[发明专利]一种低硫易切削齿轮钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低硫易切削齿轮钢及其制备方法，按重量百分数所述齿轮钢包括如下化学成分：C：0.17～0.23％、Si：0.17～0.37％、Mn：0.80～1.15％、Cr：1.00～1.35％、P：≤0.035％、S：0.020～0.040％、Ti：≤0.04～0.10％、Al：≤0.04％、O：≤20×10^‑4％，余量为Fe及不可避免的杂质。所述制备方法包括以下步骤：1)电炉冶炼；2)LF炉精炼；3)VD炉真空精炼；4)连铸；5)热送轧制。本发明所得齿轮钢具有良好切削加工性，并且在加工锻造过程中不会产生裂纹。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种切削加工性能良好的低硫易切削齿轮钢及其制备方法。

背景技术

随着机械制造和汽车工业的迅速发展，自动机床的数量迅速增加，齿轮及齿条等的制造普遍采用高度自动化的流水线生产方式，这种生产方式要求钢材的切削性能必须满足工艺的需要。由于齿轮的产量极大，切削性能稍有改善，即可产生很大的经济效益。因此对被切削材料的易切削性能提出了越来越高的要求。机加工成本是制造业中零部件制造成本的主要部分，有时甚至超过零部件制造成本的40％，用户极希望通过提高钢材的机加工性能来降低加工成本。

以切削性能为主的硫易切削钢，硫含量一般在0.20％～0.60％；以机械性能为主、切削性能为辅的易切削钢，含硫量在0.02％～0.13％，做较重要的结构件。对机械零件用钢，当含硫量小于0.015％时，机械加工非常困难，经济上也不合算。由于齿轮的产量极大，所以切削性能稍有改善，即可产生很大的经济效益。因此，德国和日本近年来齿轮钢的技术条件中普遍规定了硫的上下限要求，其目的是改善钢的切削性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有良好切削加工性的低硫易切削齿轮钢，并且在加工锻造过程中不会产生裂纹。

为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

本发明是一种低硫易切削齿轮钢，按重量百分数它包括如下化学成分：C：0.17～0.23％、Si：0.17～0.37％、Mn：0.80～1.15％、Cr：1.00～1.35％、P：≤0.035％、S：0.020～0.040％、Ti：≤0.04～0.10％、Al：≤0.04％、O：≤20×10-4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

一种上述的低硫易切削齿轮钢制备方法，包括以下步骤：

1、电炉冶炼：入炉原料为铁水和废钢，采用精料方针，确保铁水百分比不少于40％，并按规定成分比例再加入硅锰、高锰、高铬等合金进行钢包合金化；电炉冶炼全程造泡沫渣，保证良好的氧化沸腾，促进钢中夹杂物和气体上浮，脱碳量大于0.30％，控制终点[C]≥0.10％，钢水出钢温度1630～1660℃，出钢时留钢、留渣操作，严禁下渣，出钢加钢芯铝进行预脱氧。

2、LF炉精炼：将步骤1中经过电炉冶炼的钢液进行LF炉精炼，精炼过程中全程造白渣，白渣保持时间≥15分钟，出钢前终脱氧喂铝线控制钢中铝含量在0.010～0.040％，保证钢液纯净度。喂入钛线2～3m/t钢，再按4.0～5.0m/t喂入CaSi线，进行夹杂物变性处理，洁净钢水；成分和温度微调，保证钢的性能稳定和连铸工艺温度要求。

3、VD炉真空精炼：将步骤2中LF炉精炼后的钢水进行扒渣处理，钢水进行真空脱气，真空度小于67Pa下保持时间大于12分钟，破除真空后喂入硫铁线，将钢中硫含量控制在0.020～0.040％，继续软吹氩大于15分钟，控制硫化物形态，避免钢中出现大颗粒硫化物夹杂。

4、连铸：经步骤3处理后钢水采用整体式中间包连铸，采用全程保护浇注，使用覆盖剂、选用性能优良的专用结晶器保护渣，以防止钢水二次氧化，中包液面高度稳定在700±50mm；采用低过热度浇注，中包钢水过热度控制在20～30℃，减轻中心疏松和偏析；结晶器和凝固末端采用电磁搅拌，减少偏析等组织缺陷，提高铸坯质量。浇注采用“恒液面、恒温度、恒拉速”三恒操作，铸坯进拉矫机温度≥920℃。