[發明專利]SCr420HB高質量汽車齒輪鋼制造方法

有效

• 申請號: 201310292852.8
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103350202A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 王志才;馮桂萍;李濤;劉金鑫;陳慶新;王海江;馬群;趙敏;薛井恒;穆立峰;趙成志;顧文濤;趙志剛
• 申請（專利權）人: 撫順特殊鋼股份有限公司
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18;B22D11/16;C21C5/52
• 代理公司: 大連智慧專利事務所 21215
• 代理人: 孫宇宏

技術領域

本發明屬于金屬材料制造領域，公開一種高質量汽車齒輪鋼制造方法，主要用于合金結構鋼SCr420HB鋼的生產。

背景技術

SCr420HB為韓國牌號，是在日本牌號SCr420H鋼基礎上提高Mn元素控制含量，并額外添加B、Nb元素，廣泛應用于韓國現代汽車變速器齒輪制造。為確保其產品的安全性，穩定性，現代汽車公司對材料質量技術指標提出更加嚴格的要求，為減少熱處理變形，減少齒輪的磨損和噪音，淬透性帶寬只有正常鋼種的30%，帶寬只有3HRC；高的潔凈度要求，氧含量≤15ppm，夾雜物按日標JIS?G0555檢驗，dB+dC≤0.05%;表面質量要求嚴格，適用于精密鍛造要求，目前尚未見國內、外文獻報道相關的有價值的冶煉、加工工藝信息和淬透性研究的信息；在國內撫順特殊鋼股份有限公司是制造SCr420HB鋼的唯一廠家，產品規格為∮20mm～∮90mm。采用連鑄連軋工藝路線，連鑄坯直接成材，易產生成分偏析和鋼材表面質量問題，難以實現淬透性帶寬不大于3HRC的技術要求，在生產中經常批量出現淬透性超出規定范圍不合格鋼材；由于SCr420HB鋼含有B、Nb元素，易形成碳、氮化物，導致鋼坯表面質量差，影響成材后的表面質量，造成鋼零件鍛造過程中產生表面缺陷，經常出現表面質量異議。

發明內容

解決上述問題應采取兩個方面的關鍵技術措施：一方面制定科學的冶煉、加工工藝，確保SCr420HB鋼能夠達到高潔凈度的冶金質量以及良好的鋼材表面質量，另一方面進行合理的化學成分設計，保證窄淬透性得到有效控制。對于SCr420HB鋼冶煉工藝的難點在于如何降低鋼中氧含量減少鋼中氧化物夾雜、在澆注過程中減少二次氧化防止鋼液污染；同時控制合理的工藝減少成分的偏析，保證窄淬透性的控制；加工工藝的難點在于如何制定合理的加熱及軋制工藝保證鋼材的表面質量；化學成分設計的難點在于如何設計成分及其配比以保證窄淬透性帶，同時提高鑄坯表面質量。

本發明公開一種SCr420HB高質量汽車齒輪鋼制造方法，目的是通過采用制訂、控制煉鋼工藝，達到降低鋼中氧含量及夾雜物的目的、達到對鋼材淬透性有重大影響的化學元素C、Mn、Cr、Ni、Mo、N窄范圍的目的；通過制定、控制加工工藝達到高鋼材表面質量的目的。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案生產規格為φ20mm～φ90mm的SCr420HB鋼材：

1.工藝路線為：超高功率電爐→LF→VD→連鑄→連續爐加熱→連軋機軋制→精整→矯直及倒棱→表面渦流探傷→包裝；其中包括煉鋼工藝、軋制工藝；

2.煉鋼工藝

⑴內控化學成分設計

SCr420HB鋼的化學成分內控標準，見表1，

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⑵電爐工藝

裝爐量65噸～70噸，爐料選用優質廢鋼、生鐵,其中廢鋼配入量20噸～40噸、生鐵配入量≥30噸；出鋼溫度T≥1660℃，終點碳按≥0.08%控制，出鋼時可以采用部分高碳合金料調成份，控制LF到位碳0.10%～0.16%；偏心低出鋼，未下氧化渣出鋼；出鋼前3min～5min降低用氧強度，增加噴碳用量，每爐300kg～400kg；鋼終脫氧加鋁1.0kg/t，電石100?kg/爐；使用優質白灰和預熔渣造渣；

⑴?LF工藝

到位按0.10％喂鋁線，后期不再喂鋁線；全程采用SiC粉+Al粒擴散脫氧，首批Al粒加入量40?kg～80kg，白渣保持時間≥30min；精煉第二次取樣后加入適量火磚調整渣系;LF精煉過程吹氮氣控制鋼中氮含量，以控制VD脫氣后氮含量在0.007%～0.015%；LF出鋼溫度T=1670℃～1690℃；

⑷VD工藝

入罐前少量扒渣，入罐后插入硼鐵，按1.5m/t喂入CaSi線；真空度≤100Pa，真空下保持時間10?min～15min，極限真空度下大氬氣攪拌，脫氣后軟吹時間≥30min，以不露鋼液面為準；出罐溫度1590℃±10℃；

⑸連鑄工藝

該鋼液相線溫度1510℃，采取結晶器電磁攪拌技術，過熱度控制15℃～40℃，拉坯速度控制在0.8?m/min～1.0m/min；進行中包吹氬操作，長水口保護+保護渣+氬氣保護澆注；連鑄坯坑冷或紅送；

3熱加工工藝

⑵?連軋工藝：

①加熱溫度如表2，

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