一种高氮齿轮钢及其制备方法与流程

1640～1660℃，出钢加入高纯碳化硅和纯铝锭，最后加入合金渣料；
10.2)lf精炼：lf到位al控制0.070～0.090％，快速调渣，成分调整后吹氩搅拌，根据实际喂入铝线，出钢前3～5分钟喂入钙线，喂入铝线与钙线之间时间间隔不少于7min，精炼出钢温度1655～1675℃；
11.3)vd真空：入vd炉前扒渣，真空度小于67pa保持时间≥12分钟，氩气流量 50～70nl/min；破空后，先喂入氮化锰线，后喂入硫线，控制正常炉次上钢温度1565～ 1590℃；
12.4)连铸：连铸使用双层中间包覆盖剂，中包过热度15～30℃，拉矫温度≥920℃，铸坯落地缓冷≥24小时；
13.5)轧制：加热时控制加热高温段温度1210～1250℃，均热温度1200～1230℃，且温度≥1200℃保温时间不小于2h，总加热时间不少于4h，控制轧制节奏。钢材出缓冷坑后，经漏磁及超声波探伤获得所需圆钢。
14.作为优选地，所述步骤1)中加入高纯碳化硅的量为0.8～1.5kg/t钢，加入纯铝锭的量为2.0～2.5kg/t钢，其中，高纯碳化硅的纯度≥98％，且ti≤0.01％；纯铝锭的纯度≥96％。
15.作为优选地，所述步骤2)中lf到位al控制0.070～0.090％；采用低钛精炼渣，低钛精炼渣中ti≤0.01％，炉渣成分为：al2o3＝25～32％，cao＝44～50％，sio2＝6～ 9％，mgo＝5～7％，碱度控制5～8，氩气流量600～1000nl/min，铝控制在0.060～ 0.080％，喂入钙线的量为0.8～1.5m/吨钢。
16.作为优选地，所述步骤3)中vd破空后喂入氮化锰线的量为2.5～5.0m/t钢，喂入硫线的量为1.2～1.6m/t钢，氩气流量10～20nl/min，软吹氩时间不小于15分钟。
17.作为优选地，所述步骤4)中所述双层中间包覆盖剂的下层使用低钛碱性中包覆盖剂，上层使用低钛空心颗粒中包覆盖剂，其中，低钛碱性中包覆盖剂中ti≤0.01％。
18.作为优选地，所述步骤4)中采用电磁搅拌，结晶器电磁搅拌电流150～250a，频率3～4hz，末端电磁搅拌电流250～300a，频率12～14hz；比水量0.25～0.27l/kg； 260mm
×
300mm方坯拉速0.5～0.55m/min，180mm
×
220mm方坯拉速1.05～1.10 m/min。
19.作为优选地，其特征在于，所述步骤5)中加热时预热段缓慢加热，升温速度 15～20℃/min，开轧温度1100～1150℃，终轧温度≤950℃，上倍尺冷床温度≤930℃，冷床加盖保温罩，冷床停留时间≥30min，锯切温度≤350℃，入坑缓冷温度≥200℃，缓冷时间≥24h。
20.与现有技术相比，本发明的优势在于：
21.1)本发明采用增氮控铝的方式提升钢中aln的含量，从而细化晶粒。同时采用 vd后喂入氮化锰包芯线对钢材进行增n处理，钢材氮的收得率可达85％以上，与传统的钒氮合金增氮的方法相比，钢材成分的均匀性和氮的收得率明显提高。
22.2)本发明在生产过程中，通过合理设计生产工艺，尤其是铝、氮、硫的加入方式，解决了高氮含硫含铝钢的连铸水口结瘤及高氮钢易产生裂纹的两大技术难题，使生产稳定顺行，且钢材夹杂物、探伤等性能指标优异。
23.3)本发明在制备工艺方面，采用电炉高配铝；精炼早加铝，铝钙控间隔；vd 破空后先加mnn线，后加硫线的顺序，保障了氮、硫收的率。冶炼连铸全过程采用低钛原材料，降低钢种ti含量，提升钢材洁净度和疲劳寿命。合理设计连铸电磁搅拌和配水、拉速参数，使钢的均匀性大幅提升，钢的淬透性a、b面极差不大于2hrc。
24.4)本发明轧制过程充分发挥加热高温扩散，轧后缓冷的作用，使钢在组织、硬度等方面具有良好性能。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
26.实施例1-3
27.本发明提供一种高氮齿轮钢，采用uhp超高功率电炉、lf精炼、vd真空脱气处理工艺冶炼，连铸浇注铸坯、轧制成材、探伤工艺生产钢材。实施例1-3是以φ100mm规格钢材的生产工艺来具体说明本发明是如何实施的。
