20CrMnTiH齿轮钢及其制备方法技术

本申请提供一种20CrMnTiH齿轮钢及其制备方法，涉及冶金领域。20CrMnTiH齿轮钢的制备方法，包括：将20CrMnTiH齿轮钢的钢水在低过热度、恒温恒速、弱冷却和动态末端搅拌的条件下进行连铸得到铸坯；将所述铸坯进行高温扩散加热，所述高温扩散加热包括依次进行的预热、一段加热、二段加热和均热；将所述高温扩散加热之后的铸坯进行轧制，然后速冷得到所述20CrMnTiH齿轮钢。本申请提供的方法，能够获得带状组织级别≤1.5级的20CrMnTiH齿轮钢。带状组织级别≤1.5级的20CrMnTiH齿轮钢。带状组织级别≤1.5级的20CrMnTiH齿轮钢。

【技术实现步骤摘要】
20CrMnTiH齿轮钢及其制备方法


[0001]本申请涉及冶金领域，尤其涉及一种20CrMnTiH齿轮钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]带状组织是汽车渗碳齿轮钢的组织缺陷。对汽车渗碳齿轮钢而言，严重的带状组织将影响渗碳的均匀性，增加淬火变形程度，使渗碳齿轮尺寸精度变差。20CrMnTiH齿轮钢因Mn、Si、Cr、Ni、Mo等合金元素含量高，极易产生带状组织，而元素偏析是产生带状组织的最根本原因。带状组织包括一次带状组织和二次带状组织，二次带状组织可以通过合理的加热温度、终轧温度、压下率以及轧后冷却速度调控有效减轻甚至消除二次带状组织，但一次带状组织则很难通过常用热处理消除。
[0003]在钢液凝固过程中，由于钢液中各种元素的扩散速率不尽相同，在铸锭冷却结晶过程中发生选择性结晶形成化学成分呈不均匀分布的枝晶组织，铸锭中粗大的枝晶在轧制过程中沿轧制方向被拉长变形，并逐渐与变形方向保持一致。在缓冷条件下，铸坯中的碳元素和合金元素的贫化带和富集带分别形成了铁素体带及珠光体带，两种组织区域交替堆叠形成了带状组织。铸锭中的成分偏析越严重，形成的带状组织也就越严重。因此，在20CrMnTiH齿轮钢实际生产过程中需要进行低带状组织级别的稳定控制。
[0004]专利文献CN113981321A公开了一种齿轮钢带状组织控制方法，通过对低碳CrNiMo齿轮钢在洁净化冶炼、改进模铸浇注及钢锭冷却工艺、提高锻造温度和热处理，对钢材组织中的带状组织起到了一定的改善作用，但对于铸锭成分偏析调控手段过于单调，对带状组织的控制效果有限。专利文献CN110315044B公开了一种恒定拉速、扩散加热和高温轧制的工艺，获得了从齿轮钢心部到表面铁素体均匀分布的组织，带状组织可以控制在≤2.0级的水平，但末端搅拌参数固定，不能准确判断液芯位置，末端搅拌效果和操作灵活性较差，并且钢水过热度较大，导致铸坯内等轴晶率降低，中心偏析程度增加。专利文献CN105969962A公布了一种齿轮钢带状组织控制工艺，采用分段加热、两次锻造和锻后冷却工艺，获得的铸坯带状组织≤2.0级，工序较为复杂，不利于生产效率的提高。专利文献CN111424149A公开了一种钢坯加热、粗轧、中轧、一次穿水冷却、精轧、二次穿水冷却、缓慢冷却的带状组织控制工艺，一定程度降低了成分偏析，改善了带状组织，但工艺也相对较为复杂，成本较高。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种20CrMnTiH齿轮钢及其制备方法，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：一种20CrMnTiH齿轮钢的制备方法，包括：将20CrMnTiH齿轮钢的钢水在低过热度、恒温恒速、弱冷却和动态末端搅拌的条件下进行连铸得到铸坯；将所述铸坯进行高温扩散加热，所述高温扩散加热包括依次进行的预热、一段加热、二段加热和均热；
将所述高温扩散加热之后的铸坯进行轧制，然后速冷得到所述20CrMnTiH齿轮钢。
[0007]优选地，所述低过热度为：所述钢水的过热度为15℃
‑
25℃。
[0008]优选地，所述连铸的拉速为1.24m/min
ꢀ‑
1.35m/min。
[0009]优选地，所述弱冷却的比水量为0.27kg/L
ꢀ‑
0.32kg/L。
[0010]优选地，所述动态末端搅拌包括：通过在线计算铸坯的温度场跟踪铸坯的凝固进程，然后根据在线凝固模型LPC自动调控Q
‑
EMS的电流和频率。
[0011]优选地，所述连铸的结晶器电磁搅拌器参数为260A/2.0Hz。
[0012]优选地，所述预热的温度为750
‑
820℃，时间为40
‑
50min；所述一段加热的温度为850
‑
1160℃，时间为30
‑
40min；所述二段加热的温度为1250
‑
1290℃，时间为40
‑
60min；所述均热的温度为1240
‑
1280℃，时间为50
‑
70min。
[0013]优选地，所述轧制的压下量为20%
‑
30%，所述轧制过程中的冷却速度为2
‑
3℃/s。
[0014]优选地，所述速冷包括：棒材出轧机后在冷床上的间距保持在0.7
‑
1.0m，冷却速度达到0.8℃/s
‑
1.0℃/s。
[0015]本申请还提供一种20CrMnTiH齿轮钢，使用所述的制备方法制得。
[0016]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：本申请提供的20CrMnTiH齿轮钢的制备方法，通过在低过热度、恒温恒速、弱冷却和动态末端搅拌的条件下进行连铸，消除一级带状组织；并基于前述步骤、通过将铸坯进行高温扩散加热和轧制，消除二级带状组织。
[0017]本申请提供的20CrMnTiH齿轮钢，带状组织级别≤1.5级。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0019]图1为本申请提供的20CrMnTiH齿轮钢的制备方法的机理图；图2为浇铸过热度与偏析和等轴晶率关系曲线；图3为实施例1得到的20CrMnTiH齿轮钢的SEM照片；图4为对比例1得到的20CrMnTiH齿轮钢的SEM照片。
具体实施方式
[0020]如本文所用之术语：“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0021]连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
……
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后
时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0022]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种20CrMnTiH齿轮钢的制备方法，其特征在于，包括：将20CrMnTiH齿轮钢的钢水在低过热度、恒温恒速、弱冷却和动态末端搅拌的条件下进行连铸得到铸坯；将所述铸坯进行高温扩散加热，所述高温扩散加热包括依次进行的预热、一段加热、二段加热和均热；将所述高温扩散加热之后的铸坯进行轧制，然后速冷得到所述20CrMnTiH齿轮钢。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低过热度为：所述钢水的过热度为15℃
‑
25℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述连铸的拉速为1.24m/min
ꢀ‑
1.35m/min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述弱冷却的比水量为0.27kg/L
ꢀ‑
0.32kg/L。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述动态末端搅拌包括：通过在线计算铸坯的温度场跟踪铸坯的凝固进程，然后根据在线凝固模型LPC自动调控Q
‑
EMS的电流和频率。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述连铸的结晶器电磁搅拌器参数为260A/2.0Hz。7.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岳洪，刘剑辉，方明远，杨会泽，黄侃，张哲辉，王坚民，
申请(专利权)人：安徽林洪重工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：