提高20CrMnTiH齿轮钢夹杂物合格率的工艺实践

本钢特殊钢厂20CrMnTiH齿轮钢采用EAF(出钢量45t)-LF-CC工艺流程生产。通过控制电弧炉脱碳量≥0.25%C,保证脱碳速度0.02%C/min,出钢前加0.2%锰铁,使终点碳≥0.10%;电弧炉出钢加铝铁或硅钡钙铝3.0 kg/t_钢进行沉淀脱氧,LF加入3～5 kg/t_钢脱氧剂扩散脱氧,使(FeO)≤0.5%,钢包钢水浇铸前在0.1～0.3 MPa氩气压力镇静吹氩≥15min,使20CrMnTiH钢的夹杂物一次合格率从88.35%提高到92.49%。     

控制20CrMnTiH齿轮钢氧含量和夹杂物的生产试验

20CrMnTiH钢的工艺流程为100 t转炉-LF-VD-方坯连铸-轧制。通过采取提高转炉出钢[C]≥0.08%,优化LF精炼渣系,控制渣中CaO/Al₂O₃ 1.5～1.7,用喂SiCa线代替喂Ca线,防止钢水二次氧化等措施,20CrMnTiH齿轮钢氧含量0.001 5%～0.001 9%和夹杂物级别≤1.5。     

含硫齿轮钢20CrMnTiH洁净度控制

为降低齿轮钢中硼含量和钢材夹杂物评级,针对含硫高品质齿轮钢洁净度要求高的特点,采用FactSage计算了 B2O3和铝的化学反应平衡、齿轮钢的等活度图以及MgO-Al2O3-SiO2三元相图.计算结果表明,钢液中铝含量较高可以还原钢液中存留的B2O3,提高精炼渣中Al2O3含量以及中间包干式料中MgO含量,降低SiO2...     

莱钢20CrMnTiH齿轮钢洁净度分析与控制

为分析影响钢液洁净度的主要因素,采用钢渣系统取样,结合全氧分析、扫描电镜等手段,对莱钢特殊钢厂转炉流程生产20CrMnTiH的洁净度进行了系统分析。控制钢中铝含量在0.008%～0.015%,提高炉渣碱度,控制炉渣中SiO2含量在12%～15%、MgO含量在4%～6%,利于提高转炉齿轮钢的洁净度。转炉终点至钙处理前夹杂物主要为MnS,钙处理至软吹后开始出现镁铝尖晶石等复合夹杂物,夹杂物尺寸基本都在5μm以下,Ca处理后夹杂物尺寸大都在2～3μm。     

20CrMnTiH齿轮钢的工艺优化与实践

通过EAF—LF—CC各工序对20CrMnTiH钢铸坯质量的影响因素进行分析和讨论，提出20CrMnTiH钢的生产技术措施，进一步稳定20CrMnTiH钢的质量。     

20CrMnTiH冶炼全流程夹杂物演变分析

为明确冶炼过程中齿轮钢中的非金属夹杂物的演变行为, 实现对钢中夹杂物特性的有效控制和提高产品质量, 以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象, 通过对BOF-CAS-LF-VD-CC-轧制的冶炼工艺对齿轮钢生产过程取样分析, 采用扫描电镜对不同阶段的夹杂物成分、尺寸、形貌和数量等特性进行系统分析研究。结果表明, 在转炉冶炼结束后, 在CAS精炼结束之前, 钢中只有Al₂O₃夹杂, 且呈团簇状存在; 在LF造白渣5 min时, 加入钙线进行钙处理, 促进夹杂物的形态改变, 形成了Al₂O₃、Al₂O₃-CaO以及Al₂O₃-MgO夹杂; 在LF出站时, 已经结合成为球状的Al₂O₃-MgO-CaO、CaS-MnS类的复合夹杂和TiN夹杂; 在中包位置时, 除了球状的Al₂O₃-MgO-CaO复合夹杂和CaS夹杂, 还出现了小尺寸氧化物夹杂。      

