一种生产含铝易切削齿轮钢的方法技术

本发明专利技术一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，属于冶金技术领域。方法包括转炉冶炼、精炼工序、连铸工序、加热及轧制工序；转炉工序，入炉铁水S含量≤0.045%，控制终点[S]含量≤0.040%；精炼工序，LF精炼过程不加Al制品，精炼渣采用低碱度操作，终渣二元碱度控制在1.4

【技术实现步骤摘要】
一种生产含铝易切削齿轮钢的方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种生产含铝易切削齿轮钢的方法。

技术介绍

[0002]汽车工业的快速发展对含铝硫易切削钢提出了更高的要求，即具有良好的切削性能和机械性能。在连铸凝固过程中，含铝易切削齿轮钢中的硫元素通过与锰元素结合形成硫化锰析出相（即A类夹杂物），可以隔断基体的连续性，增加钢的切削性能，从而提高产品的表面质量和使用性能。
[0003]随着加工自动化程度增强，对材料的可切削加工性能的要求会随之提高。切削加工的费用占零件成本的40%左右，降低切削加工费用，使易切削钢能适应自动加工生产线，提高劳动生产率是钢铁材料用户的迫切需要，因此开发低硫和控制硫化物形态的多元易切削钢是未来的重要发展方向。
[0004]从目前所获得的资料来看，业内对易切削齿轮钢的研究主要集中在连铸过程对硫化物的控制措施，生产出含硫易切削钢，均采用先脱硫再增硫工艺，增硫过程中S元素偏析程度控制不稳定，导致MnS在钢液中提前析出，增加A类夹杂物控制难度。如专利公开号CN 102011062 B公布的一种易切削齿轮钢及其冶炼方法，该方法通过脱硫后加入含硫合金，来保证易切削齿轮钢对硫含量的需求，在实际生产中发现，该方法对硫化物控制出现了不稳定现象。如专利公开号CN 102703817 B公布一种易切削齿轮钢及其生产工艺，通过VD炉喂入硫线来控制钢水S含量，实际生产按照该方法生产的齿轮钢硫化物控制并不稳定。
[0005]综上，目前国内已经就易切削齿轮钢硫化物控制开展了一些研究，虽然这些研究对硫化物的控制取得了一定的效果，但总体上来讲硫化物控制不够稳定。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，该方法通过化学成分及生产工序的合理控制，可将易切削齿轮钢A类夹杂物级别稳定控制在2.0级以下。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，所述方法包括转炉冶炼、精炼工序、连铸工序、加热及轧制工序；所述转炉工序，入炉铁水S含量≤0.045%，控制终点[S]含量≤0.040%；所述精炼工序，包括LF精炼、RH真空精炼；所述LF精炼过程不加Al制品，精炼渣采用低碱度操作，终渣二元碱度控制在1.4
‑
1.6，钢水不进行脱硫，出站前打铝线脱氧；所述RH真空精炼极限真空度≤30Pa，总排气时间≥30min；所述连铸工序全程保护浇铸，采用塞棒吹氩工艺，要求拉速控制稳定，拉速为1.0
‑
1.2m/min。
[0008]本专利技术所述转炉工序出钢过程禁止加入Al制品和渣洗料，钢水含氧量≥100ppm，保证钢水的高氧化性，出钢过程进行剩钢操作，禁止下渣。
[0009]本专利技术所述精炼工序，LF精炼过程石灰加入量500
‑
600kg，萤石80
‑
100kg，出站前
打铝线脱氧，调整Als目标成分0.030
‑
0.035%。
[0010]本专利技术所述精炼工序，RH精炼排气时间≥30min，全程不进行钙处理，出站前不进行软吹。
[0011]本专利技术所述连铸工序，获得的连铸坯化学组成及质量百分比分别为：C：0.18
‑
0.20wt%、Si：0.20
‑
0.25wt%、Mn：0.90
‑
0.95wt%、P≤0.015wt%、S：0.015
‑
0.025wt%、Als：0.015
‑
0.030wt%、Cr：1.08
‑
1.13wt%、Ti：0.05
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0.07wt%、Ca≤0.0010wt%；全氧含量≤15ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0012]本专利技术所述加热工序，铸坯入加热炉加热温度为1150
‑
1180℃，加热时间150
‑
180min，出炉经15
‑
18Mpa高压水除鳞。
[0013]本专利技术所述轧制工序，加热后的铸坯依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧后得到齿轮钢热轧棒材，进行控轧控冷，控制出钢节奏110
‑
115s，保证精轧终轧温度为920
‑
950℃。
[0014]本专利技术所述齿轮钢A类夹杂物≤2.0级，晶粒度≥8.0级，带状组织≤1.0级。
[0015]本专利技术所述齿轮钢直径规格20
‑
90mm。
