一种生态电炉短流程制备窄淬透性制造技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，具体涉及一种生态电炉短流程制备窄淬透性

【技术实现步骤摘要】
一种生态电炉短流程制备窄淬透性20MnCr5H齿轮钢的冶炼工艺


[0001]本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种生态电炉短流程制备窄淬透性
20MnCr5H
齿轮钢的冶炼工艺
。

技术介绍

[0002]为生产高质量齿轮产品，要求原材料的热处理质量稳定性好
、
精度等级高，因此希望齿轮钢的淬透性带宽越窄，离散度越小越好，这样有利于提高齿轮的啮合精度和使用寿命，降低齿轮心部硬度超差风险，防止齿轮过早失效
。
我国齿轮钢的淬透性带宽控制一般在6～
8HRC
左右，并且不够稳定，散差较大，钢的纯净度较低
。
更重要的是电炉不兑铁水冶炼齿轮钢，与转炉相比存在原料碳含量低，钢水过氧化严重，
LF
脱硫
、
脱氧负担大，合金加入量多等不利因素，化学成分精确控制难度更大
。20MnCr5H
作为一种从德国标准中引进的钢种，由于其
Mn、Cr
含量较低，具有良好的可锻性
、
切削加工性和焊接性能，广泛用于制造齿轮
、
轴等中等负载
、
冲击较小的中小零件，是齿轮生产企业迫切需求的牌号之一，但生产实践中此钢种也存在淬透性波动较大的现象
。
因此，开发一种电炉短流程制备窄淬透性
20MnCr5H
齿轮钢的冶炼工艺，具有重要的现实意义
。