28.本发明提供一种高氮齿轮钢，其化学成分质量百分比优选为：c：0.19-0.22％、 si：≤0.25％、mn：0.70-0.85％、cr：1.00-1.20％、p：≤0.020％、s：0.020-0.035％、ni：≤0.30％、cu：≤0.20％、mo：0.18-0.25％、n：0.010-0.020％、al：0.025-0.050％、 ti:≤0.008％、ca：≤0.002％、b≤0.0003％、[o]≤12ppm，其余为fe和不可避免的杂质，且2.5≤al/n≤5。
[0029]
本发明提供一种高氮齿轮钢的制备方法，具体生产工艺如下：
[0030]
1)冶炼
[0031]
入炉铁水重量比例60～80％，电炉终点c≥0.10％，p≤0.015％，出钢温度1640～ 1660℃，出钢加入高纯碳化硅0.8～1.5kg/t钢，加入纯铝锭2.0～2.5kg/t钢，最后加入合金渣料。
[0032]
2)lf精炼
[0033]
lf到位al控制0.070～0.090％，快速调渣，采用低钛精炼渣，炉渣成分 al2o3＝25～32％，cao＝44～50％，sio2＝6～9％，mgo＝5～7％，碱度控制5～8。成分调整后吹氩搅拌，氩气流量600～1000nl/min，根据实际喂入铝线，铝控制在 0.060～0.080％，出钢前3～5分钟按照0.8～1.5m/吨钢喂入钙线，喂入铝线与钙线之间时间间隔7～12min，精炼出钢温度1655～1675℃。
[0034]
3)vd真空
[0035]
入vd炉前扒渣。真空度小于67pa保持时间12～15分钟，氩气流量50～ 70nl/min；破空后，先喂入氮化锰线3～4m/t，后喂入硫线1.2～1.6m/t，氩气流量 10～20nl/min，软吹氩时间20～30分钟；控制正常炉次上钢温度1565～1580℃。
[0036]
4)连铸
[0037]
连铸使用双层中间包覆盖剂，下层使用低钛碱性中包覆盖剂，上层使用低钛空心颗粒中包覆盖剂，采用电磁搅拌，结晶器电磁搅拌电流200～250a，频率3～4hz，末端电磁搅拌电流250～300a，频率12～14hz；比水量0.25～0.27l/kg；中包过热度15～30℃，260mm
×
300mm方坯拉速0.5～0.55m/min，拉矫温度930～960℃，铸坯落地缓冷≥24小时。
[0038]
5)轧制
[0039]
预热段缓慢加热，升温速度15～20℃/min，控制加热高温段温度1210～1250℃，均热温度1200～1230℃，且温度≥1200℃保温时间2～2.5h，总加热时间不少于4～ 5h；控制轧制节奏，开轧温度1100～1150℃，终轧温度920～950℃，上倍尺冷床温度900～930℃，冷床加盖保温罩，冷床停留时间35～50min，锯切温度300～350℃，入坑缓冷温度200～240℃，
缓冷时间24～48h。钢材出缓冷坑后，经漏磁及超声波探伤获得所需圆钢。
[0040]
具体的工艺参数见表1～表3所示。表1是1-3实施例高氮齿轮钢的化学成分，表2是冶炼、连铸过程关键工艺参数，表3为轧制过程关键工艺参数。
[0041]
表1高氮齿轮钢实施例化学成分(重量，％)
[0042][0043]
表2冶炼、连铸过程关键工艺参数
[0044][0045]
表3轧制及扒皮过程关键工艺参数
[0046][0047]
实施例1-3每炉钢材成品的性能检验结果如表4～6所示。
[0048]
表4低倍、碳极差、硬度检验结果
[0049][0050]
[0051]
表5高倍组织检验结果
[0052][0053]
表6淬透性检验结果
[0054][0055]
从实施例1-3可以看出，该高氮齿轮钢洁净度较高，非金属夹杂物控制良好，均匀性好，晶粒均匀细小。本发明涉及的一种高氮齿轮钢漏磁、超声波(a级)联合探伤合格率98％以上。
[0056]
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
[0057]
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。