[发明专利]一种齿轮钢带状组织的控制方法以及齿轮钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮钢带状组织的控制方法以及齿轮钢，属于钢铁冶金制造技术领域。

背景技术

齿轮钢是制造齿轮的主要材料，齿轮钢在凝固过程中由于结晶的选分作用，会导致钢坯的成分在横向及纵向截面上不均匀，在轧制后的冷却过程中由于成分偏析会造成组织(铁素体与珠光体)呈层状分布，即形成带状组织，进而影响到钢的淬透性能的稳定性。

中国专利文献CN101381803B公开了一种齿轮钢带状组织控制方法，该方法采用铁水预处理→转炉初炼→钢包精炼炉精炼或钢包精炼炉+真空脱气炉精炼→连铸工艺流程生产齿轮钢连铸坯，将钢坯加热后经20架短应力线高刚度封闭式红圈轧机连续轧制，分别控制不同的终轧温度,生产出热轧圆钢棒材，可使钢材铁素体珠光体带状组织级别≤2.5级。

中国专利文献CN101289731A公开了一种CrMnTi系窄淬透性带齿轮钢及其制造方法，该方法控制中间包过热度为10-30℃、拉速为0.50-0.85m/min；轧制加热温度为1130-1280℃，开轧温度≥1100℃，终轧温度850-980℃，生产规格Φ30-160mm的齿轮钢圆钢。通过采取窄成分的钢种设计及电炉炉料结构优化、电炉终点控制、细晶及带状组织控制等合理的工艺措施，有效地实现了窄淬透性等目标。

文献《热处理工艺对SAE8620H低碳齿轮钢带状组织的影响》试验了SA E8620H齿轮钢轧材在热轧、完全退火以及等温退火3种状态下的带状组织。结果表明，完全退火后轧材带状组织级别较热轧态高,因930-650℃快冷抑制先共析铁素体的析出，显著改善了钢的带状组织。

上述文献公开的技术方案或通过控制连铸中包过热度和拉速来降低带状组织级别；或通过控制轧制温度或轧制后热处理形式来降低带状组织级别，其带状组织的级别控制在2-2.5级，不能充分满足高端窄淬透性渗碳齿轮钢的要求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中齿轮钢的带状组织的级别不能充分满足高端窄淬透性渗碳齿轮钢的要求的技术问题，从而提供一种带状组织级别低的、使钢具有稳定的窄淬透性带的齿轮钢带状组织的控制方法。

此外，本发明还提供一种带状组织级别低的、具有稳定的窄淬透性带的齿轮钢。

为解决上述技术问题，本发明的一种齿轮钢带状组织的控制方法，采用对齿轮钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对齿轮钢带状组织的控制，具体包括以下步骤：

轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在900℃以下；加热段中加热炉温度控制在1130-1190℃；均热段中加热炉温度控制在1150-1210℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间不少于3小时；

轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；

轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，钢坯的行进速度为1-2m/s，穿水冷却时间为3-6s，冷却水压为0.8-1.2MPa，水流量控制在80-100m3/(h·m)，冷却后钢坯表面的返红温度为100-150℃。

本发明的齿轮钢带状组织的控制方法，在所述轧制后冷却步骤中，轧制后冷却通过依次布置至少四段喷水冷却器来进行，以对所述钢坯进行强弱交替的冷却。

本发明的齿轮钢带状组织的控制方法，所述喷水冷却器为四段，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行中弱冷，第三段对所述钢坯进行中强冷，第四段对所述钢坯进行弱冷，第二段的冷却强度小于第一段的冷却强度，第三段的冷却强度大于第二段的冷却强度，第四段的冷却强度小于第三段的冷却强度。

本发明的齿轮钢带状组织的控制方法，四段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为95-100m³/(h·m)，第二段为85-90m³/(h·m)，第三段为90-95m³/(h·m)，第四段为80-85m³/(h·m)。

优选地，四段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为98-100m³/(h·m)，第二段为93-95m³/(h·m)，第三段为88-90m³/(h·m)，第四段为83-85m³/(h·m)。

本发明的齿轮钢带状组织的控制方法，在所述轧制步骤中，初轧的开轧温度控制在1130-1170℃，中轧的温度控制在940-1100℃；精轧的温度控制在880-920℃。