【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢铁冶炼，具体涉及一种齿轮钢质量改善控制方法。
技术介绍
1、齿轮是重要的动力传递机械构件，不同工况、不同部位的齿轮其受力情况不同，失效模式也会存在不同程度的差异，并且受齿轮材料、加工工艺、润滑情况、摩擦力以及齿轮几何参量和载荷模式等诸多因素的影响。其主要失效模式有：齿根断裂、齿面凹陷引起的齿面轮廓变形、疲劳剥落、磨损分为粘附磨损和磨粒磨损等。根据上述的主要的失效模式，对齿轮钢的性能要求为高的压溃抗力和抗点蚀剥落能力，良好的耐冲击能力和耐弯冲能力；合适的淬透性和硬化层深度及心部硬度良好的工艺性能及切削加工性以及变形和尺寸稳定性。汽车齿轮具有动力传递和改变速度的作用，是齿轮的一大重要代表。齿轮制作用钢不但要有良好的强韧性、耐磨性，能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且还要求变形小。在齿轮的制作过程中，除要求合理的设计和机加工外，还要进行渗碳淬火或调质等热处理，使其表面硬化耐磨，基体抗冲击。而齿轮加工坯料的质量则在很大程度上决定了齿轮生产的效率及质量控制。
2、随着连铸生产技术的不断发展，铸坯质量控制技术水平不断提高。目前国内汽车齿轮坯料的生产主要以小方坯连铸生产为主，随着齿轮质量要求的不断提高，齿轮钢坯料致密性、均质性的要求也更高。目前对于连铸坯均质性控制相关的研究较多，大多集中于铸坯中心偏析控制，即降低溶质元素向铸坯中心位置点聚集，大多采用提高等轴晶率促进中心区域钢液同步形核凝固的技术思路。例如：cn107262689a公开了一种大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺，cn106735013a公开了一种提高
3、基于上述分析，为了有效提升齿轮钢连铸坯横截面各向的宏观溶质浓度均匀性，改善凝固组织区域对称性，进而促进圆棒上的多尺度偏析分布相对更加均匀，并促进加工齿轮及后续热处理过程中齿轮组织相变、应力分布更加均匀；进一步细化齿轮钢晶粒尺寸，提升晶粒度水平；同时细小弥散化齿轮钢铸坯表面下0~50mm区域内的mns夹杂物控制，最终为齿轮的高晶粒度水平、高性能均匀性和高尺寸稳定性控制奠定重要质量基础。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术目的在于提供一种齿轮钢质量改善控制方法，包括铁水脱硫提钒→半钢转炉冶炼→lf精炼→rh真空精炼→连铸工序，所述转炉工序主要完成脱磷以及出钢过程的脱氧合金化处理，以初步实现齿轮钢主要化学组元含量的初步调配。所述lf工序主要完成精炼造渣以促进钢液中产生的非金属夹杂物上浮去除，并进一步基于目标成分精细调控各合金组元含量，同时通过电极加热调控钢液温度，以实现钢液温度的精准稳定控制。进一步地，在lf精炼的基础上对所得钢液实时rh真空精炼，并在精炼过程中控制真空度及相应的处理时长，以有效降低钢液中有害气体元素的含量至目标水平。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种齿轮钢质量改善控制方法，所述方法包括如下工序：铁水脱硫提钒→半钢转炉冶炼→lf精炼→rh真空精炼→连铸；在所述lf精炼过程中，添加增氮剂合金球；在rh精炼过程中添加mns形核剂；控制连铸过程铸坯熔池中的钢液凝固进程，在铸坯1/4弧形区域内凝固完成，在此基础上分步实施冷却凝固控制，对凝固组织生长、演变及构成予以控制。
3、所述增氮剂合金球为直径尺寸19~21mm的球状金属颗粒，金属颗粒的铁皮包裹层的壁厚2.0~2.2mm，金属颗粒内腔直径15~17mm，在内腔中包裹颗粒直径为2.0~3.0mm的增氮剂芯粒。所述增氮剂合金球由包含在最内层的增氮剂，以及外层包裹在增氮剂周围的铁皮包裹层构成，其制作可行性强，生产成本较低，合金收得率高且稳定，避免了添加剂对钢液的再污染。所述铁皮包裹层的作用是包裹增氮剂芯粒，提高金属颗粒比重，有利于提高增氮剂收得率；所述铁皮包裹层（增重层）各组分的质量百分比含量为，铁：97.0%~99.0%，余量为不可避免的杂质。
4、所述增氮剂芯粒各组分的质量百分比含量为，钙：5.1%~8.2%，硅：37.0%~39.0%，氮：34.0%~37.0%，粘土：4.0%~5.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
5、所述mns形核剂为直径尺寸19~21mm的球状金属颗粒，金属颗粒的铁皮包裹层的壁厚2.0~2.2mm，金属颗粒内腔直径15~17mm，在内腔中包裹颗粒直径为2.0~3.0mm的形核剂芯粒。所述铁皮包裹层的作用是包裹形核剂芯粒，提高金属颗粒比重，有利于提高形核剂收得率。所述铁皮包裹层（增重层）各组分的质量百分比含量为，铁：97.0%~99.0%，余量为不可避免的杂质。
6、所述形核剂芯粒各组分的质量百分比含量为，钙：15.0%~18.0%，硅：35.0%~37.0%，镁：19.0%~25.0%，粘土：4.0%~5.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
7、进一步地，所述转炉冶炼工序中，在转炉出钢过程加入铝铁进行钢水脱氧，其中铝铁加入量为3.0~4.0 kg/t钢，脱氧后对钢液进行合金化，初步调配关键化学成分含量达目标成分含量的70%~90%，合金化结束后，向钢包中加入活性石灰，活性石灰加入量为2.5~3.5kg/t钢。对钢包中的钢液进行氧活度测定，根据氧活度测定结果喂加铝线，铝线直径φ15mm~φ16mm，喂入长度按15m/ppm[o]进行控制。
8、进一步地，lf精炼工序中，添加所述增氮剂合金球，其添加量按0.9~1.2 kg/t钢实施；钢液中的als按0.030%~0.040%控制；在lf精炼结束后，按1.5~2.0 m/ppm[s]喂加casi线。
