本发明专利技术公开了含镍、含硼齿轮钢及其生产方法，属于齿轮钢生产技术领域。该齿轮钢的化学成分以质量百分比计为：碳0.15％～0.19％、硅0.20％～0.35％、锰1.00％～1.20％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬1.05％～1.25％、镍0.10％～0.30％、硼0.001％～0.003％、全铝0.02％～0.04％，其余为铁；在其生产过程中严格控制脱磷、脱硫的过程，以及进行镍、硼合金化的时机。生产得到的齿轮钢使用性能高，可替代部分Cr‑Ni‑Mo、Cr‑Mo系等齿轮钢。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于齿轮钢生产
，具体涉及一种含镍、含硼齿轮钢及其生产方法。
技术介绍
齿轮钢是汽车、铁路、船舶、工程机械中使用的特殊合金钢中要求较高的关键材料之一，是保证安全的核心部件的制备材料。目前，中国大量使用的是Cr-Mn-Ti系齿轮钢，其具有成本低、晶粒长大倾向小、易加工处理等方面的优势，其中，20CrMnTiH及其子钢号是其代表钢种，在我国齿轮行业中占据主导地位，占我国齿轮钢总量的60％左右。但其在生产及使用过程中也暴露出了一些问题，在生产中对其淬透性的控制仍不够理想，末端淬透性波动较大，淬透性偏低，不能满足重载汽车及大型轴齿类零件的性能要求。另外，20CrMnTiH及其子钢号主要通过调整C、Mn、Cr含量来控制其透性值，在生产过程中C、Mn、Cr基本为中上限控制，合金消耗高，生产成本增加。因此，急需开发一种淬透性高和稳定、带窄，使用性能高，能满足重载汽车及大型轴齿类零件性能要求，生产成本低，可替代部分Cr-Ni-Mo、Cr-Mo系等的齿轮钢。相关专利CN101812643B公开了一种含硼齿轮钢及其制备方法，该含硼齿轮钢的化学成分质量百分比为：C 0.16％～0.24％，Si≤0.35％，Mn 0.70％～1.25％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr 0.80％～1.45％，Ti 0.020％～0.080％，B 0.0005％～0.0030％，Al 0.015％～0.050％，H≤2.5×10-4％，N 30×10-4>％～120×10-4％，T.O≤18×10-4％，余量为Fe及不可避免的杂质。该含硼齿轮钢采用“初炼炉(电炉或转炉)→精炼炉(LF炉等)→真空精炼炉(VD炉或RH炉等)→连铸→轧制”的工艺路线进行制备，制备得到的含硼齿轮钢，与20CrMnTiH及其子钢号相比具有淬透性高和稳定、带窄，使用性能提高，能满足重载汽车及大型轴齿类零件性能要求，可替代部分Cr-Ni-Mo、Cr-Mo系等齿轮钢，生产成本低等特点。然而由于该含硼齿轮钢的淬透性过分依赖于硼，硼在钢中的含量尤其是有效硼的含量不易实现精准控制，含量不稳定、波动大。因此，注重利用B、Ni等微量元素也成为齿轮钢的一个追求目标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种含镍、含硼齿轮钢，该齿轮钢的化学成分以质量百分比计为：碳0.15％～0.19％、硅0.20％～0.35％、锰1.00％～1.20％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬1.05％～1.25％、镍0.10％～0.30％、硼0.001％～0.003％、全铝0.02％～0.04％，其余为铁。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法，该方法包括以下步骤：(1)、转炉冶炼：将提钒后的半钢加入转炉中，采用双渣法脱磷使钢水中P含量≤0.010％，然后加入镍，复吹搅拌后，挡渣出炉，出炉前向钢包内加入铝铁脱氧剂、合金和高碱度精炼渣，出钢完成后，在钢包渣面上加入调渣剂；(2)、LF炉精炼：将步骤(1)处理得到的钢水送往LF炉，加入高碱度精炼渣、调渣剂和铝粒，待加入的高碱度精炼渣熔融后，再次加入高碱度精炼渣和铝铁脱氧剂，以使钢水中S含量≤0.010％；精炼处理45～60min；(3)、RH炉真空处理：将步骤(2)精炼后的钢水送往RH炉进行真空处理，加入合金，其中硼铁合金最后加入，真空处理35～45min后软吹氩5～10min；(4)、连铸：将步骤(3)得到的钢水保护浇注，连浇炉数不少于8炉，得到钢坯。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法步骤(1)中，所述双渣法脱磷的具体过程为：第一次炼钢造渣：向炉内加入活性石灰26～30kg/t半钢、复合造渣剂16～20kg/t半钢、高镁石灰17～21kg/t半钢，并在开吹供氧7min内将造渣材料全部加完，待炉渣排除量达到总量的60％～75％后，将转炉回归零位进行供氧，进行第二次造渣脱磷：向炉内加入活性石灰15～18kg/t半钢、复合造渣剂5～6kg/t半钢、高镁石灰5～6kg/t半钢，并在第二次开吹供氧6min内将造渣材料全部加完。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法步骤(1)双渣法脱磷中，以质量百分比计，所述复合造渣剂的成分包括SiO2 52％～60％，CaO≥5.0％，MnO≥6.0％，Al2O3≤8.0％，S≤0.10％，P≤0.10％。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法中，以质量百分比计，所述高碱度精炼渣的成分包括CaO≥47.0％，SiO2 10.0％～20.0％，Al2O3≤4.0％，S≤0.10％，P≤0.008％。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法中，以质量百分比计，所述调渣剂的成分包括CaO≥43.0％，Al≥6.0％，SiO2≤10.0％，Al2O3 18.0％～30.0％，S≤0.15％，P≤0.05％。