]：≤20ppm，T[N]：≤70ppm。
通过采用上述技术方案，通过控制齿轮钢中杂质的含量，减小杂质对齿轮钢性能的影响。
第二方面，本申请提供上述一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，采用如下的技术方案：
一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，包括以下步骤：
S1.转炉初炼：向转炉中加入铁水、废钢和生铁；采用底吹的方式供氧，全程吹氩；
S2.钢包脱氧合金化：达到终点控制要求，周转包，底吹畅通，无渣出钢，加入脱氧剂、合金，并在放钢后期加入石灰渣洗；
S3.LF精炼：LF炉中进行底吹氩气、通电造渣、调整成分、喂丝处理；
S4.真空精炼：VD炉中进行底吹控制、真空控制和软吹处理；
S5.连铸：大包采用氩封长水口，中包采用φ40mm的水口，结晶器保护渣用方坯低碳保护渣，并进行温度控制和浇注控制；
S6.轧制；
其中所述连铸过程中浇注过热度控制在15-20℃。
通过采用上述技术方案，在齿轮钢生产过程中，调节每个制备步骤中的参数，调控齿轮钢化学成分范围，得到的齿轮钢成分范围稳定且窄，得到窄淬透性带齿轮钢。在制备过程中与原制备过程相比，降低连铸中的浇注过热度，可有效减小铸坯的成分偏析程度，降低齿轮钢淬透性带带宽，增加材料的组织均匀性，使带状组织控制级别低。
可选的，步骤S1中所述转炉初炼的放钢终点控制为，高拉补吹C≥0.08，P≤0.015％，出钢温度≥1640℃；步骤S3中所述LF精炼的LF炉进站温度为≥1530℃，吊包温度1620-1630℃，液相线1510℃；步骤S4中所述VD炉进行抽真空保持15分钟以上的软吹搅拌。
通过采用上述技术方案，在齿轮钢制备的过程中，由于通过控制转炉初炼的放钢终点、升高LF精炼温度和增加VD炉软吹搅拌时间，因此减小齿轮钢中S、P和Cu等残余元素的含量，降低高倍夹杂，齿轮钢成分控制范围变窄，减小齿轮钢淬透性带带宽，进而增加了齿轮钢的纯净度。
可选的，步骤S5中所述连铸采用全程保护浇注和等离子加热。
通过采用上述技术方案，在连铸过程中，采用全程保护浇注，且用等离子加热控制浇注过热度，以此减小钢水二次氧化，提高钢材的洁净度，进而提高钢材的纯净度。
可选的，步骤S2的所述脱氧剂为铝，每吨钢水加入所述铝的用量为1.0-1.5kg。
通过采用上述技术方案，脱氧剂采用铝块，可有效的降低钢水中的氧含量，且在使用过程中不会引入其他杂质，因此提高了齿轮钢的疲劳寿命，同时保证了齿轮钢有较高的合格率。
可选的，步骤S2中加入所述脱氧剂后，在步骤S3中进行所述喂丝处理，通过喂丝机向钢包中每秒为喂铁钙线1.31-2.18kg，进行软吹8-10min以上。
通过采用上述技术方案，用脱氧剂铝块脱氧后，产生Al2O3链状夹杂物。在钢水中加入一定量的钙后，对Al2O3链状夹杂物进行了改性，改性后Al2O3夹杂物的密度比钢水密度小，Al2O3夹杂物在炼钢连铸温度下呈液态，就可以使大量的这类脱氧产物在进入中间包之前从钢液中上浮去除，不仅可以减轻中间包水口堵塞问题保证连铸顺利进行，而且可以增加钢材的纯净度，改善钢材的质量。
可选的，步骤S3中，LF精炼过程中铝与氮的摩尔含量之间的比例是(2-3)：1，钛与氮的摩尔含量之间的比例是(1-2):1。
通过采用上述技术方案，在制备齿轮钢的过程中，通过控制钢水中残余Al、Ti和N的比例，细化晶粒,并且控制成分均匀,使奥氏体晶粒细小且无混晶现象。
奥氏体晶粒度使齿轮渗碳热处理晶粒长大趋势小，稳定齿轮钢末端淬透性，晶粒细小均匀，因此减小热处理后齿轮形变的可能性，进而提高齿轮的脆断抗力。
综上所述，通过控制钢水中残余Al、Ti和N的比例，减小齿轮钢的奥氏体晶粒，稳定齿轮钢末端淬透性，增加齿轮的脆断抗力。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过设计齿轮钢窄化学成分范围，由于齿轮钢化学成分控制范围窄，得到的齿轮钢末端淬透性稳定且窄，因此减小齿轮的磨削量，提高齿轮的咬合精度，且增加齿轮的疲劳寿命和纯净度；
