[发明专利]齿轮用连铸方坯浇注过程降低偏析的方法

说明书

本发明公开了一种齿轮用连铸方坯浇注过程降低偏析的方法，包括以下步骤：在LF精炼结束前钢水升温至连铸钢水过热度在20~30℃，连铸150×150mm方坯一冷和二冷使用较大水量，足辊段水量比例达到40%，关闭结晶器电磁搅拌，末端电磁搅拌使用较低的电流，使用2.00m/min拉速浇注。本发明通过不使用结晶器电磁搅拌，避免钢水浇注过程中在结晶器内过分搅拌，产生卷渣影响钢水纯净度，增加冷却水量，提高冷却强度，降低拉速，铸坯充分冷却，达到促进柱状晶生长、降低中心等轴晶率的效果，避免溶质元素向晶间和中心聚集，降低铸坯元素偏析，可以使齿轮用连铸方坯对角线上从表面至3/8对角线处的碳极差控制在0.015%范围内，中心碳偏析指数在1.05以内，提高钢材性能稳定性。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，涉及一种齿轮用连铸方坯生产，具体涉及一种齿轮用连铸方坯浇注过程降低偏析的方法。

背景技术

齿轮钢主要应用于汽车、工程机械及机械制造业的传动部件，不但要有良好的强韧性、耐磨性，能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且还要求变形小、精度高和噪声低。高质量的齿轮钢满足窄的淬透性带宽、高的纯净度、晶粒细小均匀和良好的表面质量等四大质量指标。

连铸过程中，铸坯凝固末端钢液的运动状态是影响铸坯内部质量的一个重要因素。由于枝晶搭桥会造成凝固末端位置补缩不充分，产生缩松缩孔缺陷。同时，由于元素在液固两相中的溶解度不同，会造成元素偏析，由于元素偏析，造成目前诸多特殊钢厂钢材成分波动大、夹杂多、淬透性带宽，造成齿轮热处理变形大、噪声大、寿命低，纯净度控制一般也不易达到要求，难以保证大量供应和质量的稳定性。

电磁搅拌在控制和改善固-液界面前沿钢液流动、扩大等轴晶区、细化晶粒、提高铸坯表面和内部质量等方面都发挥着不可替代的作用。这体现在众多的专利、学术期刊和会议交流文件中。旋转电磁场降低凝固末端元素偏析等级的机制为：电磁力引起的动量对流增加了熔体的热、质传输过程，使熔体温度分布更趋均匀，温度梯度减小，使心部熔体的固相率更趋一致，且在短时内增至特征固相分数，凝固末期熔体的凝固速率增大，使心部熔体在短时间内同时凝固，减缓了溶质元素再分配造成的成份分布不均。然而，电磁搅拌过强会促进凝固前沿溶质交换，致使偏析严重。为了获得最佳的搅拌效果，降低元素偏析等级，必须选择合适的搅拌位置，同时电磁搅拌的电流、频率、搅拌方式(交替旋转或单向旋转)等都会对铸坯组织产生影响，需要进行深入研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种齿轮用连铸方坯浇注过程降低偏析的方法，本方法是通过不使用结晶器电磁搅拌，避免钢水浇注过程中在结晶器内过分搅拌，产生卷渣影响钢水纯净度，增加冷却水量，提高冷却强度，达到促进柱状晶生长以及降低中心等轴晶率的效果，避免溶质元素向晶间和中心聚集，降低铸坯元素偏析，还能有效控制由于硫元素偏析导致的硫化物夹杂物超标问题，同时使用末端电磁搅拌进行搅拌，避免枝晶搭桥形成较大残余缩孔，本发明可以使齿轮用连铸方坯对角线上从表面至3/8对角线处的碳极差控制在0.015%范围内，中心碳偏析指数在1.05以内，从而提高钢材性能稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

齿轮用连铸方坯浇注过程降低偏析的方法，包括以下步骤：

1）在 LF精炼中期将钢水合金成分调整至目标值后，电极通电对钢水进行升温，保证连铸钢水的过热度，真空处理结束及时将钢包吊运到连铸，保证连铸顺行；

2）钢包到连铸工位进行加盖，开浇后进行手动测温，与自动测温进行对比调节，保证温度显示准确性；

3）钢包开浇后做好长水口、中包及浸入式水口的保护浇铸，保证钢水与空气隔绝，做好中包对中调整，保证水口插入深度；

4）连铸进行恒拉速浇铸，关闭结晶器电磁搅拌，设置末端电磁搅拌参数，同时一冷水和二冷水量设定不变，直到中包浇铸结束。

本发明的进一步改进方案为：