專利名稱：一種易切削齒輪鋼及其冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉領(lǐng)域，特別涉及一種易切削齒輪鋼及其冶煉方法
背景技術(shù)：
齒輪是汽車和機械制造業(yè)的重要傳動部件，齒輪鋼是制造汽車、機械傳動系統(tǒng) 齒輪、桿類和軸類零部件的關(guān)鍵材料，對其質(zhì)量要求極其嚴(yán)格。但由于目前通用的齒輪 鋼合金含量較大，鋼種硬度較高，使齒輪的生產(chǎn)加工比較困難。齒輪鋼既要保證機械性 能又要具有良好的切削加工性能，這就使鋼中硫和氧的含量成為控制齒輪鋼性能的關(guān)鍵 參數(shù)，增加了齒輪用鋼冶煉時保硫去氧的難度。在已有技術(shù)中，關(guān)于齒輪鋼的生產(chǎn)有多篇文獻報道和專利技術(shù)。公開號為 CN101306435的中國專利公開了一種齒輪鋼的生產(chǎn)方法，鋼的組分(重量百分比)為 碳 0.10% 0.35%，硅 0.15% 0.45%，錳 0.60% 1.50%，磷《0.03%，硫《0.045%， 鉻 0.80% 1.50%，鈦 0.03% 0.12%，鋁 0.01 % 0.10%，鎳《0.30%，鉬《0.20%，銅 <0.20%,氮0.004% 0.015%，鐵余量。該方法的工藝流程包括，轉(zhuǎn)爐初煉一鋼包精煉 爐精煉或真空脫氣爐精煉一連鑄一連軋。該方法用轉(zhuǎn)爐替代電爐生產(chǎn)齒輪鋼，生產(chǎn)周期 短、能耗低，但采用此種方法生產(chǎn)出來的齒輪鋼硫含量還是較高。公開號為CN1664150A 的中國專利公開了一種含硫易切削齒輪鋼及其鋼管的制造方法，鋼的組分(重量百分?jǐn)?shù)) 為C: 0.20% 0.25%，Si<0.30%, Mn: 0.60% 0.85%，P < 0.035%, S 0.03% 0.05%, Cr: 0.8% 1.10%，Al 0.02% 0.055%，
《20PPm，余量為 Fe。按此成 分進行冶煉，模注鋼錠，鋼錠開坯。管坯加熱溫度為1200 1250°C，熱軋穿孔變形溫度 1100 1150°C，變形奧氏體在高溫區(qū)發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。軋管變形溫度1000 1050°C， 變形奧氏體在未再結(jié)晶區(qū)發(fā)生加工硬化。補償加熱溫度為980 1020°C，奧氏體發(fā)生靜 態(tài)再結(jié)晶。定、減徑工序，變形溫度為900 950°C，變形奧氏體發(fā)生累積加工硬化。 切斷后收集堆冷，冷卻速度為0.5 1.0°C/S。此鋼管熱軋態(tài)組織完全由鐵素體加珠光體 構(gòu)成，硬度HB163 195，但該專利中齒輪鋼中的硫含量還是較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種以含釩鈦鐵水為原料，利用分段式鈣處理工藝的易切削齒輪 鋼的生產(chǎn)方法，該方法解決了生產(chǎn)中既要保證鋼中全氧含量，又要保證硫含量的矛盾， 具有較大的經(jīng)濟效益。一種易切削齒輪鋼，其組份按重量百分?jǐn)?shù)為碳0.10% 0.35%，硅0.15% 0.45%,錳 0.60% 1.50%，磷 0.001% 0.03%，硫 0.015 % 0.030 %，鉻 0.80 % 1.50%，鈦 0.03% 0.12%，鋁 0.01 % 0.10 %，鎳 0.005 % 0.30 %，鉬 0.005 % 0.20%,銅0.005% 0.20%，氮0.004% 0.015%，余量為鐵。優(yōu)選地，易切削齒 輪鋼的組份按重量百分?jǐn)?shù)為碳0.20% 0.3%，硅0.2% 0.4%，錳0.8% 1.2%， 磷 0.01 % 0.03%，硫 0.015% 0.025 %，鉻 0.90 % 1.40 %，^k 0.04 % ~ 0.10%,招 0.01 % 0.09%，Il 0.01%— 0.20%,鉬 0.01 % 0.15%，銅 0.01 % 0.15 %，氮 0.005% 0.01%，余量為鐵。一種易切削齒輪鋼的冶煉方法，包括以下工藝鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐提釩一轉(zhuǎn)爐 冶煉一精煉渣預(yù)處理一鋼包精煉爐精煉一真空脫氣處理一方坯連鑄，其特征在于采用了 分段式鈣處理，包括以下步驟將通過精煉渣預(yù)處理后的鋼水送到鋼包精煉加熱站，并向鋼水包內(nèi)加入精煉渣 3 5kg/t半鋼和鋁粒0.3 0.8kg/t半鋼，精煉30-60min后，向鋼包內(nèi)喂SiCa線0.2 0.5kg/t鋼水，軟吹氬5-10min后出站，出站溫度為1650_1680°C ；將鋼包精煉后的鋼包送到真空脫氣段真空處理，真空度小于3mbar的處理時 間為12 15min，補加鋁合金，將鋼水中的鋁含量控制在0.03 % 0.05 % ；真空處 理6-lOmin后加入含硫合金，含硫合金加入量根據(jù)進站硫含量決定，將鋼水中硫含量 控制在0.015% 0.028% ；合金化后，使鋼水在真空室內(nèi)循環(huán)流動5-10min，使成分 均勻，破真空，向鋼包內(nèi)喂SiCa線0.1 0.5kg/t鋼水，靜吹8-15min出站，出站溫度 1570-1590°C°C。