一种大断面齿轮钢连铸圆坯加热工艺的制作方法

本发明属于冶金工程领域，具体的说，是涉及一种大断面齿轮钢连铸圆坯的加热工艺。

背景技术：

齿轮钢是汽车、铁路、船舶、工程机械传动中齿轮、齿轮轴的关键材料，是保证安全的核心部件的制造材料，质量要求严格，要求具有良好的淬透性、奥氏体晶粒度，以及≤2.5级的带状组织。

齿轮钢要求可靠性、安全性以及较长使用寿命，钢中带状组织的存在能明显影响齿轮钢的性能，降低齿轮的可靠性和使用寿命，给使用带来安全隐患。

齿轮钢钢连铸坯加热过程实际上是将连铸过程中产生的组织不均、成分偏析、内应力等缺陷得到改善，对改善齿轮钢带状组织有至关重要的作用，如果加热工艺不合理将导致齿轮钢奥氏体晶粒度粗大，带状组织超标，不能满足齿轮钢用户使用要求。

采用φ500-650mm大断面齿轮钢连铸圆坯轧制成φ150mm～310mm的钢材，由于φ500-650mm断面尺寸大，连铸圆坯必然存在严重的枝晶偏析，粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长，并逐渐与变形方向一致，形成了以铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此交替的带状组织。成分偏析越严重，形成的带状组织也越严重。需要在连铸坯的加热中采用合理的工艺来使形成枝晶偏析的元素(如mn等)、残余碳化物扩散均匀，达到理想的奥氏体均匀化，同时使奥氏体的晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度，以减轻原始带状，同时不能出现铸坯过烧或表面裂纹缺陷。因此，如何采用合理的加热工艺，改善枝晶偏析，奥氏体均匀化并防止出现过烧、避免出现表面裂纹，成为本领域工程技术人员急需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种大断面齿轮钢连铸圆坯的加热工艺，该工艺有效提高大断面齿轮钢连铸圆坯奥氏体均匀化，改善大规格连铸圆坯的枝晶偏析和成分偏析，提高成材的晶粒度，降低成材的带状组织级别。

一种大断面齿轮钢连铸圆坯的加热工艺，所述加热工艺包括预热ⅰ段、加热ⅰ段、加热ii段和均热段，具体步骤包括：

1)预热ⅰ段：大断面齿轮钢连铸圆坯在预热ⅰ段加热，预热ⅰ段炉温500～950℃，加热时间≥3h；

2)加热ⅰ段：大断面齿轮钢连铸圆坯在加热ⅰ段加热，加热ⅰ段炉温1050～1180℃，加热时间≥1.5h；

3)加热ii段：大断面齿轮钢连铸圆坯在加热ii段加热，加热ii段炉温1220～1280℃，加热时间≥2.5h；其中高温扩散时间≥1.5h。

4)均热段：大断面齿轮钢连铸圆坯在均热段加热时，均热段炉温1200～1250℃，高温扩散时间≥2h。

优选地，步骤1)中，预热ⅰ段炉温550-900℃，加热时间3.0-4.0h。

优选地，步骤2)中，加热ⅰ段炉温1060-1180℃，加热时间1.5-2.5h。

优选地，步骤3)中，加热ii段炉温1230-1270℃，加热时间≥2.5-3.0h；高温扩散时间1.5-2.5h。

优选地，步骤4)中，均热段炉温1200～1250℃1210-1240℃，加热时间2.0-3.0h。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明适用于直径为φ650mm的大断面齿轮钢连铸圆坯，本发明的加热方法采用ⅰ段预热、ii段加热、ⅰ段均热的连续加热方式，合理制定出每段的加热温度、加热时间以及高温扩散时间，利用高温时钢的断面收缩率随温度的变化特点、偏析元素的扩散原理以及φ650mm大断面齿轮钢连铸圆坯和连续式加热炉的特点，在保证钢坯不产生过烧、不出现表面裂纹的前提下，通过控制加热温度、加热时间和高温扩散时间，以满足大断面齿轮钢连铸圆坯轧制后得到良好的带状组织和晶粒度。

附图说明

图1为本发明大断面齿轮钢连铸圆坯加热曲线示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

采用图1所示的工艺曲线进行加热。

实施例1

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装入加热炉预热ⅰ段开始加热，此时预热ⅰ段温度为550℃，在预热ⅰ段铸坯加热3.0小时，进入加热ⅰ段；

此时加热ⅰ段温度为1060℃，在加热ⅰ段铸坯加热1.5小时，进入加热ⅱ段；

此时加热ⅱ段温度为1230℃，在加热ⅱ段铸坯加热2.5小时，高温扩散时间1.5h，进入均热段；

此时均热段温度为1210℃，在均热段加热2.0小时。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉到出炉的加热时间总计为9小时，高温扩散时间1.5h。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉以靠近温度下限加热9.0小时后轧制成材，对轧制的φ300mm圆钢进行高倍组织检验，其晶粒度为7.0级，铁素体+珠光体带状组织为2.0级。

实施例2

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装入加热炉预热ⅰ段开始加热，此时预热ⅰ段温度为850℃，在预热ⅰ段铸坯加热3小时，进入加热ⅰ段；

此时加热ⅰ段温度为1170℃，在加热ⅰ段铸坯加热1.5小时，进入加热ⅱ段；

此时加热ⅱ段温度为1270℃，在加热ⅱ段铸坯加热2.5小时，高温扩散时间1.5h，进入均热段；

此时均热段温度为1240℃，在均热段加热2小时。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉到出炉的加热时间总计为9小时，高温扩散时间1.5h。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉以靠近温度上限加热9.0小时后轧制成材，对轧制的φ300mm圆钢进行高倍组织检验，其晶粒度为7.0级，铁素体+珠光体带状组织为1.0级。

实施例3

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装入加热炉预热ⅰ段开始加热，此时预热ⅰ段温度为750℃，在预热ⅰ段铸坯加热,4小时，进入加热ⅰ段；

此时加热ⅰ段温度为1120℃，在加热ⅰ段铸坯加热2.0小时，进入加热ⅱ段；

此时加热ⅱ段温度为1250℃，在加热ⅱ段铸坯加热3.0小时，高温扩散时间2.0h，进入均热段；

此时均热段温度为1230℃，在均热段加热3.0小时。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉到出炉的加热时间总计为12小时，高温扩散时间2.0h。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉以靠近温度中限加热12小时后轧制成材，对轧制的φ300mm圆钢进行高倍组织检验，其晶粒度为8.0级，铁素体+珠光体带状组织为1.0级。

实施例4

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装入加热炉预热ⅰ段开始加热，此时预热ⅰ段温度为750℃，在预热ⅰ段铸坯加热,3小时，进入加热ⅰ段；

此时加热ⅰ段温度为1120℃，在加热ⅰ段铸坯加热1.5小时，进入加热ⅱ段；

此时加热ⅱ段温度为1250℃，在加热ⅱ段铸坯加热3小时，高温扩散时间2.5h，进入均热段；

此时均热段温度为1230℃，在均热段加热2.5小时。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉到出炉的加热时间总计为10小时，高温扩散时间2.5h。

φ650mm齿轮钢连铸圆坯装炉加热10小时后轧制成材，对轧制的φ300mm圆钢进行高倍组织检验，其晶粒度为8.0级，铁素体+珠光体带状组织为1.0级。

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。

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。