[發(fā)明專利]一種重載變速器用高韌性含鎳齒輪鋼的生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011282497.2
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112725564B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷明鋼;王利偉;李金波;李玉謙;徐斌;韓鵬龍;陳曉輝;師軍謙
• 申請（專利權(quán)）人: 邯鄲鋼鐵集團有限責任公司;河鋼股份有限公司邯鄲分公司
• 主分類號: C21C7/072
• 分類號: C21C7/072;C21C7/076;B21B37/76;B21B45/08;B22D11/12;C21C5/35
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

本發(fā)明公開了一種重載變速器用高韌性含鎳齒輪鋼的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、連鑄、開坯、加熱、軋制工序。本發(fā)明通過調(diào)整轉(zhuǎn)爐裝入制度和初煉工藝、簡化精煉方式極大降低了生產(chǎn)成本，同時有效解決齒輪鋼氧含量偏高、夾雜物不易控制、成分均勻性差、帶狀組織等級高、沖擊韌性低等技術(shù)問題，連鑄坯中心偏析≤1.0級，成品帶狀組織≤1.0級、沖擊功≥85J，生產(chǎn)的高韌性含鎳齒輪鋼熱軋棒材經(jīng)下游用戶加工組裝后可直接用于重型變速器用齒輪箱等部件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重載變速器用高韌性含鎳齒輪鋼的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

重載變速器用齒輪主要用于傳遞功率大、齒輪表面載荷高、有沖擊要求及形狀復(fù)雜的機械重要部位，如重載汽車、坦克、鐵路機車等，由于其受力較大且服役環(huán)境非常惡劣，現(xiàn)已成為汽車與機車等高端機械裝備行業(yè)成套設(shè)備的關(guān)鍵部件。高端用途重載齒輪正向高速、精密和低噪音技術(shù)方向發(fā)展，其中高表面耐磨性、高齒根的抗彎強度及高心部抗沖擊性能成為今后齒輪鋼發(fā)展趨勢中的典型技術(shù)特征。眾所周知，在齒輪鋼中高強度和高韌性一般來講是相悖的技術(shù)指標，高表面耐磨性、高齒根的抗彎強度等強度指標通過加入提高淬透性的合金元素諸如Cr、Mo等獲得，而高心部抗沖擊性能等韌性指標通過添加增強韌性的Ni合金元素來進行改善，此外齒輪鋼中夾雜物對沖擊韌性的影響也非常大。

我國鎳資源貧乏，鎳板等純料供應(yīng)在很大程度上依賴進口，相應(yīng)在含鎳齒輪鋼合金成本構(gòu)成中占據(jù)了非常高的比重，因此尋找更具成本優(yōu)勢的含鎳物料加入方式勢在必行。此外，齒輪鋼雙精煉工藝可以有效解決夾雜物高、氣體含量偏高等問題，但是生產(chǎn)流程長、節(jié)奏緊張且生產(chǎn)成本高，因此在鋼鐵產(chǎn)能過剩大背景下通過調(diào)整生產(chǎn)工藝減少精煉工序具有非常好的成本控制優(yōu)勢和效益預(yù)期。

當前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)普遍采用LF配合RH或VD工藝生產(chǎn)高韌性含鎳齒輪鋼，且普遍采用轉(zhuǎn)爐工序加入鎳板的方式，雙精煉工藝可以有效降低齒輪鋼中氧含量及夾雜物等級，但是流程延長極大增加了整體生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)節(jié)奏，本發(fā)明采用LF單精煉可以有效降低雙精煉的短板劣勢，而由于工藝調(diào)整帶來的氧含量和夾雜物偏高情況通過精煉工藝改進得到了彌補，從而使得在品質(zhì)不降低的基礎(chǔ)上降低了生產(chǎn)成本。齒輪鋼的沖擊韌性與鎳含量息息相關(guān)，常規(guī)工藝普遍采用通過廢鋼斗在轉(zhuǎn)爐吹煉之前加入，本發(fā)明采用了在冶煉后期加入磷含量相對較高的鎳鐵，同時補充焦炭來彌補冷料加入造成的熱量損失，該方式鎳的吸收率高且生產(chǎn)成本得到了有效控制，磷含量通過雙渣冶煉進行控制。雙精煉通過RH或VD真空條件下使氣體含量及夾雜物得到控制，采用單精煉工藝使得LF離站溫度較雙精煉降低約50～60℃，考慮到減少LF電極加熱升溫時間可降低生產(chǎn)節(jié)奏約12～18min，節(jié)約的生產(chǎn)節(jié)奏調(diào)整為LF離站前的軟吹時間使夾雜物得到更充分的上浮去除時間，另外通過控制鋼水中Als含量使得鈣處理后夾雜物的組分控制在高鈣低熔點范圍，同時調(diào)整LF精煉終渣配比使夾雜物得到有效去除。氧含量控制首先采用雙環(huán)縫頂?shù)讖?fù)吹工藝控制吹煉終點碳氧積在0.0025%及以下，轉(zhuǎn)爐爐后撈渣操作降低頂渣中氧勢，制后加入高堿度含鋁改制劑進行擴散預(yù)脫氧，LF精煉過程造高堿度低鋁精煉渣，使用鈣處理后生成的各類鈣鋁酸鹽更容易被精煉渣吸收，單精煉提高了離站前的軟吹時間有利于氧化物類夾雜順利上浮，連鑄期間全程保護澆鑄從而確保齒輪鋼中氧含量得到有效控制。

公開號CN 106048427 B的中國專利公開了“含鎳、含硼齒輪鋼及其生產(chǎn)方法”，介紹了在轉(zhuǎn)爐工序吹煉后期通過加入成分包括Ni+Co≥99.2%、Co≤0.5%、S≤0.02%、P≤0.02%的低磷鎳板來增加鋼中鎳含量，但合金生產(chǎn)成本及鎳收得率相對較高；公開號CN108085578B的“一種汽車齒輪用特殊鋼及其生產(chǎn)工藝”介紹了一種高強韌性、疲勞強度的汽車齒輪用特殊鋼，但是采用LF配合RH的雙精煉工藝保證齒輪鋼的技術(shù)指標；公開號CN104775075A的“一種SAE8620H齒輪鋼及其制造方法”，介紹了一種鎳含量在0.40～0.70%的齒輪鋼生產(chǎn)方法，但是同樣采用LF加RH的雙精煉工藝來保證齒輪鋼的技術(shù)指標。