9、进一步地，所述rh真空精炼过程中，要求真空室内的真空度降低至≤3mbar，并维持真空度＜3mbar循环处理≥11min，真空度＜3mbar循环处理≥1min后即可向真空室内加入mns形核剂，要求添加过程重量分布均匀，添加时长控制在2~3min，形核剂的添加量根据钢液rh进站所取试样的s含量化检验结果为依据添加，具体为：0.10~0.13 kg/(t钢·10ppm[s])。真空泄压后，根据rh工序出站与进站时钢液中的[本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种齿轮钢质量改善控制方法，其特征在于，所述方法包括如下工序：铁水脱硫提钒→半钢转炉冶炼→LF精炼→RH真空精炼→连铸；在所述LF精炼过程中，添加增氮剂合金球；在RH精炼过程中添加MnS形核剂；实施指定冷却凝固控制工艺，控制连铸过程铸坯熔池中的钢液凝固进程，在铸坯1/4弧形区域内凝固完成；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增氮剂芯粒各组分的质量百分比含量为，钙：5.1%~8.2%，硅：37.0%~39.0%，氮：34.0%~37.0%，粘土：4.0%~5.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形核剂芯粒各组分的质量百分比含量为，钙：15.0%~18.0%，硅：35.0%~37.0%，镁：19.0%~25.0%，粘土：4.0%~5.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，在转炉出钢过程加入铝铁进行钢水脱氧，其中铝铁加入量为3.0~4.0 kg/t钢，脱氧后对钢液进行合金化，合金化结束后，向钢包中加入活性石灰，活性石灰加入量为2.5
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，LF精炼工序中，添加所述增氮剂合金球，其添加量按0.9~1.2 kg/t钢实施；钢液中的Als按0.030%~0.040%控制；在LF精炼结束后，按1.5~2.0 m/ppm[S]喂加CaSi线。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，RH真空精炼过程中，真空室内的真空度降低至≤3mbar，并维持真空度＜3mbar循环处理≥11min，真空度＜3mbar循环处理≥1min后向真空室内加入所述MnS形核剂，添加时长控制在2~3 min，形核剂的添加量根据钢液RH进站所取试样的S含量化检验结果为依据添加，具体为：0.10~0.13 kg/(t钢·10ppm[S])；真空泄压后，根据RH工序出站与进站时钢液中的[S]%差值喂加CaSi线，喂加量以RH工序每增加1ppm硫喂加8~8.5m控制，喂加CaSi线结束后静置钢液＞5min开始浇铸。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，LF与RH过程所述CaSi线芯粉含量130~140g/m，关键组份质量含量：钙含量≥28%，硅含量45%~53%，余量为不可避免的杂质。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连铸工序中，实施指定冷却凝固控制工艺，且全程吹氩保护浇铸；所述“指定冷却凝固控制工艺”具体为：浇铸钢液过热度控制在30~35℃；M-EMS搅拌电流强度按100~200A设置；二冷覆盖区域长度从结晶器下口开始7~10m，二冷比水量按0.84~0.92 L/kg钢控制；F-EMS于距离结晶器下口7.5~11m位置处进行搅拌，搅拌电流强度按200~300A设置；矫直区域的坯壳温度回升至920~970℃。
...【技术特征摘要】
1.一种齿轮钢质量改善控制方法，其特征在于，所述方法包括如下工序：铁水脱硫提钒→半钢转炉冶炼→lf精炼→rh真空精炼→连铸；在所述lf精炼过程中，添加增氮剂合金球；在rh精炼过程中添加mns形核剂；实施指定冷却凝固控制工艺，控制连铸过程铸坯熔池中的钢液凝固进程，在铸坯1/4弧形区域内凝固完成；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增氮剂芯粒各组分的质量百分比含量为，钙：5.1%~8.2%，硅：37.0%~39.0%，氮：34.0%~37.0%，粘土：4.0%~5.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形核剂芯粒各组分的质量百分比含量为，钙：15.0%~18.0%，硅：35.0%~37.0%，镁：19.0%~25.0%，粘土：4.0%~5.0%，余量为铁和不可避免的杂质。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，在转炉出钢过程加入铝铁进行钢水脱氧，其中铝铁加入量为3.0~4.0 kg/t钢，脱氧后对钢液进行合金化，合金化结束后，向钢包中加入活性石灰，活性石灰加入量为2.5~3.5 kg/t钢；对钢包中的钢液进行氧活度测定，根据氧活度测定结果喂加铝线，铝线直径φ15mm~φ16mm，喂入长度按15 m/ppm[o]进行控制。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，lf精炼工序中，添加所述增氮剂合金球，其添加量按0.9~1.2 kg/t钢实施；钢液中的als按0.03...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红光，陈天明，王章印，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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