2.通过设计齿轮钢制备方法，在齿轮钢生产过程中，在齿轮钢生产过程中，调节每个制备步骤中的参数，调控齿轮钢化学成分范围，得到的齿轮钢成分范围稳定且窄，得到窄淬透性带齿轮钢；
3.通过控制钢水中残余Al、Ti和N的比例，减小齿轮钢的奥氏体晶粒，稳定齿轮钢末端淬透性，增加齿轮的脆断抗力。
具体实施方式
实施例1
一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，包括一下步骤：
S1.转炉初炼：向转炉中加入铁水、废钢和生铁；进入转炉的铁水，采用底吹的方式供氧，氧压1.0Mpa，全程吹氩8min；造渣碱度控制在3.0；
放钢终点控制：高拉补吹，C控制在0.08％，P：0.015％，出钢温度1640℃；
S2.钢包脱氧合金化：达到终点控制要求，正常周转包，干净、烘烤合格、底吹畅通，中修包、小修包周转3次方可投入使用，无渣出钢，每吨钢水中加入铝块1.5kg；按顺序依次在每吨钢水加入人造石墨1kg、硅锰13.45kg、硅铁1.21kg、低碳铬铁9.2kg、钼铁6.73kg，并在出钢过程中往钢包里加入石灰渣洗，每吨钢水中加入的石灰量为3kg；
S3.LF精炼：LF炉进站温度为1530℃，吊包温度为1620℃，液相线温度为1510℃；LF炉中进行底吹氩气、通电造渣、调整成分、喂丝处理；
底吹控制：在线底吹氩气：出钢过程吹Ar流量100L/min，Ar压力0.3Mpa；造渣过程吹氩气：第一次通电过程流量为250L/min，第二次通电过程氩气流量50L/min，Ar压力0.3Mpa；软吹过程吹氩气：软吹11min，软吹过程中观察钢包内液面情况，控制好流量大小，以钢水不裸露为宜；
通电造渣：化渣采用6级电压、电流25000A，送电加热造渣10min，测温、取样；再次通电采用4级电压，电流30000A，加入石灰，石灰的加入量分2批加入，第一批加入400kg，第二批加入200kg，再根据炉渣的流动性适当补加萤石；根据炉渣渣量，调整碱度，每吨钢水中总渣量为10㎏，碱度控制在3.0，白渣保持10min，FeO：0.4％；渣面脱氧采用碳化硅、电石，每批加入量5kg，少加勤加，每吨钢水电石加入总量为0.99kg；
调整成分：第一次通完电成分均匀后取样，化验结果出来后按目标成分进行调整，调成份后适当提高底吹流量，严禁多次调整成分；
喂丝处理：出战前成分、温度达到工艺要求后，通过喂丝机向钢包中每秒喂铁钙线1.31kg，周期为50min；
S4.真空精炼：VD炉进站温度为1630℃，吊包温度为1575℃，液相线温度为1510℃；
底吹控制：钢包进VD炉后，吹Ar流量200L/min，压力0.4Mpa，保证钢水不裸露，测温、取样；合盖真空脱气处理，氩气流量12Nm3/h，压力0.6MPa；
真空控制：真空度达到0.067kPa以下后保持15min，总真空时间控制在20min，真空处理前期氩气压力0.5MPa，真空处理后期氩气压力0.3MPa；
软吹处理：待真空完毕后，吹氩弱搅拌15min后吊包，加碳化稻壳覆盖全渣面2袋，周期50min；
S5.连铸：中包必须干净无杂物，开浇前进行氩气置换吹扫；大包采用氩封长水口，浸入水口采用φ40mm；结晶器保护渣用方坯低碳保护渣，要求干燥、洁净；
温度控制：吊包温度1575℃，中包温度1540℃，液相线1510℃，等离子感应加热开启；浇注控制：铸坯规格：350mm×400mm；采用全保护浇注，拉速0.43m/min，开机/热换0.38m/min，结晶器水流量为185m3/h，二冷水比水量0.18L/㎏；结晶器电磁单向搅拌2Hz、260A，末端电磁双向搅拌8Hz、400A；等离子加热控制浇注过热度为20℃；中间包钢水液面高度300mm；上下炉连接转包浇钢时，中间包液面高度400mm；停浇时中间包液面高度250mm；采用全保护浇注，中包开浇后中包钢液到2/3高度时加入240kg中包覆盖剂，再加入70kg稻壳；连铸坯热装；