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述鐵水預(yù)處理工藝硫含量按重 量百分?jǐn)?shù)為《0.100%。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述轉(zhuǎn)爐提釩后的含釩鈦“半 鋼”中硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為動.100%。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水中的硫含量 按重量百分?jǐn)?shù)為0.03% 0.08%。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述的精煉渣預(yù)處理后含釩鐵水 中的硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為0.015 % 0.03 %。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述的鋼包精煉爐精煉后的鋼水 中的硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為硫為0.010% 0.030%。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述真空脫氣處理后的鋼水中硫 的含量按重量百分?jǐn)?shù)為0.015% 0.030%。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述硫合金含硫組份按重量百分 數(shù)為硫27% 30%，碳0.5%，娃0.5%，磷0.05%，其余為鐵。根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述根據(jù)進站硫含量決定的含硫 合金加入量根據(jù)下面的公式計算得到
c入入A \垃 目標(biāo)S含量-進站S含量 如—七如！^由甘 S合金加入里=Af1入入 > 入日…念X鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)f。
含S合金硫含量X S的收得率根據(jù)本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，所述SiCa線為包芯線，外殼帶鋼 厚0.35 0.40mm，芯粉單重130 150g/m，其中芯粉鈣含量按重量百分?jǐn)?shù)為24 % 32%,硅55% 65%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。


通過下面結(jié)合示例性附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變
5得更加清楚，其中圖1為本發(fā)明所述的易切削齒輪鋼冶煉方法的工藝流程圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。在步驟S10，對含釩鈦鐵水進行預(yù)處理。在鐵水罐進行復(fù)合噴吹弱脫硫，所述 噴吹時間為8 15min，脫硫劑為石灰和鈍化鎂粉，石灰的用量為2 6kg/t鐵水，鈍化 鎂粉的用量為0.1 0.5kg/t鐵水，然后扒去脫硫渣，獲得低硫含釩鈦鐵水，經(jīng)預(yù)處理后 鐵水中硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為《0.100%。在步驟S20，將含釩鈦鐵水加入轉(zhuǎn)爐提釩。向含釩鈦鐵水中加入冷卻劑，并采 用339氧槍進行供氧吹釩，并向爐內(nèi)加入氧化鐵皮和鎂砂進行調(diào)渣，控制吹煉終點溫度 為1660-1700°C，擋渣出半鋼和釩渣，半鋼中的硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為動.100%。在步驟S30，轉(zhuǎn)爐冶煉。