低Ti齒輪鋼生產方法

2024-01-30 20:21:15

專利名稱：：低Ti齒輪鋼生產方法
技術領域：
：本發明屬於冶金領域，涉及冶金行業合金鋼的冶煉方法，尤其涉及齒輪鋼的冶煉生產方法。技術背景CrMnTi齒輪鋼作為我國齒輪鋼傳統老產品，50年代由前蘇聯推薦使用，靠Ti元素細化晶粒，在冶金、齒輪加工和熱處理等方面國內生產工藝成熟、穩定。生產該鋼種國內主要採用電爐(或轉爐)粗煉、LF(VD)精煉、模注或連鑄、軋制的流程，基本上具有較好的冶煉、軋制、檢驗設備和手段，產品主要性能指標如淬透性、屈服強度、晶粒度、氧含量等性能指標均能滿足標準要求。CN1046353公開了齒輪鋼熱處理工藝方法，屬於金屬材料熱處理工藝
技術領域：
。CN1554791公開了一種提高齒輪鋼的淬透性與熱加工性能的方法，其特徵是在電爐冶煉過程中，控制鋼水中的P含量，電爐出鋼時，鋼水中的P^).017X，在鋼包精煉爐精煉過程中加入磷鐵合金調整鋼水中P的含量，使成品鋼中P的含量在0.018-0.026%，在鋼包精煉爐精煉的齒輪鋼成品鋼中，合金元素的含量為齒輪鋼標準的中下限。提高齒輪鋼的淬透性與熱加工性能的方法有效地提高了齒輪鋼的淬透性，離開淬火端9mm處的HRC可提高1-10;有效地提高了齒輪鋼的熱加工性能，把齒輪鋼在鍛造、熱處理、熱加工過程中的開裂比例減少20-40%。目前，GB/T5216-200420CrMnTiH的標準如下(l)化學成分(質量分數)/%tableseeoriginaldocumentpage3注殘餘元素S、P、Ni、Cu含量按GB/T5216-2004標準中優質合金結構鋼要求。(2)低倍組織酸浸橫截面試片上不允許有肉眼可見的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點。酸浸低倍組織應符合下列要求類別一般疏鬆中心疏鬆偏析級別53.0(3)非金屬夾雜1吻合格級別按下歹l要求tableseeoriginaldocumentpage3(4)晶粒度鋼的奧氏體晶粒度應不粗於5級。(5)末端淬透性熱處理工藝900°C920°C正火+880。C土5°C淬火;鋼的末端淬透性應符合下列要求.-末端淬透性J9J153042223
發明內容本發明針對現有技術的不足，提供一種低Ti齒輪鋼及其製備方法。本發明改變了齒輪鋼，主要是20CrMnTi鋼的碳氮共滲溫度和時間。本發明提供一種低Ti齒輪鋼，其特徵在於其組成按重量百分數為C:0.170.23%，Si:0.170.37%，Mn:0.81.15%，S《0.035%，P《0.035%，Cr:1.01.35%，Ti:0.010.038%，30PPM^[N]^120PPM，O520PPM,餘為Fe和不可避免的雜質。優選的，提供一種低Ti齒輪鋼，其特徵在於其組成按重量百分數為-C:0.180.21%，Si:0.190.30%，Mn:0.91.05%，S《0.025%，P《0.025%，Cr:1.21.30%，Ti:0.020.03%，30PPMS[N]S120PPM，OS20PPM，餘為Fe和不可避免的雜質。本發明提供低Ti齒輪鋼的生產方法包括電爐或轉爐初煉一LF精煉一真空爐對精煉鋼液處理—全保護連鑄一軋製成材；其特徵在於首先在初煉爐進行初煉鋼液的熔化，在1600'C165(TC範圍內出鋼並添加合成渣；其次在鋼包精煉爐進行鋼液的精煉，降低鋼液中[O]、[S]、夾雜物含量，控制溫度在152(TC163(TC、冶煉時間在3050min出鋼；然後在真空爐上對精煉鋼液進行真空處理，真空度小於140Pa，真空時間為1530min，鋼包底部吹入氬氣；最後在全保護狀態下進行連鑄、軋製成材。優選的，連鑄控制氣霧冷卻、結晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌，中包溫度1500155(TC，拉速為0.51.0m/min;所述全保護狀態為(l)鋼水包至中間包注流的大包長水口保護澆注；(2)中間包液面的覆蓋劑保護；(3)中間包至結晶器注流的浸入式水口保護澆注；(4)結晶器液面的保護渣。本發明技術方案的優點在於通過研究不同的鋼液成分和精煉工藝對鑄坯凝固組織的影響及不同的連鑄工藝因素(主要為過熱度、拉速和二冷制度)對連鑄坯凝固組織的影響，以及與TiN夾雜物形成的相關性，有效控制TiN顆粒的大小。通過在精煉過程中嚴格控制[O]、[Al]、[N]、[Ti]以及連鑄過程中控制冷卻工藝，使得氮、鈦元素在凝固過程中晶體前沿液相中得不到高濃度的富集，使其在凝固過程中以彌散小顆粒析出和分布，並作為晶體生長過程的非均質形核核心，可以有效的細化凝固組織，減輕連鑄坯宏觀偏析。