S6.轧制，把轧钢棒材轧制成直径为40mm圆的棒材。
实施例2
S1.转炉初炼：向转炉中加入铁水、废钢和生铁；进入转炉的铁水，采用底吹的方式供氧，氧压1.1Mpa，全程吹氩9min；造渣碱度控制在3.8；
放钢终点控制：高拉补吹，C控制在0.09％，P：0.013％，出钢温度1650℃；
S2.钢包脱氧合金化：达到终点控制要求，正常周转包，干净、烘烤合格、底吹畅通，中修包、小修包周转4次方可投入使用，无渣出钢，每吨钢水中加入铝块1.0kg；按顺序依次在每吨钢水加入人造石墨1kg、硅锰13.45kg、硅铁1.21kg、低碳铬铁9.2kg、钼铁6.73kg，并在出钢过程中往钢包里加入石灰渣洗，每吨钢水中加入的石灰量为3kg；
S3.LF精炼：LF炉进站温度为1550℃，吊包温度为1630℃，液相线温度为1510℃；LF炉中进行底吹氩气、通电造渣、调整成分、喂丝处理；
底吹控制：在线底吹氩气：出钢过程吹Ar流量150L/min，Ar压力0.4Mpa；造渣过程吹氩气：第一次通电过程流量为350L/min，第二次通电过程氩气流量100L/min，Ar压力0.4Mpa；软吹过程吹氩气：软吹12min，软吹过程中观察钢包内液面情况，控制好流量大小，以钢水不裸露为宜；
通电造渣：化渣采用6级电压、电流35000A，送电加热造渣10min，测温、取样；再次通电采用4级电压，电流35000A，加入石灰，石灰的加入量为加3批，第一批加入200kg，第二批加入360kg，第三批加入120kg，再根据炉渣的流动性适当补加萤石；根据炉渣渣量，调整碱度，每吨钢水中总渣量11㎏/吨钢，碱度控制在4.0，白渣保持11min以上，FeO：0.35％；渣面脱氧采用碳化硅、电石，每批加入量10kg，少加勤加，每吨钢水电石加入总量为0.99kg；调整成分：第一次通完电成分均匀后取样，化验结果出来后按目标成分进行调整，调成份后适当提高底吹流量，严禁多次调整成分；
喂丝处理：出战前成分、温度达到工艺要求后，通过喂丝机向钢包中每秒喂铁钙线2.18kg，周期为50min；
S4.真空精炼：VD炉进站温度为1620℃，吊包温度为1565℃，液相线温度为1510℃；
底吹控制：钢包进VD炉后，吹Ar流量100L/min，压力0.3Mpa，保证钢水不裸露，测温、取样；合盖真空脱气处理，氩气流量7Nm3/h，压力0.4MPa；
真空控制：真空度达到0.067kPa以下后保持16min，总真空时间控制在22min，真空处理前期氩气压力0.4MPa，真空处理后期氩气压力0.2MPa；
软吹处理：待真空完毕后，吹氩弱搅拌17min后吊包，加碳化稻壳覆盖全渣面3袋，周期50min；
S5.连铸：中包必须干净无杂物，开浇前进行氩气置换吹扫；大包采用氩封长水口，浸入水口采用φ40mm；结晶器保护渣用方坯低碳保护渣，要求干燥、洁净；
温度控制：吊包温度1565℃，中包温度1540℃，液相线1510℃，等离子感应加热开启；浇注控制：铸坯规格：350mm×400mm；采用全保护浇注，拉速0.43m/min，开机/热换0.38m/min，结晶器水流量为180m3/h，二冷水比水量0.18L/㎏；结晶器电磁单向搅拌2Hz、260A，末端电磁双向搅拌8Hz、400A；等离子加热控制浇注过热度为15℃；中间包钢水液面高度310mm；上下炉连接转包浇钢时，中间包液面高度410mm；停浇时中间包液面高度265mm；采用全保护浇注，中包开浇后中包钢液到2/3高度时加入240kg中包覆盖剂，再加入70kg稻壳；连铸坯热装；
S6.轧制，把轧钢棒材轧制成直径为110mm圆的棒材。
实施例3
S1.转炉初炼：向转炉中加入铁水、废钢和生铁；进入转炉的铁，采用底吹的方式供氧，氧压1.2Mpa，全程吹氩8.3min；造渣碱度控制在3.15；
放钢终点控制：高拉补吹，C控制在0.1％，P：0.012％，出钢温度1665℃；
