齿轮钢窄淬透性带控制技术

 为提高齿轮钢淬透性带控制精度,优化了齿轮钢成分控制目标及精度要求,建立合金加料计算机控制模型和成分调整规则库,开发基于增量神经网络的齿轮钢淬透性预报模型,形成一套完整的齿轮钢窄淬透性带宽控制技术,并将该技术应用于20CrMnTiH齿轮钢。研究结果表明,可实现窄淬透性带控制,J9和J15淬透性带宽不大于4HRC的比例分别达到93.3%和89.2%,不大于6HRC的比例分别达到99.3%和98.4%。     

SAE8620H齿轮钢末端淬透性控制研究

通过现场试验,研究了结晶器电磁搅拌强度对齿轮钢成分均匀性的影响。结果表明:采用合适的MEMS参数,能够改善连铸坯横截面成分偏析,控制钢的末端淬透性带宽,SAE8620H齿轮钢的圆钢横截面碳偏析指数由原来的0.92~1.08降至0.97~1.04;末端淬透性带宽由8 HRC降至5 HRC,实现了淬透性窄带化,满足了客户对齿轮钢淬透性带宽的需求。     

轿车用20CrMnTiH齿轮钢窄淬透性控制实践

淬透性是齿轮钢的核心指标,对成品齿轮的综合性能有很大程度的影响。通过理论基础,配合现场实践,摸索出了齿轮钢窄淬透性带宽的控制方法。将化学成分C控制在±0.01%,Si、Mn、Cr控制在±0.02%,B控制在0.000 5%以下,可以大幅度提高齿轮钢淬透性的稳定性,实现淬透性带≤5 HRC的水平,满足轿车齿轮用钢的使用要求。     

基于M-EMS工艺优化的齿轮钢偏析及淬透性带宽控制

为提高齿轮钢产品淬透性带宽的可控性,基于数值模拟和工业试验,对比研究了连铸结晶器电磁搅拌(M-EMS)工艺参数对齿轮钢成分均匀性及其淬透性带宽的影响规律。结果表明,随着M-EMS工作电流由100增至600 A,结晶器出口中心处钢液过热度约由0.25降至-2.65℃,铸坯皮下12 mm处碳偏析度由0.98降至0.85。在质量守恒和结晶器内过热耗散的综合作用下,齿轮钢轧材横截面上碳质量分数极差值随M-EMS工作电流的增加呈先降低后增加的趋势,其中M-EMS工作电流为200 A时达到最低值,约为0.012%。与600 A/2.5 Hz工况相比,MEMS工艺参数为200 A/2.5 Hz时,齿轮钢末端淬透性带宽得到有效控制,可由之前最大的10HRC降至5HRC以内。     

Cr-Ni-Mo系汽车齿轮钢质量稳定性水平分析

为了促进中国向制造业强国转型发展，制造业中关键零部件用材料在不断提升性能的同时，还必须保证具备高质量稳定性，如在推进中国高等级汽车开发时，汽车齿轮零件用材料就必须在具备高质量的同时，还具备足够的质量稳定性。Cr-Ni-Mo系齿轮钢是汽车齿轮钢中的一类重要的产品，具有承载力大、抗冲击性好的特点，应用比较广泛，因此，选择以Cr-Ni-Mo系汽车齿轮钢为研究对象开展研究。利用合金成分分析、末端淬透性试验、硬度检测、带状组织检测等试验方法，对Cr-Ni-Mo系齿轮钢冶炼成分、铸坯偏析、成品材偏析、淬透性、带状组织控制等进行研究和分析，完成了国内Cr-Ni-Mo系汽车齿轮钢先进质量稳定性控制水平研究，并分析了其对齿轮制造的影响。结果显示，国内某特钢厂Cr-Ni-Mo系汽车齿轮钢可以实现大批量工业生产时冶炼成分的精准控制，精炼终点碳质量分数波动在±0.01%以内，锰、铬、镍质量分数波动在±0.02%以内，且成品材截面碳偏析很小，碳质量分数波动不超过0.02%的炉次比例达97%。另外，该系列齿轮钢还可以达到窄淬透性带宽和低带状组织级别稳定控制，其淬透性带宽基本稳定控制在4HRC以内，带状组织稳定控制...     

20CrMoH淬透性研究

通过对20CrMoH钢中影响淬透性元素理论分析，同时综合参考日本及抚钢20CrMoH实物化学成分解剖分析结果，结合攀长钢公司生产的20CrMo品种化学成分及淬透性测试分析数据，提出了两种内控成分方案。通过对比试验证实对20CrMoH中有关元素含量进行控制，可达到控制本钢种淬透性的目的，同时存在淬透性不均现象。20CrMoH钢中加入W、V后钢材的σb、σs有所提高，但δ5、ψ、Ak值有所降低。     

碳偏析和残余B对20CrMnTiH1齿轮钢淬透性的影响

试验分析了电磁搅拌电流对20CrMnTiH1齿轮钢180mm×180mm连铸坯碳偏析的影响以及精炼和连铸工序钢中残余B含量及其变化对钢淬透性的影响。结果表明，电磁搅拌电流从200A降至100A时，铸坯碳偏析指数降低0．1；控制钢中残余B≤0．0002％，可使20CrMnTiH1齿轮钢淬透性带宽≤4HRC。     

窄淬透性20CrMnTiH2齿轮钢棒材的研制开发

通过分析C,Si,Mn,Cr,Ti,S等元素对保淬透性齿轮钢的淬透性等的影响,设计了20CrMnTiH2典型齿轮钢钢种的化学成分,并通过试生产和检、试验得出了典型钢种最佳的窄成分控制范围,从而很好地满足了用户对齿轮钢产品窄淬透性带宽、细晶和高纯净度等的要求。     