[0016]本专利技术所述齿轮钢屈服强度850
‑
1350MPa，抗拉强度1080
‑
1500MPa，断后伸长率≥12%，断面收缩率≥50%。
[0017]本专利技术各工艺参数的理论分析如下：转炉出钢不加Al制品脱氧，保证钢水的高氧化性，通过优化LF精炼渣渣系，造Ca
‑
Si系低碱度渣，完成钢水不脱硫，在LF出站前打Al线，保证钢种对Al含量的要求，利用铁水中自带硫满足齿轮钢易切削性要求，避免因加入含硫合金或打硫线造成的钢水局部硫含量偏聚。利用铁水中自带硫，保证钢水中硫元素均匀，在连铸过程中细小弥散析出，降低A类夹杂物级别。
[0018]利用本专利技术生产含铝易切削齿轮钢的方法，全程不打硫线，利用铁水中自带硫满足齿轮钢易切削性要求，能有效控制S元素偏析，从而实现齿轮钢A类夹杂物≤2.0级。
[0019]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术有效利用铁水中自带硫含量，精炼工序不脱硫，在转炉出钢过程中禁止加Al制品脱氧，保证钢水的高氧化性，转炉工序出钢过程中钢水不脱氧；LF精炼造低碱度精炼渣，全程不喂S线，利用铁水中自带硫满足齿轮钢易切削性要求，同时控制齿轮钢硫元素偏析，保证MnS在凝固过程中细小弥散析出，降低A类夹杂物级别。2、本专利技术齿轮钢切削加工时刀具寿命提高2.5
‑
3倍，切削过程更易于断屑。
附图说明
[0020]图1为实施例1齿轮钢棒材成品中硫化物形貌图；图2为实施例2齿轮钢棒材成品中硫化物形貌图；图3为实施例3齿轮钢棒材成品中硫化物形貌图；图4为实施例4齿轮钢棒材成品中硫化物形貌图；图5为实施例5齿轮钢棒材成品中硫化物形貌图。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。
[0022]实施例1一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，包括转炉冶炼、精炼工序、R10弧形连铸、加热及轧制工序，具体控制如下：1）转炉工序，入炉铁水S含量0.031%，控制终点[S]含量0.029%；出钢过程禁止加入Al制品和渣洗料，钢水含氧量100ppm，保证钢水的高氧化性，出钢过程严格控制下渣量。
[0023]2）精炼工序，包括LF精炼、RH真空精炼；LF精炼过程不加Al制品，精炼渣采用低碱度操作，石灰加入量500kg，萤石100kg，终渣二元碱度控制在1.4，保证LF精炼过程不脱硫，出站前打铝线200m脱氧，调整Als目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，其特征在于，所述方法包括转炉冶炼、精炼工序、连铸工序、加热及轧制工序；所述转炉工序，入炉铁水S含量≤0.045%，控制终点[S]含量≤0.040%；所述精炼工序，包括LF精炼、RH真空精炼；所述LF精炼过程不加Al制品，精炼渣采用低碱度操作，终渣二元碱度控制在1.4
‑
1.6，钢水不进行脱硫，出站前打铝线脱氧；所述RH真空精炼极限真空度≤30Pa，总排气时间≥30min；所述连铸工序全程保护浇铸，采用塞棒吹氩工艺，拉速为1.0
‑
1.2m/min。2.根据权利要求1所述的一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，其特征在于，所述转炉工序出钢过程禁止加入Al制品和渣洗料，钢水含氧量≥100ppm。3.根据权利要求1所述的一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，其特征在于，所述精炼工序，LF精炼过程石灰加入量500
‑
600kg，萤石80
‑
100kg，出站前打铝线脱氧，调整Als目标成分0.030
‑
0.035%。4.根据权利要求1所述的一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，其特征在于，所述精炼工序，RH精炼排气时间≥30min，全程不进行钙处理，出站前不进行软吹。5.根据权利要求1所述的一种生产含铝易切削齿轮钢的方法，其特征在于，所述连铸工序，获得的连铸坯化学组成及质量百分比分别为：C：0.18
‑
0.20wt%、Si：0.20
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0.25wt%、Mn：0.90
‑
0.95wt%、P≤0.015wt%、S：0.015
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0.025wt%、Als：0.015<...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁晓旭，韩健，李玉谦，任刚，许海平，徐斌，肖国华，韩鹏龙，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：