將制取的半鋼加入煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉，入爐前半鋼中硫含 量為0.050% 0.100%，并采用536氧槍進行供氧造渣脫磷脫碳，根據(jù)入爐硫含量，控制 造渣劑的加入量和爐渣堿度。采用單渣法脫磷，轉(zhuǎn)爐造渣一般采用活性石灰、復(fù)合造渣 劑、高鎂石灰以及煉鋼污泥球，為了保證脫磷的效果，堿度控制在2.0 3.0。轉(zhuǎn)爐冶煉 后鋼水中硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為0.030% 0.080%。在步驟S40，在出爐前向鋼包內(nèi)加入第一批精煉渣和鋁合金脫氧劑，第一批精 煉渣和鋁合金脫氧劑在第一時間加到鋼包中，第一時間為向鋼包中加入30%鋼水的時間 段，精煉渣的加入量為4 8kg/t半鋼，鋁合金脫氧劑可用鋁鐵，根據(jù)鋁合金的含鋁量 折合成純鋁后的加入量1.5 2.0kg/t半鋼。在出鋼過程中加鉻鐵合金和增碳劑進行鋼 水合金化和增碳，出完鋼后向鋼包渣面上加入改性劑，加入量為2.5 3.5kg/t鋼水， 即得脫氧合金化的鋼水。精煉渣沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種精煉 渣。優(yōu)選情況下，為了使所制得的鋼坯符合齒輪鋼的性能要求，以所述精煉渣的總重量 為基準(zhǔn)，所述精煉渣的組分按重量百分?jǐn)?shù)為Ca065% 85%，Si02<5%, Al203<3%, Na202%~54%, CaF27% 15%，MgO《6%。所述精煉渣可以通過常規(guī)的方法制得， 即將活性石灰、螢石和工業(yè)純堿進行均勻混合制得，也可在冶煉過程按按重量百分?jǐn)?shù)為 80% 85%活性石灰加上15% 20%螢石的比例直接加入鋼水中。精煉渣預(yù)處理后含釩 鐵水中的硫含量為0.015% 0.03%。在步驟S50，將脫氧合金化后的鋼水加入鋼包精煉爐，并向鋼水中加入第二批精 煉渣和鋁粒，第二批精煉渣在鋼水全部加入鋼包中至鋼包精煉開始的時間段內(nèi)加入，加 入量3 5kg/t半鋼，鋁粒加入量0.3 0.8kg/t半鋼。精煉30-60min后，向鋼包內(nèi)喂 SiCa線0.2 0.5kg/t鋼水，軟吹氬5-10min后出站，鋼包精煉出站溫度為1650_1680°C。 所述SiCa線為包芯線，外殼帶鋼厚0.35 0.40mm，芯粉單重130 150g/m，其中芯 粉含鈣按重量百分?jǐn)?shù)為24% 32%，硅按重量百分?jǐn)?shù)為55% 65%，其余為鐵及不可避 免的雜質(zhì)。鋼包精煉爐精煉后的鋼水中的硫含量為硫為0.010% 0.030%。在步驟S60，將鋼包精煉后的鋼包送到真空脫氣段真空處理，真空度小于3mbar 的處理時間為12 15min，補加鋁合金，鋁合金將鋁控制在0.03% 0.05% ；真空處理 6-10min后加入含硫合金，含硫合金加入量根據(jù)進站硫含量決定，將硫控制在0.015% 0.028% ；合金化后，使鋼水在真空室內(nèi)循環(huán)流動5-lOmin，使成分均勻，破真空，向鋼 包內(nèi)喂SiCa線0.10 0.50kg/t鋼水，靜吹8_15min，然后出站，出站溫度1570_1590°C。 真空脫氣處理后的鋼水中硫的含量按重量百分?jǐn)?shù)為0.015% 0.030%。含硫合金的加入量計算如下
權(quán)利要求
1.一種易切削齒輪鋼，其特征在于其組份按重量百分?jǐn)?shù)為碳0.10% 0.35%， 硅 0.15% 0.45%，錳 0.60% 1.50%，磷 0.001 % 0.03 %，硫 0.015 % 0.030 %， 鉻 0.80% 1.50%，鈦 0.03% 0.12%，鋁 0.01 % 0.10 %，鎳 0.005 % 0.30 %，鉬 0.005% 0.20%，銅 0.005% 0.20%，氮 0.004% 0.015%，余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易切削齒輪鋼，其特征在于其組份按重量百分?jǐn)?shù)為碳 0.20% 0.3%，硅 0.2% 0.4%，錳 0.8% 1.2%，磷 0.01 % 0.03 %，硫 0.015% 0.025 %,鉻 0.90 % 1.40 %，鈦 0.04 % 0.10 %，招 0.01 % 0.09 %，鎳 0.01 % 0.20%,銷 0.01% 0.15%，銅 0.01% 0.15%，氮 0.005% 0.01 %，余量為鐵。
