[發明專利]一種重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201710697654.8
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107604250B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 曹紅福;黃鎮;許曉紅;孫鴻平;盧明霞;竇勝濤;楊高成;張學誠
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/60;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/20;C21C7/10;C22C33/04;C21C7/06;C21D8/00
• 代理公司: 11429 北京中濟緯天專利代理有限公司
• 代理人: 趙海波<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼，其特征在于：化學成分按質量百分比計為，C：0.17～0.25%，Si：0.10～0.35%，Mn：1.18～1.35%，Cr：0.25～0.65%，S：0.020-0.050%，P：≤0.025%，Mo：0.08～0.15%，Ni：≤0.10%，Cu：≤ 0.20%， Al：0.010～0.050%，Ca：≤0.0005%，余量為Fe 及不可避免的雜質元素；

工藝流程為按該鋼的化學元素成分組成配置冶煉原料，依次加入經預處理的鐵水及優選的廢鋼→電爐初煉→LF爐精煉→VD爐真空脫氣→連鑄300×340mm連鑄坯→鑄坯緩冷→鑄坯拋丸→連續式加熱爐加熱→高壓水除鱗→連軋→棒材緩冷→超聲波探傷+表面探傷檢測-入庫，主要工序的說明如下

（1）初煉：按化學成分備料，將原料裝入初煉爐中，通電并輔以吹氧助熔，當熔煉終點C的含量在0.02～0.10%，控制鋼水溫度在1650～1680℃，采用EBT滑板機構檔渣出鋼，出鋼過程采用強脫氧并部分合金化；

（2）LF精煉：將初煉鋼水包用行車吊至LF精煉爐，接通底吹氬裝置，送電進行再加熱，過程中加入造渣材料及擴散脫氧劑，造白渣，控制爐渣堿度在2.0～2.5以更好的保證鋼中的[S]控制在0.025～0.050%，精煉時間大于30分鐘；LF精煉過程中攪拌強度以不裸露鋼水為宜，當成分全部進入規格要求、溫度合適，吊包至VD爐處理；

（3）VD脫氣：接通Ar氣管，并蓋上真空蓋，抽真空，保持鋼水在高真空度下的脫氣時間不少于10分鐘，在VD脫氣處理后通過喂入氮化錳線精確控制鋼中Al/N比，以及對Mn元素進行精確補加；

（4）連鑄：將VD脫氣后的鋼水包吊至連鑄大包回轉臺，澆鋼后全程保護澆注，控制中間包鋼水過熱度15～30℃，拉速控制在0.5～0.85m/min以改善內部質量，采用恒拉速澆注、結晶器液面自動控制、結晶器電磁攪拌、末端電磁攪拌、輕壓下工藝措施，得到合格的連鑄坯；

（5）連鑄坯500℃以上高溫下線，入緩冷坑保溫24小時以上，防止鑄坯開裂，對緩冷后的連鑄坯拋丸處理，提高其表面質量，減少鑄坯軋制圓鋼時表面原始缺陷的產生；

（6）軋制：將連鑄坯重新加熱至1120～1280℃并保溫3～6小時，鑄坯經高壓水除鱗后采用連軋機組軋制，開軋溫度1000～1120℃，終軋溫度860～980℃，軋后及時收集，鋼材規格≤70mm堆冷，＞70mm入坑緩冷24小時以上。

2.根據權利要求1所述的重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼，其特征在于：熱軋鋼材的金相組織為均勻的鐵素體與珠光體，鋼的末端淬透性滿足：J5=38-43HRC、J8=30-35HRC、J13=22-28HRC。

3.根據權利要求1所述的重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼，其特征在于：終點出鋼碳不小于0.05%，防止鋼水氧化。

4.根據權利要求1所述的重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼，其特征在于：入爐原料中經預處理的鐵水占20～60%，其余為廢鋼。

5.根據權利要求1所述的重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼，其特征在于：LF爐送電后視爐內渣況補加部分石灰、螢石造渣，還原過程中渣面加入C粉、FeSi粉、SiC粉或鋁粉進行擴散脫氧，并用喂Al線的方法加強鋼液強制脫氧。

6.根據權利要求1所述的重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼，其特征在于：為減少成分偏析，連鑄工藝采用結晶器電磁攪拌、二冷段電磁攪拌及輕壓下技術。

7.根據權利要求1所述的重型卡車變速器齒輪用21MnCrMoS鋼，其特征在于：軋制前進行長時間高溫擴散，高溫擴散溫度在1150℃以上，以改善鋼材組織。