技术实现思路

[0003]为解决电炉冶炼/>20MnCr5H
齿轮钢的上述技术问题，本专利技术通过电炉终点控制
、
合金烘烤
、
优化
LF
造渣制度
、RH
真空循环脱气
、
结晶器和凝固末端电磁搅拌等工艺手段实现生态电炉冶炼窄淬透性带
20MnCr5H
齿轮钢的生产，并获得良好的综合性能
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]本专利技术一方面提供一种窄淬透性
20MnCr5H
齿轮钢，所述齿轮钢的化学成分按重量百分比计：
C
：
0.17
％～
0.21
％，
Si≤0.35
％，
Mn:1.10
％～
1.40
％，
P≤0.025
％，
S≤0.030
％，
Cr:1.00
～
1.30
％，
Mo:≤0.10
％，
Ni≤0.25
％，
Cu≤0.20
％，
Alt:0.015
％～
0.035
％，余量为铁和不可避免的杂质
。
[0006]本专利技术另一方面提供一种生态电炉短流程制备窄淬透性
20MnCr5H
齿轮钢的冶炼工艺，所述冶炼工艺为：
ECOARC
生态电炉全废钢冶炼
→
LF
精炼
→
RH
真空脱气
→
连铸
[0007]所述
ECOARC
生态电炉全废钢冶炼的工艺为：
ECOARC
生态电炉采用废钢连续加料，竖炉预热，熔池留钢模式冶炼，电炉二级系统每3～
5min
向竖炉内加入9～
12t
废钢，整个冶炼过程共加入
10
次，总加入量
90
～
120t
，废钢被炉内烟气预热至
600
～
800℃
后，由推钢机推入炉内冶炼区域，加入石灰
、
白云石，喷吹碳粉，当出钢条件满足终点碳大于
0.05
％，
P≤0.013
％，温度
1615
～
1655℃
时，开始出钢，～出钢时间控制在5～
6min
，当出钢
15
～
20t
时，依次加入经烘烤后的合金和渣料
。
[0008]上述技术方案中，进一步地，所述
LF
精炼的工艺为：将出站后的钢水送入
LF
炉精炼，
LF
到站温度
1520
～
1540℃
，保证
LF
炉盖与钢包接触紧密，炉内保持微正压，采用埋弧加
热，防止弧光外漏，精炼过程中不断调整氩气流量，禁止大吹氩，防止吸氮
。
初送电2～
3min
形成液渣后，加入碳粉开始增碳，全程白渣操作，温度达到
1560
～
1600℃
取全分析样，然后加入白灰
3.0
～
7.0kg/t
，高碳铬铁
5.5
～
7.0kg/t
，高碳锰铁3～
4kg/t
调整成分，精炼后钢包转移过程中严禁液面裸露
。
[0009]上述技术方案中，进一步地，所述
RH
真空脱气的工艺为：钢包座到钢包车上后，打开氩气吹开，流量
300
～
450NL/min
，进入工作位后，开启顶升操作，浸渍管插入深度大于
400mm
，关闭氩气，真空度
<100Pa
，持续时间
>10min
，破空后及时恢复氩气，喂入硅钙线
170
～
220m/
炉，覆盖剂
60
～
90kg/
炉，静吹氩时间
>15min。
[0010]上述技术方案中，进一步地，所述连铸的工艺为：将真空脱气后的钢水吊至浇铸位，控制钢水过热度小于
45℃
，连铸大包采用连续下渣检测装置，防止大包下渣
。
电磁搅拌参数如表1所示；
[0011]表1电磁搅拌参数
[0012][0013]根据钢水过热度的不同，设定不同拉速，控制目标见表
2。
[0014]表2拉速控制目标
[0015][0016]上述技术方案中，进一步地，步骤
(1)
中，石灰的吨钢加入量为
39.0
～
42.0kg/t
，白云石的吨钢加入量为
26.0
～
31.0kg/t
，碳粉的吨钢加入量为
22.0
～
30.0kg/t。
[0017]上述技术方案中，进一步地，步骤
(1)
中，出钢全程供氩气，流量
600
～
750NL/min
，且控制圆流出钢，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种窄淬透性
20MnCr5H
齿轮钢，其特征在于，所述齿轮钢的化学成分按重量百分比计：
C
：
0.17
％～
0.21
％，
Si≤0.35
％，
Mn
：
1.10
％～
1.40
％，
P≤0.025
％，
S≤0.030
％，
Cr
：
1.00
～
1.30
％，
Mo≤0.10
％，
Ni≤0.25
％，
Cu≤0.20
％，
Alt
：
0.015
％～
0.035
％，余量为铁和不可避免的杂质
。2.
一种生态电炉短流程制备窄淬透性
20MnCr5H
齿轮钢的冶炼工艺，其特征在于，所述冶炼工艺的路线为：
ECOARC
生态电炉全废钢冶炼
→
LF
精炼
→
RH
真空脱气
→
连铸；所述
ECOARC
生态电炉全废钢冶炼工艺为：
ECOARC
生态电炉采用废钢连续加料，竖炉预热，熔池留钢模式冶炼，电炉二级系统每3～
5min
向竖炉内加入9～
12t
废钢，整个冶炼过程共加入
10
次，废钢被炉内烟气预热至
600
～
800℃
后，推入炉内冶炼区域，加入石灰
、
白云石，喷吹碳粉，当出钢条件满足终点碳大于
0.05
％，
P≤0.013
％，温度
1615
～
1655℃
时，开始出钢，出钢时间控制在5～
6min
，当出钢
15
～
20t
时，依次加入经烘烤后的合金和渣料
。3.
根据权利要求2所述的冶炼工艺，其特征在于，所述
LF
精炼的工艺为：将出站后的钢水送入
LF
炉精炼，
LF
到站温度
1520
～
1540℃
，初送电2～
3min
形成液渣后，加入碳粉开始增碳，全程白渣操作，温度达到
1560
～
1600℃
取全分析样，然后加入白灰
3.0
～
7.0kg/t
，高碳铬铁
5.5
～
7.0kg/t
，高碳锰铁3～
4kg/t
调整成分
。4.
根据权利要求2所述的冶炼工艺，其特征在于，所述
RH

【专利技术属性】
技术研发人员：曹羽，张栋，范刘群，赵千水，卢秉军，李超群，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：