专利名称：一种易切削齿轮钢及其冶炼方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶炼领域，特别涉及一种易切削齿轮钢及其冶炼方法
背景技术：
齿轮是汽车和机械制造业的重要传动部件，齿轮钢是制造汽车、机械传动系统 齿轮、杆类和轴类零部件的关键材料，对其质量要求极其严格。但由于目前通用的齿轮 钢合金含量较大，钢种硬度较高，使齿轮的生产加工比较困难。齿轮钢既要保证机械性 能又要具有良好的切削加工性能，这就使钢中硫和氧的含量成为控制齿轮钢性能的关键 参数，增加了齿轮用钢冶炼时保硫去氧的难度。在已有技术中，关于齿轮钢的生产有多篇文献报道和专利技术。公开号为 CN101306435的中国专利公开了一种齿轮钢的生产方法，钢的组分(重量百分比)为 碳 0.10% 0.35%，硅 0.15% 0.45%，锰 0.60% 1.50%，磷《0.03%，硫《0.045%， 铬 0.80% 1.50%，钛 0.03% 0.12%，铝 0.01 % 0.10%，镍《0.30%，钼《0.20%，铜 <0.20%,氮0.004% 0.015%，铁余量。该方法的工艺流程包括，转炉初炼一钢包精炼 炉精炼或真空脱气炉精炼一连铸一连轧。该方法用转炉替代电炉生产齿轮钢，生产周期 短、能耗低，但采用此种方法生产出来的齿轮钢硫含量还是较高。公开号为CN1664150A 的中国专利公开了一种含硫易切削齿轮钢及其钢管的制造方法，钢的组分(重量百分数) 为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，余量为 Fe。按此成 分进行冶炼，模注钢锭，钢锭开坯。管坯加热温度为1200 1250°C，热轧穿孔变形温度 1100 1150°C，变形奥氏体在高温区发生动态再结晶。轧管变形温度1000 1050°C， 变形奥氏体在未再结晶区发生加工硬化。补偿加热温度为980 1020°C，奥氏体发生静 态再结晶。定、减径工序，变形温度为900 950°C，变形奥氏体发生累积加工硬化。 切断后收集堆冷，冷却速度为0.5 1.0°C/S。此钢管热轧态组织完全由铁素体加珠光体 构成，硬度HB163 195，但该专利中齿轮钢中的硫含量还是较高。
发明内容
本发明提供了一种以含钒钛铁水为原料，利用分段式钙处理工艺的易切削齿轮 钢的生产方法，该方法解决了生产中既要保证钢中全氧含量，又要保证硫含量的矛盾， 具有较大的经济效益。一种易切削齿轮钢，其组份按重量百分数为碳0.10% 0.35%，硅0.15% 0.45%,锰 0.60% 1.50%，磷 0.001% 0.03%，硫 0.015 % 0.030 %，铬 0.80 % 1.50%，钛 0.03% 0.12%，铝 0.01 % 0.10 %，镍 0.005 % 0.30 %，钼 0.005 % 0.20%,铜0.005% 0.20%，氮0.004% 0.015%，余量为铁。优选地，易切削齿 轮钢的组份按重量百分数为碳0.20% 0.3%，硅0.2% 0.4%，锰0.8% 1.2%， 磷 0.01 % 0.03%，硫 0.015% 0.025 %，铬 0.90 % 1.40 %，^k 0.04 % ~ 0.10%,招 0.01 % 0.09%，Il 0.01%— 0.20%,钼 0.01 % 0.15%，铜 0.01 % 0.15 %，氮 0.005% 0.01%，余量为铁。一种易切削齿轮钢的冶炼方法，包括以下工艺铁水预处理一转炉提钒一转炉 冶炼一精炼渣预处理一钢包精炼炉精炼一真空脱气处理一方坯连铸，其特征在于采用了 分段式钙处理，包括以下步骤将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣 3 5kg/t半钢和铝粒0.3 0.8kg/t半钢，精炼30-60min后，向钢包内喂SiCa线0.2 0.5kg/t钢水，软吹氩5-10min后出站，出站温度为1650_1680°C ；将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时 间为12 15min，补加铝合金，将钢水中的铝含量控制在0.03 % 0.05 % ；真空处 理6-lOmin后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将钢水中硫含量 控制在0.015% 0.028% ；合金化后，使钢水在真空室内循环流动5-10min，使成分 均勻，破真空，向钢包内喂SiCa线0.1 0.5kg/t钢水，静吹8-15min出站，出站温度 1570-1590°C°C。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述铁水预处理工艺硫含量按重 量百分数为《0.100%。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述转炉提钒后的含钒钛“半 钢”中硫含量按重量百分数为动.100%。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述转炉冶炼后钢水中的硫含量 按重量百分数为0.03% 0.08%。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述的精炼渣预处理后含钒铁水 中的硫含量按重量百分数为0.015 % 0.03 %。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述的钢包精炼炉精炼后的钢水 中的硫含量按重量百分数为硫为0.010% 0.030%。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述真空脱气处理后的钢水中硫 的含量按重量百分数为0.015% 0.030%。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述硫合金含硫组份按重量百分 数为硫27% 30%，碳0.5%，娃0.5%，磷0.05%，其余为铁。根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述根据进站硫含量决定的含硫 合金加入量根据下面的公式计算得到