3.—種易切削齒輪鋼的冶煉方法，包括以下工藝鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐提釩一轉(zhuǎn)爐冶 煉一精煉渣預(yù)處理一鋼包精煉爐精煉一真空脫氣處理一方坯連鑄，其特征在于采用了分 段式鈣處理，包括以下步驟將通過精煉渣預(yù)處理后的鋼水送到鋼包精煉加熱站，并向鋼水包內(nèi)加入精煉渣3 5kg/t半鋼和鋁粒0.3 0.8kg/t半鋼，精煉30-60min后，向鋼包內(nèi)喂SiCa線0.2 0.5kg/ t鋼水，軟吹氬5-10min后出站，出站溫度為1650_1680°C ；將鋼包精煉后的鋼包送到真空脫氣段真空處理，真空度小于3mbar的處理時間 為12 15min，補加鋁合金，將鋼水中的鋁含量控制在0.03 % 0.05 % ；真空處理 6-lOmin后加入含硫合金，含硫合金加入量根據(jù)進站硫含量決定，將鋼水中硫含量控制在 0.015% 0.028% ；合金化后，使鋼水在真空室內(nèi)循環(huán)流動5-10min，使成分均勻，破真 空，向鋼包內(nèi)喂SiCa線0.1 0.5kg/t鋼水，靜吹8-15min出站，出站溫度1570_1590°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述鐵水預(yù)處理工藝 硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為《0.100%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)爐提釩后的含 釩鈦“半鋼”中硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為<0.100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水 中的硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為0.03 % 0.08 %。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述精煉渣預(yù)處理后 含釩鐵水中硫含量為0.015% 0.03%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述的鋼包精煉爐精 煉后鋼水中的硫含量按重量百分?jǐn)?shù)為硫為0.010% 0.030%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述真空脫氣處理后 鋼水中硫的含量按重量百分?jǐn)?shù)為0.015% 0.030%。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述硫合金含硫組 份按重量百分?jǐn)?shù)為硫27% 30%，碳0.5%，娃0.5%，磷0.05%，余量為鐵。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述根據(jù)進站硫含 量決定的含硫合金加入量根據(jù)下面的公式計算得到
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削齒輪鋼的冶煉方法，其特征在于所述SiCa線為包芯 線，外殼帶鋼厚0.35 0.40mm，芯粉單重130 150g/m，其中芯粉含鈣按重量百分?jǐn)?shù)為24% 32%，硅55% 65%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種易切削齒輪鋼及其冶煉方法，鋼組份按重量百分?jǐn)?shù)為碳0.10％～0.35％，硅0.15％～0.45％，錳0.60％～1.50％，磷0.001％～0.03％，硫0.015％～0.030％，鉻0.80％～1.50％，鈦0.03％～0.12％，鋁0.01％～0.10％，鎳0.005％～0.30％，鉬0.005％～0.20％，銅0.005％～0.20％，氮0.004％～0.015％，余量為鐵。本發(fā)明所述易切削齒輪鋼的冶煉方法采用了分段式鈣處理工藝，該方法解決了齒輪鋼生產(chǎn)中既要保證鋼中全氧含量，又要保證硫含量的矛盾，具有較大的經(jīng)濟效益。
文檔編號C22C33/06GK102011062SQ20101056317
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者周偉, 曾建華, 李桂軍, 李清春, 楊森祥, 楊洪波, 楊素波, 陳亮, 陳天明, 陳永 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司, 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司