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法步骤(1)中，加入的镍为镍板，以质量百分比计，镍板的成分包括(Ni+Co)≥99.2％、Co≤0.5％、S≤0.02％、P≤0.02％，镍板的加入量为2.0～2.1kg/t半钢；铝铁脱氧剂的加入量为1.1～1.3kg/t钢，高碱度精炼渣的加入量为4.3～4.5kg/t钢，调渣剂的加入量为1.4～1.6kg/t钢。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法步骤(2)中，所述高碱度精炼渣第一次加入1.1～1.2kg/t钢水、第二次加入1.0～1.2kg/t钢水，调渣剂的加入量为1.4～1.6kg/t钢，铝粒加入量为0.14～0.16kg/t钢水，铝铁脱氧剂的加入量为0.10～0.15kg/t钢水。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法步骤(3)中，以质量百分比计，所述硼铁合金的成分为B 15.0％～17.0％，C≤1.0％，Si≤4％，S≤0.01％，P≤0.2％，其余为全铁，用量为0.14～0.16kg/t钢水。其中，上述含镍、含硼齿轮钢的生产方法步骤(1)和(3)中，所述合金为中碳锰铁和中碳铬铁，以质量百分比计，所述中碳锰铁合金的成分包括Mn 75.0％～82.0％、C≤2.0％、S≤0.03％、P≤0.20％，其用量为13.5～14.0kg/t钢；所述中碳铬铁合金的成分包括Cr 60.0％～70.0％、C≤2.0％、S≤0.025％、P≤0.03％，其用量为14.1～14.5kg/t钢。进一步的，由上述生产方法得到的含镍、含硼齿轮钢的化学成分以质量百分比计为：碳0.15％～0.19％、硅0.20％～0.35％、锰1.00％～1.20％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬1.05％～1.25％、镍0.10％～0.30％、硼0.001％～0.003％、全铝0.02％～0.04％，其余为铁。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法中冶炼过程采用了双渣法脱磷，保证了钢水的磷含量≤0.015％，采用了高碱度精炼渣和调渣剂，保证了钢水的硫含量≤0.010％，钢的纯净度高；同时，该方法有利于调控钢中镍和硼的含量，利于工序间生产节奏的匹配，使连铸生产顺行；采用本专利技术方法生产的齿轮钢钢坯质量良好，满足后续轧制要求。经连铸制备得到的齿轮钢的淬透性高且稳定，带窄，使用性能高，可替代部分Cr-Ni-Mo、Cr-Mo系等齿轮钢。具本文档来自技高网...
【技术保护点】
含镍、含硼齿轮钢，其特征在于，该齿轮钢的化学成分以质量百分比计为：碳0.15％～0.19％、硅0.20％～0.35％、锰1.00％～1.20％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬1.05％～1.25％、镍0.10％～0.30％、硼0.001％～0.003％、全铝0.02％～0.04％，其余为铁。
【技术特征摘要】
1.含镍、含硼齿轮钢，其特征在于，该齿轮钢的化学成分以质量百分比计为：碳0.15％～0.19％、硅0.20％～0.35％、锰1.00％～1.20％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬1.05％～1.25％、镍0.10％～0.30％、硼0.001％～0.003％、全铝0.02％～0.04％，其余为铁。2.权利要求1所述含镍、含硼齿轮钢的生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)、转炉冶炼：将提钒后的半钢加入转炉中，采用双渣法脱磷使钢水中P含量≤0.010％，然后加入镍，复吹搅拌后，挡渣出炉，出炉前向钢包内加入铝铁脱氧剂、合金和高碱度精炼渣，出钢完成后，在钢包渣面上加入调渣剂；(2)、LF炉精炼：将步骤(1)处理得到的钢水送往LF炉，加入高碱度精炼渣、调渣剂和铝粒，待加入的高碱度精炼渣熔融后，再次加入高碱度精炼渣和铝铁脱氧剂，以使钢水中S含量≤0.010％；精炼处理45～60min；(3)、RH炉真空处理：将步骤(2)精炼后的钢水送往RH炉进行真空处理，加入合金，其中硼铁合金最后加入，真空处理35～45min后软吹氩5～10min；(4)、连铸：将步骤(3)得到的钢水保护浇注，连浇炉数不少于8炉，得到钢坯。3.根据权利要求2所述的含镍、含硼齿轮钢的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述双渣法脱磷的具体过程为：第一次炼钢造渣：向炉内加入活性石灰26～30kg/t半钢、复合造渣剂16～20kg/t半钢、高镁石灰17～21kg/t半钢，并在开吹供氧7min内将造渣材料全部加完，待炉渣排除量达到总量的60％～75％后，将转炉回归零位进行供氧，进行第二次造渣脱磷：向炉内加入活性石灰15～18kg/t半钢、复合造渣剂5～6kg/t半钢、高镁石灰5～6kg/t半钢，并在第二次开吹供氧6min内将造渣材料全部加完。4.根据权利要求3所述含镍、含硼齿轮钢的生产方法，其特征在于，以质量百分比计，所述复合造渣剂的成分包括SiO2 52％～60％，CaO≥5.0％，MnO≥6.0％，Al2O3≤8.0％，S≤0.10％，P≤0.10％。5.根据权利要求2～4任一项所述含镍、含硼齿轮钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭奠荣，陈亮，杨森祥，黎建全，陈天明，黄德胜，解明科，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢钒有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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