[发明专利]一种高强度齿轮用钢23CrMnMoS及其制造方法

权利要求书

1.一种制造高强度齿轮用钢23CrMnMoS的方法，其特征在于：该钢的元素成分按质量百分比设计为C：0.19～0.27%，Si：0.05～0.35%，Mn：0.80～1.30%，Cr：1.00～1.50%，Mo：0.15～0.45%，P：≤0.015%，S：0.010～0.060 %，Cu：≤0.20%，Ni：≤0.20%，Al：0.020～0.100%,N：0.0050～0.0250%，O：≤0.0010%，余量为Fe及不可避免的杂质；按照GB/T 6394要求测定奥氏体晶粒度，结果≥7.0级；

制造方法包括如下工序：

（1）钢水初炼：按所述的元素成分配比优质铁水与优质合金，将原料装入电炉或转炉中，吹氧助熔，终点碳含量控制在0.05～0.12%，防止钢水过氧化，终点磷含量控制在≤0.010%，采用挡渣出钢方式出钢，出钢结束后立即进行扒渣处理；

（2）钢水精炼：精炼全过程采用底吹氩搅拌钢水，钢水表面造渣，过程中使用铝线和铝粒进行强脱氧：铝线进入钢水深部进行沉淀脱氧，铝粒在钢水表面扩散脱氧；当钢液中铝的化学当量超过氧时，此时会在钢水中形成不溶于钢液并且密度小于钢液的簇状Al₂O₃非金属夹杂物，大尺寸的簇状Al₂O₃将快速上浮至钢液表面的钢渣中，精炼炉测温取样次数控制在3-5次，将精炼炉温度控制在1580-1690℃，整个精炼过程时间控制在≥30min；

（3）真空脱气：精炼后的钢水采用高真空脱气处理，真空度≤133Pa，真空度保持时间≥10min，真空处理结束后喂入硫铁线，将钢水中的硫含量控制在0.010～0.060%；

（4）铸造：采用连铸工艺铸造钢坯，连铸全过程采用保护浇铸模式即将钢水和空气完全隔离开，控制中包钢液的过热度在10-15℃；连铸过程中通过控制结晶器冷却强度：1.26×10⁴KJ/Kg≤结晶器冷却水带走热量≤4.2×10⁴KJ/Kg以及二冷区配水，分阶段控制连铸坯的凝固速率即凝固厚度，其中第一阶段结晶器凝固速率为15mm/min-20mm/min，第二阶段二冷区凝固速率2mm/min-5mm/min，另采用结晶器电磁搅拌MEMS+凝固末端电磁搅拌FEMS的复合电磁搅拌，并且将末端电磁搅拌与动态轻压下进行配合改善了连铸坯中心的偏析，让连铸坯中心区域形成无V形AlN质点分布区域，AlN质点能够弥散均匀分布在整个连铸坯中，让连铸坯凝固后的AlN质点均匀化；

（5）轧制：轧制前对连铸坯进行高温扩散，扩散温度控制在1140℃～1280℃，扩散时间≥3h，轧制结束后高温下线，下线温度≥600℃，下线后产品直接入坑缓冷，将热轧钢材硬度降低至240HBW以下，缓冷后钢的金相组织是均匀的珠光体与铁素体。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：钢中氧含量≤10ppm。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：对于热轧圆钢的产品，按照GB/T2975的要求取样，按照GB/T 228与GB/T 229的要求进行样品检测，产品的屈服强度≥980MPa，抗拉强度≥1280MPa，延伸率≥12%，断面收缩率≥45%，室温下夏比冲击功KU₂≥75J。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：工序（2）中，钢水中添加合成渣、石灰、萤石进行造渣。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：工序（5）中，控制开轧温度≥990℃，终轧温度≥770℃，实现奥氏体和铁素体两相区轧制变形，热轧结束后钢的金相组织包含4种不同的形态：细小等轴的铁素体、发生微小变形的铁素体、细小等轴的奥氏体和发生微小变形的奥氏体。