S2.钢包脱氧合金化：达到终点控制要求，正常周转包，干净、烘烤合格、底吹畅通，中修包、小修包周转4次方可投入使用，无渣出钢，每吨钢水中加入铝块1.15kg；按顺序依次在每吨钢水加入人造石墨1kg、硅锰13.45kg、硅铁1.21kg、低碳铬铁9.2kg、钼铁6.73kg，并在出钢过程中往钢包里加入石灰渣洗，每吨钢水中加入的石灰量为3kg；
S3.LF精炼：LF炉进站温度为1555℃，吊包温度为1628℃，液相线温度为1510℃；LF炉中进行底吹氩气、通电造渣、调整成分、喂丝处理；
底吹控制：在线底吹氩气：出钢过程吹Ar流量140L/min，Ar压力0.375Mpa；造渣过程吹氩气：第一次通电过程流量为315L/min，第二次通电过程氩气流量85L/min，Ar压力0.385Mpa；软吹过程吹氩气：软吹13min，软吹过程中观察钢包内液面情况，控制好流量大小，以钢水不裸露为宜；
通电造渣：化渣采用6级电压、电流32000A，送电加热造渣10min，测温、取样；再次通电采用4级电压，电流34000A，加入石灰，石灰的加入量为加3批，第一批加入230kg，第二批加入400kg，第三批加入130kg，再根据炉渣的流动性适当补加萤石；根据炉渣渣量，调整碱度，每吨钢水中总渣量12㎏/吨钢，碱度控制在3.7，白渣保持12min以上，FeO：0.30％；渣面脱氧采用碳化硅、电石，每批加入量9kg，少加勤加，每吨钢水电石加入总量为1kg；调整成分：第一次通完电成分均匀后取样，化验结果出来后按目标成分进行调整，调成份后适当提高底吹流量，严禁多次调整成分；
喂丝处理：出战前成分、温度达到工艺要求后，通过喂丝机向钢包中每秒喂铁钙线1.73kg，周期为50min；
S4.真空精炼：VD炉进站温度为1623℃，吊包温度为1567℃，液相线温度为1510℃；
底吹控制：钢包进VD炉后，吹Ar流量110L/min，压力0.32Mpa，保证钢水不裸露，测温、取样；合盖真空脱气处理，氩气流量8Nm3/h，压力0.46MPa；
真空控制：真空度达到0.067kPa以下后保持17min，总真空时间控制在23min，真空处理前期氩气压力0.43MPa，真空处理后期氩气压力0.23MPa；
软吹处理：待真空完毕后，吹氩弱搅拌18min后吊包，加碳化稻壳覆盖全渣面3袋，周期50min；
S5.连铸：中包必须干净无杂物，开浇前进行氩气置换吹扫；大包采用氩封长水口，浸入水口采用φ40mm；结晶器保护渣用方坯低碳保护渣，要求干燥、洁净；
温度控制：吊包温度1567℃，中包温度1538℃，液相线1510℃，等离子感应加热开启；浇注控制：铸坯规格：350mm×400mm；采用全保护浇注，拉速0.43m/min，开机/热换0.38m/min，结晶器水流量为180m3/h，二冷水比水量0.18L/㎏；结晶器电磁单向搅拌2Hz、260A，末端电磁双向搅拌8Hz、400A；等离子加热控制浇注过热度为16.5℃；中间包钢水液面高度330mm；上下炉连接转包浇钢时，中间包液面高度420mm；停浇时中间包液面高度270mm；采用全保护浇注，中包开浇后中包钢液到2/3高度时加入240kg中包覆盖剂，再加入70kg稻壳；连铸坯热装；
S6.轧制，把轧钢棒材轧制成直径为90mm圆的棒材。
实施例4
S1.转炉初炼：向转炉中加入铁水、废钢和生铁；进入转炉的铁水，采用底吹的方式供氧，氧压1.2Mpa，全程吹氩8.8min；造渣碱度控制在3.7；
放钢终点控制：高拉补吹，C控制在0.1％，P：0.012％，出钢温度1665℃；
S2.钢包脱氧合金化：达到终点控制要求，正常周转包，干净、烘烤合格、底吹畅通，中修包、小修包周转4次方可投入使用，无渣出钢，每吨钢水中加入铝块1.15kg；按顺序依次在每吨钢水加入人造石墨1kg、硅锰13.45kg、硅铁1.21kg、低碳铬铁9.2kg、钼铁6.73kg，并在出钢过程中往钢包里加入石灰渣洗，每吨钢水中加入的石灰量为3kg；
S3.LF精炼：LF炉进站温度为1555℃，吊包温度为1623℃，液相线温度为1510℃；LF炉中进行底吹氩气、通电造渣、调整成分、喂丝处理；