c入入A \垃 目标S含量-进站S含量 如—七如！^由甘 S合金加入里=Af1入入 > 入日…念X钢包内钢水质f。
含S合金硫含量X S的收得率根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述SiCa线为包芯线，外壳带钢 厚0.35 0.40mm，芯粉单重130 150g/m，其中芯粉钙含量按重量百分数为24 % 32%,硅55% 65%，其余为铁及不可避免的杂质。
通过下面结合示例性附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变
5得更加清楚，其中图1为本发明所述的易切削齿轮钢冶炼方法的工艺流程图。
具体实施例方式以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。在步骤S10，对含钒钛铁水进行预处理。在铁水罐进行复合喷吹弱脱硫，所述 喷吹时间为8 15min，脱硫剂为石灰和钝化镁粉，石灰的用量为2 6kg/t铁水，钝化 镁粉的用量为0.1 0.5kg/t铁水，然后扒去脱硫渣，获得低硫含钒钛铁水，经预处理后 铁水中硫含量按重量百分数为《0.100%。在步骤S20，将含钒钛铁水加入转炉提钒。向含钒钛铁水中加入冷却剂，并采 用339氧枪进行供氧吹钒，并向炉内加入氧化铁皮和镁砂进行调渣，控制吹炼终点温度 为1660-1700°C，挡渣出半钢和钒渣，半钢中的硫含量按重量百分数为动.100%。在步骤S30，转炉冶炼。将制取的半钢加入炼钢转炉冶炼，入炉前半钢中硫含 量为0.050% 0.100%，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，根据入炉硫含量，控制 造渣剂的加入量和炉渣碱度。采用单渣法脱磷，转炉造渣一般采用活性石灰、复合造渣 剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，为了保证脱磷的效果，碱度控制在2.0 3.0。转炉冶炼 后钢水中硫含量按重量百分数为0.030% 0.080%。在步骤S40，在出炉前向钢包内加入第一批精炼渣和铝合金脱氧剂，第一批精 炼渣和铝合金脱氧剂在第一时间加到钢包中，第一时间为向钢包中加入30%钢水的时间 段，精炼渣的加入量为4 8kg/t半钢，铝合金脱氧剂可用铝铁，根据铝合金的含铝量 折合成纯铝后的加入量1.5 2.0kg/t半钢。在出钢过程中加铬铁合金和增碳剂进行钢 水合金化和增碳，出完钢后向钢包渣面上加入改性剂，加入量为2.5 3.5kg/t钢水， 即得脱氧合金化的钢水。精炼渣没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种精炼 渣。优选情况下，为了使所制得的钢坯符合齿轮钢的性能要求，以所述精炼渣的总重量 为基准，所述精炼渣的组分按重量百分数为Ca065% 85%，Si02<5%, Al203<3%, Na202%~54%, CaF27% 15%，MgO《6%。所述精炼渣可以通过常规的方法制得， 即将活性石灰、萤石和工业纯碱进行均勻混合制得，也可在冶炼过程按按重量百分数为 80% 85%活性石灰加上15% 20%萤石的比例直接加入钢水中。精炼渣预处理后含钒 铁水中的硫含量为0.015% 0.03%。在步骤S50，将脱氧合金化后的钢水加入钢包精炼炉，并向钢水中加入第二批精 炼渣和铝粒，第二批精炼渣在钢水全部加入钢包中至钢包精炼开始的时间段内加入，加 入量3 5kg/t半钢，铝粒加入量0.3 0.8kg/t半钢。精炼30-60min后，向钢包内喂 SiCa线0.2 0.5kg/t钢水，软吹氩5-10min后出站，钢包精炼出站温度为1650_1680°C。 所述SiCa线为包芯线，外壳带钢厚0.35 0.40mm，芯粉单重130 150g/m，其中芯 粉含钙按重量百分数为24% 32%，硅按重量百分数为55% 65%，其余为铁及不可避 免的杂质。钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.010% 0.030%。在步骤S60，将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar 的处理时间为12 15min，补加铝合金，铝合金将铝控制在0.03% 0.05% ；真空处理 6-10min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.015% 0.028% ；合金化后，使钢水在真空室内循环流动5-lOmin，使成分均勻，破真空，向钢 包内喂SiCa线0.10 0.50kg/t钢水，静吹8_15min，然后出站，出站温度1570_1590°C。 真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.015% 0.030%。含硫合金的加入量计算如下