110 t EAF-LF-RH-CC-连轧流程 Φ110 mm ~ Φ150 mm 22CrMoH齿轮钢的试制

通过电弧炉留钢操作,控制EAF终点[C]≥0.10%,LF精炼白渣时间≥30 min,利用淬透性预测模型微调钢水中元素含量,控制中间包钢水过热度15~30℃、结晶器、铸流和末端电磁搅拌等工艺措施,试制的Φ110mm~Φ150 mm 22CrMoH齿轮钢（/%:0.20~0.22C,0.26~0.28Si,0.73~0.75Mn,0.007~0.012P,0.001~0.004S,1.05~1.09Cr,0.37~0.39Mo）的氧含量为8×10^-6~10×10^-6,轧材J₁₅△HRC值≤4,夹杂物≤1.0级,低倍组织≤1.0级。     

20CrMnTiH齿轮钢窄淬透性带短流程生产工艺

介绍了采用90t转炉-LF-CC-热轧生产窄淬透性带20CrMnTiH齿轮钢工艺。轧材检验及生产过程中取样分析表明,钢中气体含量（N2＋O2）〈60×10-6,淬透性带宽△HRC〈6.5,夹杂物检验等级及偏析程度均〈1.5级,组织晶粒度〉7级,各项机械性能均符合GB5612-2004要求。     

50t电炉-LF-VD流程生产SAE8620H齿轮钢淬透性的控制

对影响采用50 t电炉-LF-VD工艺生产SAE8620H齿轮钢的淬透性的冶金因素进行分析;重点关注生产过程中化学成分C含量的变化规律,分析工艺过程对化学成分C含量的控制精度的影响因素并进行研究优化。通过实施设计子钢号化学成分、缩窄化学成分控制范围、对工艺关键位置加强全过程控制等措施后,钢中Mn、Cr、Ni均控制在较窄的范围内,w(C)波动控制在0.03%以内,从而较好地控制了SAE8620H齿轮钢淬透性和淬透性带宽。     

Effect of grain size on hardenability of gear steel

The effect of different grain sizes of gear steels on hardenability was researched based on the 20CrNiMoH experimental steel. The quenching samples cut from one same bar were quenched after austenitizing treatment by different austenitizing temperature (925, 950, 980, 1000 and 1050??).The results show that their hardenability are very different. By further study,it??s found that the inconsistency of hardenability of 20CrNiMoH gear steel specimens is mainly due to the difference of grain sizes. The grain sizes and their growth trend of 20CrNiMoH gear steel specimens are different when their austenitizing temperatures are different, and the growth of grain sizes will delay the transformation of subcooled austenite, which can maintain stability of austenite and improve the hardenability of gear steel. The relationship between grain sizes and hardenability of 20CrNiMoH gear steel is also studied quantitatively. It??s found when the grain size level of 20CrNiMoH steel increases by one grade, the hardness of J5, J9 and J15 decrease by 1. 9HRC, 4. 0HRC and 1. 3HRC, respectively, and the hardness of J9 is most affected.     

微合金元素Ti对20CrMnTi齿轮钢质量的影响

研究了钢中Ti回收率的影响因素、Ti含量对钢中Ti夹杂物含量和奥氏体晶粒长大倾向的影响,以及C-Ti对20CrMnTi钢淬透性和力学性能的影响。结果表明,当Ti含量超过0.03%时,20CrMnTi钢中Ti夹杂物含量明显增加;当Ti含量从0.01%增至0.04%,980℃1h处理后钢中晶粒度从5级提高到8级;当控制C-Ti= 0.12%时,钢的淬透性带的宽度为HRC 4～6。     

攀钢120 t转炉-LF+RH流程20CrMnTiH窄淬透性带齿轮钢的试制

攀钢采用120 t转炉-130 t LF+RH-280 mm×380 mm方坯连铸-热轧工艺生产Φ25～160 mm 20CrMnTiH齿轮钢(%:0.20～0.22C、0.25～0.31Si、0,93～1.00Mn、1.03～1.15Cr、0.05～0.08Ti)。检验结果表明,钢中氧含量(10～20)×10^-6(平均14×10^-6),淬透性(J₉,J₁₅)带宽△HRC值≤7,机械性能和组织均符合GB/ T5216-2004标准要求。     

120 t BOF-LF-CC流程生产20CrMnTi齿轮钢的工艺实践

武钢条材总厂采用铁水脱硫-120 t BOF-LF-200 mm×200 mm方坯连铸-热轧工艺生产窄淬透性带20CrMnTi齿轮钢。生产结果表明,通过转炉高拉碳工艺,控制终点[C]≥0.08%,出钢时加0.8 kg/t铝块预脱氧、钢包吹氩喂氩喂铝线150 m,LF精炼时喂0.4 kg/t铝线和控制精炼渣碱度3.0~4.0,并采用精确调整合金成分,氩封长水口连铸等工艺措施,生产122炉20CrMnTi齿轮钢成分为(%):0.19~0.21C,0.22~0.31Si,0.85~1.04Mn,1.01~1.19Cr,0.04~0.09Ti,0.02~0.06Cu,≤24×10-6[O],≤55×10-6[N];疏松和偏析级别均≤1.0,晶粒度级别≥9.0;淬透性带宽△HRC≤5.9,满足标准要求。     

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。     

20CrMnTiH钢淬透性预测与成分影响分析

基于临界理想直径(DI)模型,采用非线性拟合、多元化分析等方法,建立了20CrMnTiH钢淬透性预测数学模型,根据回归方程分析了钢液中化学成分对淬透性的影响,采用VC语言对数学模型进行程序编写。结果表明:模型预测值与实际值吻合度较好,J9、J15平均偏差分别在3.79%与5.78%,基本能满足实际生产的需要。