20CrMnTiH1齿轮钢中CaS夹杂的形成与控制

利用Factsage软件,对20CrMnTiH1齿轮钢中(CaO)m(Al2O3)n与CaS夹杂形成进行了热力学分析.结果表明:当钢中w(Al)s=0.035％时,要使钢中夹杂物完全转变为液态(CaO)12(Al2O3)7,应控制钢中w(S)低于0.006 7％,w(Ca) /w(Al)高于0.12;本钢液成分条件下,在炼钢温度下不会自发生成CaS夹杂,当钢液温度下降到1 739.8 K时,凝固前沿的w(S)达到0.015 9％,此时会与低熔点(CaO)12(Al2O3)7夹杂表面的CaO反应析出CaS夹杂.通过对某钢厂生产的20CrMnTiH1齿轮钢铸坯中夹杂物的检验发现,实际情况与热力学计算相符合.同时,通过硫偏析方程计算得到:20CrMnTiH1齿轮钢在凝固过程中不析出CaS夹杂的条件为将硫的初始质量分数控制在0.000 318％以下.     

20CrMnTiH齿轮钢氧含量的控制实践

通过60 t LD→60 t LF→CC工艺生产20CrMnTiH齿轮钢的实践表明：转炉采用低拉增碳操作法,控制终点碳在0.05%～0.12%、温度控制在1640℃～1660℃、出钢下渣量控制小于30 mm、采用复合脱氧工艺;精炼采用Si-Al-Ca渣系,控制炉渣碱度R≥3.5,合理控制精炼节奏及吹氩模式;连铸采用全保护浇铸等一系列措施,可把氧含量控制在18×10-6以下,满足了汽车齿轮行业标准的要求,实现了齿轮钢的批量生产。     

60t BOF-LF-VD-CC流程生产齿轮钢20CrMnTiH的工艺实践

济源钢铁公司生产齿轮钢20CrMnTiH的工艺路线为60 t顶底复吹转炉-LF(VD)-150mm×150mm方坯连铸工艺。通过控制转炉终点[C]≥0.08%,钢包进行硅钙钡-铝铁-铝粒复合脱氧,LF采用SiO₂-Al₂O₃-CaO渣系精炼,LF精炼时喂Ti-Fe线微调钢中Ti成分,VD真空处理后≥15min软吹,中间包液面自动控制,全保护浇铸、M-EMS和F-EMS电磁搅拌,使齿轮钢20CrMnTiH成品成分(%)为:0.19～0.21C、0.23～0.27Si、0.86～0.90Mn、1.11～1.15Cr、0.057～0.063Ti、≤0.020P、≤0.010S,钢中全氧含量为(5.6～19.3)×10^-6,氮含量为(40.6～65.2)×10^-6,各项检验指标达到标准要求,Φ32～40 mm钢材的J9 HRC值为34.42～39.10,△HRC≤6。     

莱钢150 mm×150 mm连铸坯生产20CrMnTiH齿轮钢的工艺实践

莱钢特殊钢厂采用20 t电弧炉-LF(喂丝)-3流150 mm×150 mm方坯连铸-热轧工艺生产Φ40 mm 20CrMnTiH齿轮钢材.冶炼成分控制为(%)0.19～0.21C, 0.17～0.30Si, 0.92～1.02Mn, 1.10～1.23Cr, 0.05～0.07Ti,0.015～0.035Al,连铸钢水过热度20～30 ℃,连铸速度1.4～1.6 m/min,二冷比水量0.5～0.6 L/kg.根据111炉检验结果统计分析可得,Φ40 mm钢材疏松≤1.5级,偏析0.5级,J9(HRC)30～40,J15(HRC)22～35,满足标准要求.     