权利要求
1.一种易切削齿轮钢，其特征在于其组份按重量百分数为碳0.10% 0.35%， 硅 0.15% 0.45%，锰 0.60% 1.50%，磷 0.001 % 0.03 %，硫 0.015 % 0.030 %， 铬 0.80% 1.50%，钛 0.03% 0.12%，铝 0.01 % 0.10 %，镍 0.005 % 0.30 %，钼 0.005% 0.20%，铜 0.005% 0.20%，氮 0.004% 0.015%，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的易切削齿轮钢，其特征在于其组份按重量百分数为碳 0.20% 0.3%，硅 0.2% 0.4%，锰 0.8% 1.2%，磷 0.01 % 0.03 %，硫 0.015% 0.025 %,铬 0.90 % 1.40 %，钛 0.04 % 0.10 %，招 0.01 % 0.09 %，镍 0.01 % 0.20%,销 0.01% 0.15%，铜 0.01% 0.15%，氮 0.005% 0.01 %，余量为铁。
3.—种易切削齿轮钢的冶炼方法，包括以下工艺铁水预处理一转炉提钒一转炉冶 炼一精炼渣预处理一钢包精炼炉精炼一真空脱气处理一方坯连铸，其特征在于采用了分 段式钙处理，包括以下步骤将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣3 5kg/t半钢和铝粒0.3 0.8kg/t半钢，精炼30-60min后，向钢包内喂SiCa线0.2 0.5kg/ t钢水，软吹氩5-10min后出站，出站温度为1650_1680°C ；将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间 为12 15min，补加铝合金，将钢水中的铝含量控制在0.03 % 0.05 % ；真空处理 6-lOmin后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将钢水中硫含量控制在 0.015% 0.028% ；合金化后，使钢水在真空室内循环流动5-10min，使成分均勻，破真 空，向钢包内喂SiCa线0.1 0.5kg/t钢水，静吹8-15min出站，出站温度1570_1590°C。
4.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述铁水预处理工艺 硫含量按重量百分数为《0.100%。
5.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述转炉提钒后的含 钒钛“半钢”中硫含量按重量百分数为<0.100%。
6.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述转炉冶炼后钢水 中的硫含量按重量百分数为0.03 % 0.08 %。
7.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述精炼渣预处理后 含钒铁水中硫含量为0.015% 0.03%。
8.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述的钢包精炼炉精 炼后钢水中的硫含量按重量百分数为硫为0.010% 0.030%。
9.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述真空脱气处理后 钢水中硫的含量按重量百分数为0.015% 0.030%。
10.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述硫合金含硫组 份按重量百分数为硫27% 30%，碳0.5%，娃0.5%，磷0.05%，余量为铁。
11.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述根据进站硫含 量决定的含硫合金加入量根据下面的公式计算得到
12.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述SiCa线为包芯 线，外壳带钢厚0.35 0.40mm，芯粉单重130 150g/m，其中芯粉含钙按重量百分数为24% 32%，硅55% 65%，其余为铁及不可避免的杂质。
全文摘要
本发明公开了一种易切削齿轮钢及其冶炼方法，钢组份按重量百分数为碳0.10％～0.35％，硅0.15％～0.45％，锰0.60％～1.50％，磷0.001％～0.03％，硫0.015％～0.030％，铬0.80％～1.50％，钛0.03％～0.12％，铝0.01％～0.10％，镍0.005％～0.30％，钼0.005％～0.20％，铜0.005％～0.20％，氮0.004％～0.015％，余量为铁。本发明所述易切削齿轮钢的冶炼方法采用了分段式钙处理工艺，该方法解决了齿轮钢生产中既要保证钢中全氧含量，又要保证硫含量的矛盾，具有较大的经济效益。
文档编号C22C33/06GK102011062SQ20101056317
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者周伟, 曾建华, 李桂军, 李清春, 杨森祥, 杨洪波, 杨素波, 陈亮, 陈天明, 陈永 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司, 攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司