[發明專利]一種滲碳齒輪鋼的控氮方法

有效

• 申請號: 201910695786.6
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110438291B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 李世琪;李建業;劉勇;容晨光;張紅衛;高鵬;秦影
• 申請（專利權）人: 石家莊鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;C21C7/072;C21C7/10;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/44
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

本發明公開了一種滲碳齒輪鋼的控氮方法，所述控氮方法包括轉爐冶煉、LF鋼包精煉、VD真空精煉、連鑄工序。本發明通過在轉爐出鋼后，對鋼包內的鋼水進行軟吹，軟吹過程中向鋼水中加入氮化錳合金；在LF鋼包精煉過程中向鋼水中吹入氮氣，有效地提高鋼水中的氮含量；在VD真空精煉過程進行脫氣和去夾雜。本發明滲碳齒輪鋼的控氮方法可實現對滲碳齒輪鋼中氮含量的精準控制，從而起到較好的細化晶粒的效果，控氮方法控氮偏差在±10ppm以內，同時也實現了滲碳齒輪鋼較高的潔凈度，滿足潔凈度要求；在現有滲碳齒輪鋼的制備工藝基礎上進行簡單改進即可實現本發明控氮方法，具有工藝改進成本低、便于推廣的優勢。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種滲碳齒輪鋼的控氮方法。

背景技術

齒輪鋼是汽車、鐵路、船舶、工程機械中使用的特殊合金鋼中要求較高的關鍵材料之一，是保證安全的核心部件的制造材料。齒輪鋼通常使用的鋼種有調質鋼、淬火鋼以及滲碳鋼等，具有高強度、高耐磨性、能夠抵抗沖擊力。其中滲碳齒輪鋼由于具有較好的晶粒度，綜合性能更好，因此被廣泛應用。

滲碳齒輪鋼對晶粒度要求嚴格，通常通過提高鋼中細晶元素Al、N的含量，Al≥0.030%、N≥0.0110%，使得鋼材在高加熱速率且長時間高溫段保溫的情況下鋼材表面至中心的整個區域不出現混晶，滿足晶粒度要求；此外，滲碳齒輪鋼對鋼水的純凈度也要求嚴格，A類夾雜物（細系/粗系）≤2.5/2.0；B類夾雜物（細系/粗系）≤2.0/2.0；D類夾雜物（細系/粗系）≤1.5/1.0。現有技術中通常采用轉爐-LF鋼包精煉-VD真空精煉-連鑄的工藝生產滲碳齒輪鋼。

由于滲碳齒輪鋼中要求較高的N含量，現有技術中通常在轉爐出鋼過程中將氮化錳合金和其他合金一起加入鋼水中進行合金化，或者在VD真空精煉后向鋼水中喂氮化錳包芯線的方法進行增氮。但是在轉爐出鋼合金化過程中加入氮化錳時，由于鋼水中的氧含量較高、鋼水溫度較高，氮化錳合金極易分解，收得率較低且不穩定；而在VD真空精煉后向鋼水中喂氮化錳包芯線，對鋼水的純凈度影響較大。

綜上所述，開發一種滲碳齒輪鋼的控氮方法，實現對滲碳齒輪鋼中氮含量的精準控制，滿足對滲碳齒輪鋼的潔凈度要求，具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種滲碳齒輪鋼的控氮方法。該發明實現對滲碳齒輪鋼中氮含量的精準控制，滿足對滲碳齒輪鋼的潔凈度要求。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案是：一種滲碳齒輪鋼的控氮方法，所述控氮方法包括轉爐冶煉、LF鋼包精煉、VD真空精煉、連鑄工序，具體工藝步驟如下所述：

（1）轉爐冶煉：轉爐出鋼后，對鋼包內的鋼水進行軟吹氬2-3min、流量60-120NL/min，軟吹過程中向鋼水中加入氮化錳合金；

（2）LF鋼包精煉：LF鋼包精煉過程中，當鋼水溫度達到1550-1570℃時，開始向鋼水中吹入氮氣8-12min；

（3）VD真空精煉：VD真空精煉真空度≤67Pa時鋼包開始底吹氬氣，真空保持6-7min后關閉氬氣；

本發明所述步驟（1）氮化錳合金氮含量為：4.5-6.0%。

本發明所述步驟（2）采用鋼包底吹的方式進行吹氮氣。

本發明所述步驟（2）氮氣的壓力為0.6-1.0MPa、流量為300-500NL/min。

本發明所述步驟（3）氬氣的壓力為0.2-0.4MPa、流量為15-25NL/min。

本發明所述步驟（3）真空后不喂入氮化錳包芯線。