底吹控制：在线底吹氩气：出钢过程吹Ar流量119L/min，Ar压力0.33Mpa；造渣过程吹氩气：第一次通电过程流量为285L/min，第二次通电过程氩气流量68L/min，Ar压力0.336Mpa；软吹过程吹氩气：软吹13min，软吹过程中观察钢包内液面情况，控制好流量大小，以钢水不裸露为宜；
通电造渣：化渣采用6级电压、电流27000A，送电加热造渣10min，测温、取样；再次通电采用4级电压，电流32000A，加入石灰，石灰的加入量为加3批，第一批加入230kg，第二批加入400kg，第三批加入130kg，再根据炉渣的流动性适当补加萤石；根据炉渣渣量，调整碱度，每吨钢水中总渣量12㎏/吨钢，碱度控制在3.2，白渣保持12min以上，FeO：0.30％；渣面脱氧采用碳化硅、电石，每批加入量6.5kg，少加勤加，每吨钢水电石加入总量为1kg；调整成分：第一次通完电成分均匀后取样，化验结果出来后按目标成分进行调整，调成份后适当提高底吹流量，严禁多次调整成分；
喂丝处理：出战前成分、温度达到工艺要求后，通过喂丝机向钢包中每秒喂铁钙线1.73kg，周期为50min；
S4.真空精炼：VD炉进站温度为1627℃，吊包温度为1573℃，液相线温度为1510℃；
底吹控制：钢包进VD炉后，吹Ar流量180L/min，压力0.375Mpa，保证钢水不裸露，测温、取样；合盖真空脱气处理，氩气流量8Nm3/h，压力0.55MPa；
真空控制：真空度达到0.067kPa以下后保持17min，总真空时间控制在23min，真空处理前期氩气压力0.485MPa，真空处理后期氩气压力0.287MPa；
软吹处理：待真空完毕后，吹氩弱搅拌18min后吊包，加碳化稻壳覆盖全渣面4袋，周期50min；
S5.连铸：中包必须干净无杂物，开浇前进行氩气置换吹扫；大包采用氩封长水口，浸入水口采用φ40mm；结晶器保护渣用方坯低碳保护渣，要求干燥、洁净；
温度控制：吊包温度1571℃；中包温度1533℃，液相线1510℃，等离子感应加热开启；浇注控制：铸坯规格：350mm×400mm；采用全保护浇注，拉速0.43m/min，开机/热换0.38m/min，结晶器水流量为180m3/h，二冷水比水量0.18L/㎏；结晶器电磁单向搅拌2Hz、260A，末端电磁双向搅拌8Hz、400A；等离子加热控制浇注过热度为17.5℃；中间包钢水液面高度330mm；上下炉连接转包浇钢时，中间包液面高度420mm；停浇时中间包液面高度270mm；采用全保护浇注，中包开浇后中包钢液到2/3高度时加入240kg中包覆盖剂，再加入70kg稻壳；连铸坯热装；
S6.轧制，把轧钢棒材轧制成直径为50mm圆的棒材。
实施例5
S1.转炉初炼：向转炉中加入铁水、废钢和生铁；进入转炉的铁水，采用底吹的方式供氧，氧压1.2Mpa，全程吹氩8.55min；造渣碱度控制在3.47；
放钢终点控制：高拉补吹，C控制在0.1％，P：0.012％，出钢温度1665℃；
S2.钢包脱氧合金化：达到终点控制要求，正常周转包，干净、烘烤合格、底吹畅通，中修包、小修包周转4次方可投入使用，无渣出钢，每吨钢水中加入铝块1.27kg；按顺序依次在每吨钢水加入人造石墨1kg、硅锰13.45kg、硅铁1.21kg、低碳铬铁9.2kg、钼铁6.73kg，并在出钢过程中往钢包里加入石灰渣洗，每吨钢水中加入的石灰量为3kg；
S3.LF精炼：LF炉进站温度为1555℃，吊包温度为1626℃，液相线温度为1510℃；LF炉中进行底吹氩气、通电造渣、调整成分、喂丝处理；
底吹控制：在线底吹氩气：出钢过程吹Ar流量123L/min，Ar压力0.35Mpa；造渣过程吹氩气：第一次通电过程流量为298L/min，第二次通电过程氩气流量76L/min，Ar压力0.355Mpa；软吹过程吹氩气：软吹13min，软吹过程中观察钢包内液面情况，控制好流量大小，以钢水不裸露为宜；