本發明專利生產的CrMnTi齒輪鋼具有高的純潔度，鋼中的11含量控制在0.01%0.038%，這樣即能達到控制CrMnTi齒輪鋼在滲碳溫度下晶粒不長大，減少夾雜，提高鋼質的目的，同時有利於提高齒輪的疲勞壽命。具體實施例方式(1)初煉在電爐或轉爐內，使爐料熔化變成160(TC165(rC鋼液，在冶煉過程中通過控制終點碳50.13%，有效控制S30PPm、[N]S80PPm，在出鋼過程中添加合成渣，儘快形成合理的渣系。所述合理的渣系的成份為A1203:12~24%，CaO:42~55%，Si02:10~20%，MgO:6~14%，CaF:2~6%。(2)精煉在鋼包精煉爐通過使用合理的渣系，降低鋼液中[O]、[S]、夾雜物含量，在精煉過程種嚴格控制[O]Sl5PPm、[Al]:0.0200.055%、[N]，PPm、[Ti]:0.010.038%含量;控制溫度在152(TC163(TC、冶煉時間在3050min出鋼，以控制TiN形成時間及形態；(3)真空爐對精煉鋼液處理在真空爐上對精煉鋼液進行真空處理，真空度小於140Pa，真空時間為1530min，鋼包底部吹入氬氣；(4)連鑄通過控制氣霧冷卻、結晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌(M+F電攪)等有效手段以獲得高的等軸晶比例、細化凝固組織，保證TiN的析出彌散分布。連鑄中包溫度15001550。C，拉速為0.51.0m/min。連鑄在全保護狀態下進行，所述全保護狀態為(1)鋼水包至中間包注流的大包長水口保護澆注；(2)中間包液面的覆蓋劑保護；(3)中間包至結晶器注流的浸入式水口保護澆注；(4)結晶器液面的保護渣。齒輪鋼實施例的化學成分和生產的工藝參數見表1和表2。表l齒輪鋼實施例化學成分(重量，％)試樣編號CSiMnCrSPTitableseeoriginaldocumentpage5對實施例1的齒輪鋼的物理特性進行檢驗。根據GB/T225方法測定Cr-Mn-Ti齒輪鋼的淬透性和機械性能，根據GB/T13299方法進行Cr-Mn-Ti齒輪鋼的高倍檢驗；測定結果見表3。表3鋼的物理特性tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一種\低Ti齒輪鋼，其特徵在於其組成按重量百分數為C0.18～0.21％，Si0.19～0.30％，Mn0.9～1.05％，S≤0.025％，P≤0.025％，Cr1.2～1.30％，Ti0.02～0.03％，O≤20PPM，30PPM≤[N]≤120PPM，餘為Fe和不可避免的雜質。2、如權利要求1所述的低Ti齒輪鋼的生產方法包括電爐或轉爐初煉一LF精煉一真空爐對精煉鋼液處理一全保護連鑄一軋製成材；其特徵在於首先在初煉爐進行初煉鋼液的熔化，在1600'C165(TC範圍內出鋼並添加合成渣；其次在鋼包精煉爐進行鋼液的精煉，降低鋼液中[O]、[S]、夾雜物含量，控制溫度在1520'C163(TC、冶煉時間在3050min出鋼；然後在真空爐上對精煉鋼液進行真空處理，真空度小於140Pa，真空時間為1530min，鋼包底部吹入氬氣；最後在全保護狀態下進行連鑄、軋製成材。3、如權利要求3所述的低Ti齒輪鋼的生產方法，其特徵在於，連鑄控制氣霧冷卻、結晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌，中包溫度15001550'C，拉速為0.51.0m/min。全文摘要一種用於冶金行業的低Ti齒輪鋼及其生產方法，其組成按重量百分數為C0.17～0.23％，Si0.17～0.37％，Mn0.8～1.15％，S≤0.035％，P≤0.035％，Cr1.0～1.35％，Ti0.01～0.038％，O≤20PPM，30PPM≤[N]≤120PPM，餘為Fe和不可避免的雜質。其生產方法包括電爐或轉爐初煉—LF精煉—真空爐對精煉鋼液處理—全保護連鑄—軋製成材。本發明生產的CrMnTi齒輪鋼具有高的純潔度，鋼中的Ti含量控制在0.01％～0.038％，這樣即能達到控制CrMnTi齒輪鋼在滲碳溫度下晶粒不長大，減少夾雜，提高鋼質的目的，同時有利於提高齒輪的疲勞壽命。文檔編號C21C7/10GK101255531SQ20081001487公開日2008年9月3日申請日期2008年3月26日優先權日2008年3月26日發明者進孫,偉張,張利平,張海霞,猛李,杜顯彬,申景霞,翟正龍,董傑吉,許榮昌,閆志華申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司