含硫齿轮钢20CrMnTiH中硫化物对切削性能的影响

在不同切削速度(200～230 m/min)和切削深度(0.5～2 mm)下试验研究了普通20CrMnTiH齿轮钢(0.006%S)和含硫20CrMnTiH齿轮钢(0.031%S)的切削性能。结果表明,随切削速度增大,刀具的磨损增大,在200 m/min,0.031%S钢是0.006%S钢刀具的使用寿命的2.8倍;在230 m/min,0.031%S钢是0.006%S钢刀具使用寿命的2.6倍;随切削深度增加,切削力增加,但在相同切削深度下,0.031%S钢的切削力低于普通0.006%S钢;由于0.031%S钢存在≤6μm的MnS夹杂,使切屑易断,并硫化物夹杂能够包裹Al₂O₃尖晶石夹杂,减少刀具磨损,提高钢材的切削性能。     

20CrMnTiH齿轮钢铸坯宏观碳偏析对轧材带状组织的影响

20CrMnTiH钢Φ130 mm圆钢的生产工艺流程为120 t BOF-LF-VD-300 mm×430 mm坯连铸-连轧。不同连铸工艺(过热度15～30℃,电磁搅拌0～400 A)生产的连铸坯和轧材的宏观碳偏析表明,较高的过热度和过强的结晶器电磁搅拌会加重20CrMnTiH钢连铸坯和轧材的宏观碳偏析;严重的宏观碳偏析,加剧晶枝偏析,提高钢的带状组织级别并提高退火钢材正偏析区的硬度值。     

20CrMnTiH齿轮钢连铸坯表层纵裂的热模拟研究

通过Gleeble-1500热模拟机研究了20CrMnTiH齿轮钢(mm):150×150、180×220、220×300连铸坯600～1300℃的强度和塑性。试验结果表明,3种铸坯在650～950℃真实断裂强度S_k很低,在950～1200℃随温度升高S_k增加,超过1200℃时S_k降低;该钢的第2脆性区为950～700℃,增加连铸坯出结晶器坯壳厚度,降低950～700℃区间停留时间,有利于防止裂纹源扩展成纵裂纹。     

20CrMnTiH齿轮钢0120 mm棒材硬点缺陷分析及改善措施

通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了20CrMnTiH齿轮钢Φ120 mm棒材锯切下料过程硬点缺陷成因。结果表明,齿轮钢棒材试样内部存在30～80μm大颗粒夹杂物聚集是造成齿轮钢锯切过程硬点缺陷的主要原因。这些大颗粒夹杂物主要为Al₂O₃夹杂物和TiN夹杂物的聚集。通过控制120 t转炉出钢钢水溶解氧含量小于200×10^-6、调整精炼终点钙铝参数（0.015%～0.025%Al,0.0015%～0.0020%Ca）、连铸保护浇铸减少过程吸氮、浇铸钢水温度由1530℃降至1525℃、优化二冷配水加速钢的凝固等措施,消除了转炉生产20CrMnTiH齿轮钢硬点缺陷。     

攀钢转炉-大方坯连铸工艺生产齿轮钢20CrMoH的实践

攀钢采用120t顶底复吹转炉→LF+RH精炼→大方坯连铸(280mm×380mm)→热轧工艺生产规格为Φ25～60mm的20CrMoH齿轮钢,检验结果表明,成品检验结果为成分(%):C0.19～0.22,Mn0.54～0.58,Cr0.97～1.03,Mo0.18～0.19,P0.019～0.028,S0.006～0.012,ΔHRC J9≤6、J15≤9,[O]≤20×10^-6,A,B类夹杂≤1.5级,C,D类夹杂≤1.0级,机械性能和低倍组织均满足标准要求。     

承德建龙70 t LD-LF-CC流程生产20CrMnTiH齿轮钢的工艺实践

通过高拉碳等操作使LD终点[C]0.05%～0.13%,出钢前钢包底预加钢芯铝、硅锰和铝锰进行脱氧合金化;采用挡渣技术和全程吹氩,控制LF精炼渣碱度2.5～3.0,加铝线脱氧、控制钢水中Als 0.020%～0.045%,加Ti后T[O]≤20×10^-6,精炼末期喂硅钙线等工艺措施。该钢13炉分析、检验结果表明,该钢的成分(%)为: 0.17～0.22C、0.26～0.34Si、0.90～0.98Mn、1.08～1.13Cr、0.048～0.075Ti、0.015～0.021P、0.008～0.013S;钢材的氧含量≤20×10^-6,氮含量≤70×10^-6,J₉和J₁₅淬透带宽4 HRC,各项指标达到标准要求。