[發明專利]一種含鋁含硫系列齒輪鋼冶煉工藝

有效

• 申請號: 201510095647.1
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104611502A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 鄧向陽
• 申請（專利權）人: 中天鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/04;C21C7/072
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明屬于冶金領域，涉及一種鋼材冶煉工藝，具體地說是一種含鋁含硫齒輪鋼冶煉工藝。

背景技術

含鋁含硫系列齒輪鋼，屬于滲碳鋼，強度、韌性均高，淬透性良好。熱處理后所得到的性能優于20Cr。淬火變形小，低溫韌性良好，切削加工性較好。一般在滲碳淬火或調質后使用。用于制造和重載大截面的調質零件及小截面的滲碳零件，還可用于制造中等負載、沖擊較小的中小零件，代替20CrNi使用，如齒輪、軸、主軸、變速裝備的摩擦輪、蝸桿、調速器的套筒等。該系列主要鋼種有16MnCr5、20MnCrS5、25MnCr5、28MnCr5等，這些鋼號全部按照德國大眾企業標準生產，是目前引進鋼號中技術要求最高，生產難度最大的一組系列鋼。為滿足其使用要求，齒輪鋼必須具有良好的抗疲勞強度、良好的切削性能以及良好的淬透性。

高質量的齒輪鋼其質量主要表現在三個方面：末端淬透性窄、純凈度高、晶粒細小均勻；冶煉含鋁含硫系列齒輪鋼的關鍵是要提高鋼水的純凈度，即：降低鋼水中的氧含量、夾雜物及殘余元素含量。同時為保證獲得良好的淬透性、細晶粒組織及易切削性能，還要控制好鋼中各元素成分。目前主要難點是控制鋼中Si含量在較低水平(因為過高的硅含量會增加齒輪滲碳過程的內氧化傾向,形成“黑色網狀組織”缺陷,使疲勞壽命急劇降低，降低滲碳質量)的同時為保證鋼水的較低的氧含量及細晶粒組織，煉鋼生產過程必須大量用鋁來加強脫氧及保證成品鋁含量，同樣為細化晶粒需要使用含Ti合金，Al和Ti均是易氧化元素，這樣勢必在生產過程生成大量難熔的Al₂O₃、TiO₂等夾雜，此外由于為了保證齒輪鋼的易切削性能需要加入一定的S，鋼水中S含量高時，其極易與鋼水中的鈣反應生成更難熔的CaS夾雜，鋼水中的Al₂O₃、TiO₂、CaS等夾雜含量過高時都會在水口內富集并導致結晶器內鋼水液面波動及水口結瘤、不僅造成卷渣，影響鋼水的純凈度及鋼材表面質量，同時水口結瘤會造成澆注過程中斷，影響生產順利進行。

目前，采用高爐鐵水－轉爐－LF精煉-VD(或RH)－連鑄生產工藝生產齒輪鋼。同時因大量用鋁、鈦、硫，鋼水可澆注性差，不能實現多爐連澆，鋼坯表面質量也差，鋼材氧含量及非金屬氧含量也容易超標，影響鋼水質量的同時增添了大量報廢，嚴重影響了生產成本控制。

如何獲得鋼水中一定Al含量、S含量、Ti含量及較低的Si含量，并保證鋼水在澆注過程不出現結瘤、液面不穩從而實現多爐連澆成為技術攻關的主要難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種含鋁含硫系列齒輪鋼冶煉工藝，采用該工藝能實現鋼水中一定的Al、S、Ti含量及較低的Si含量，并保證鋼水的可澆性，實現多爐連澆。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種含鋁含硫系列齒輪鋼冶煉工藝，其特征在于該工藝具體要求如下：

(1)鐵水要求：Si?0.20-0.50％、S≤0.035％、P≤0.110％、T≥1250℃。

(2)廢鋼要求：廢鋼必須干凈、干燥，不得有垃圾，必須檢測其殘余元素含量，同時做到輕薄料和重型料的相互搭配。

(3)電爐、精煉用石灰、低Si精煉劑要求：

石灰:CaO≥90％，SiO₂≤1.2％，活性度≥300，粒度要求10-40mm；

低Si精煉劑要求：45％≤CaO≤55％，SiO₂≤2.0％，35％≤Al₂O₃≤40％。

(4)爐襯、鋼包要求：電爐新爐襯前5爐，返修鋼包、新鋼包以及上爐冶煉高硅鋼種(Si≥0.35％)的鋼包不得用于冶煉含鋁含硫系列齒輪鋼。同時必須對鋼包包沿及包底的殘鋼、殘渣進行清理，并采用自動加沙裝置確保均勻地添加優質引流砂，確保大包自開率大于99％。

(5)電爐冶煉過程：當爐內C≤0.30％；P≤0.015％時，嚴禁向爐內大流量供氧，確保終點C，防止鋼水過氧化。

(6)電爐出鋼過程進行留鋼操作，防止下渣。

(7)確保電爐出鋼溫度，保證鋼水上LF溫度大于1570℃，出鋼過程中采用石灰和部分低Si精煉劑，并加入鋁塊和電石等強脫氧劑，利用出鋼過程鋼渣混沖的有利動力學條件實現快速化渣、脫氧。