通电造渣：化渣采用6级电压、电流29000A，送电加热造渣10min，测温、取样；再次通电采用4级电压，电流33000A，加入石灰，石灰的加入量为加3批，第一批加入230kg，第二批加入400kg，第三批加入130kg，再根据炉渣的流动性适当补加萤石；根据炉渣渣量，调整碱度，每吨钢水中总渣量12㎏，碱度控制在3.5，白渣保持12min以上，FeO：0.30％；渣面脱氧采用碳化硅、电石，每批加入量7.6kg，少加勤加，每吨钢水电石加入总量为1kg；
调整成分：第一次通完电成分均匀后取样，化验结果出来后按目标成分进行调整，调成份后适当提高底吹流量，严禁多次调整成分；
喂丝处理：出战前成分、温度达到工艺要求后，通过喂丝机向钢包中每秒喂铁钙线1.73kg，周期为50min；
S4.真空精炼：VD炉进站温度为1626℃，吊包温度为1571℃，液相线温度为1510℃；
底吹控制：钢包进VD炉后，吹Ar流量156L/min，压力0.35Mpa，保证钢水不裸露，测温、取样；合盖真空脱气处理，氩气流量8.9Nm3/h，压力0.51MPa；
真空控制：真空度达到0.067kPa以下后保持17min，总真空时间控制在23min，真空处理前期氩气压力0.53MPa，真空处理后期氩气压力0.251MPa；
软吹处理：待真空完毕后，吹氩弱搅拌18min后吊包，加碳化稻壳覆盖全渣面3袋，周期50min；
S5.连铸：中包必须干净无杂物，开浇前进行氩气置换吹扫；大包采用氩封长水口，浸入水口采用φ40mm；结晶器保护渣用方坯低碳保护渣，要求干燥、洁净；
温度控制：吊包温度1569℃；中包温度1535℃，液相线1510℃，等离子感应加热开启；浇注控制：铸坯规格：350mm×400mm；采用全保护浇注，拉速0.43m/min，开机/热换0.38m/min，结晶器水流量为182m3/h，二冷水比水量0.18L/㎏；结晶器电磁单向搅拌2Hz、260A，末端电磁双向搅拌8Hz、400A；等离子加热控制浇注过热度为17.5℃；中间包钢水液面高度330mm；上下炉连接转包浇钢时，中间包液面高度420mm；停浇时中间包液面高度270mm；采用全保护浇注，中包开浇后中包钢液到2/3高度时加入240kg中包覆盖剂，再加入70kg稻壳；连铸坯热装；
S6.轧制，把轧钢棒材轧制成直径为73mm圆的棒材。
对比例1
采用现有的22CrMoH齿轮钢，化学成分为，C：0.18％，Si：0.31％，Mn：0.70％，P：0.030％，S：0.015％，Cr：1.15％，Mo：0.36％，Al：0.015％，Ti：0.008％，B：0.0005％，V：0.007％，T[O]：21ppm，T[N]：75ppm，Ni：0.3％，Cu：0.3％，其余为Fe和不可避免的杂质。
性能检测
参照GB/T5216-2014标准检测本申请实施例1-5和对比例1制备得到的齿轮钢末端淬透性、低倍组织、高倍组织和有害残余成分检测。
对齿轮钢进行成分检测，其满足成分要求则记为1，不满足成分要求的记为0，成分要求为，C：0.20-0.21％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.75-0.81％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Cr：1.05-1.10％，Mo：0.38-0.40％，Al：0.020-0.040％，Ti：≤0.006％，B：≤0.0003％，V：≤0.006％，T[O]：≤20ppm，T[N]：≤70ppm，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质。
表1齿轮钢末端淬透性检测
Figure BDA0003330345110000111
从表1可以看出，本申请实施例1-5齿轮钢的淬透性优于对比例1，且实施例1-5齿轮钢的淬透性带窄且稳定。实施例1-5由上述制备方法制得的齿轮钢，符合成分要求。
表2高倍组织检测
Figure BDA0003330345110000112
表3低倍组织检测
Figure BDA0003330345110000113
表4有害残余成分检测
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
P，％ 0.02 0.019 0.015 0.011 0.007 0.027
S，％ 0.015 0.011 0.013 0.009 0.005 0.02
Cu，％ 0.2 0.15 0.13 0.16 0.09 0.25
从表2-4可以看出，与对比例1相比，本申请实施例1-5的齿轮钢夹杂物级别低，低倍组织良好，晶粒度高，晶粒细小，组织均匀，成分偏析偏析小，带状组织级别低，且齿轮钢有害成分掺杂少，因此制备的齿轮钢纯洁度高和疲劳寿命长。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种22CrMoH保淬透性齿轮钢，其特征在于，包括以下质量百分比的组分，C：0.20-0.21%，Si：0.20-0.30%，Mn：0.75-0.81%，Cr：1.05-1.10%，Mo：0.38-0.40%，其余为Fe、杂质和其他合金元素；
杂质含量满足P：≤0.020%，S：≤0.010%,Cu：≤0.25%，Ti：≤0.006%。
2.根据权利要求1所述的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢，其特征在于，所述其他合金元素包括Al，Al在齿轮钢中的含量为Al：0.020-0.040%。
3.根据权利要求1所述的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢，其特征在于，所述杂质含量还包括T[O]：≤20ppm，T[N]：≤70ppm。
4.一种权利要求1-3任一所述22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.转炉初炼：向转炉中加入铁水、废钢和生铁；采用底吹的方式供氧，全程吹氩；
S2.钢包脱氧合金化：达到终点控制要求，周转包，底吹畅通，无渣出钢，加入脱氧剂、合金，并在放钢后期加入石灰渣洗；
S3.LF精炼：LF炉中进行底吹氩气、通电造渣、调整成分、喂丝处理；
S4.真空精炼：VD炉中进行底吹控制、真空控制和软吹处理；
S5.连铸：大包采用氩封长水口，中包采用φ40mm的水口，结晶器保护渣用方坯低碳保护渣，并进行温度控制和浇注控制；
S6.轧制；
其中所述连铸过程中浇注过热度控制在15-20℃。
5.根据权利要求4所述的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述转炉初炼的放钢终点控制为，高拉补吹C≥0.08%，P≤0.015%，出钢温度≥1640℃；步骤S3中所述LF精炼的LF炉进站温度为≥1530℃，吊包温度1620-1630℃，液相线1510℃；步骤S4中所述VD炉进行抽真空保持15分钟以上的软吹搅拌。
6.根据权利要求4所述的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，其特征在于：步骤S5中所述连铸采用全程保护浇注和等离子加热。
7.根据权利要求4所述的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，其特征在于：步骤S2的所述脱氧剂为铝，每吨钢水加入所述铝的用量为1.0-1.5kg。
8.根据权利要求7所述的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，其特征在于，步骤S2中加入所述脱氧剂后，在步骤S3中进行所述喂丝处理，通过喂丝机向钢包中每秒为喂铁钙线1.31-2.18kg，进行软吹8-10min以上。
9.根据权利要求4所述的一种22CrMoH保淬透性齿轮钢的制备方法，其特征在于，步骤S3中，LF精炼过程中铝与氮的摩尔含量之间的比例是（2-3）：1，钛与氮的摩尔含量之间的比例是（1-2）:1。
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