[发明专利]窄淬透性齿轮钢硼含量的控制方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，公开一种窄淬透性齿轮钢硼含量的控制方法。本发明通过优化合金使用种类，严禁加入硅锰和高碳合金，严格控制合金及原辅材料中的硼含量，电炉冶炼采用大氧气量搅拌低拉碳，留钢留渣操作，优化钢包砖中的硼含量及电炉出钢脱氧工艺，LF精炼工序采用喂入适量铝线代替铝粒脱氧，VD真空精炼工序适当调小氩气流量，大包采用留钢渣操作等措施，降低了窄淬透性齿轮钢中的硼含量，可控制齿轮钢中硼含量≤1ppm，稳定了窄淬透性齿轮钢的带宽，配合窄成分控制工艺，可使淬透性齿轮钢带宽控制在≤3HRC范围内，满足了高档次齿轮钢用户的使用要求，具有显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体来说涉及一种窄淬透性齿轮钢硼含量的控制方法。

背景技术

齿轮是汽车中的最关键零部件之一，在传递动力和改变速度的运行过程中，啮合齿面之间既有滚动，又有滑动，齿根部还会受到脉动和交变弯曲应力的作用，因此，对齿轮的质量要求非常苛刻，随着齿轮工业的飞速发展，窄淬透性齿轮钢是高端齿轮钢的发展方向之一。而齿轮钢的淬透性和淬透性带宽的控制，主要取决于冶炼过程中各化学元素的合理控制、窄成分的控制以及残余硼含量的控制等，其中，残余硼元素的控制尤为关键。而如何设计合理的工艺路线，选择合理的工艺参数，优化合金、原辅料使用种类，改善合金、原辅料中硼的控制，降低窄淬透性齿轮钢的硼含量，冶炼出符合用户最终要求的窄淬透性带宽齿轮用钢，是目前窄淬透性齿轮用钢的相关生产厂家所遇到的共同难题。

陶建军等在碳偏析和残余B对20CrMnTiHl齿轮钢淬透性的影响论文中指出，控制钢中残余B≤0.0002％，可使20CrMnTiH1齿轮钢淬透性带宽≤4HRC，而针对高端齿轮钢来说，带宽越窄越好，因此，为了满足≤3HRC带宽的要求，仍需将残余B控制在1ppm以内。

中国专利(申请号为201810829537.7)公开一种降低20CrMnTiH齿轮钢中硼含量的方法，通过优化渣系组成的方法将硼含量控制在2ppm，而硼含量每提高1ppm，对20CrMnTiH钢J9点淬透值影响2.1HRC，进而影响齿轮的热处理变形及弯曲疲劳寿命，此发明尚不能将硼含量控制在1ppm以内，仍会对要求苛刻的窄淬透性齿轮钢的淬透性带来不利影响，而如何进一步降低窄淬透性齿轮钢中的硼，是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对以上技术难题，通过优化合金使用种类，严禁加入硅锰和高碳合金，严格控制合金及原辅材料中的硼含量，电炉冶炼采用大氧气量搅拌，留钢留渣操作，优化钢包砖中的硼含量及电炉出钢脱氧工艺，LF精炼工序采用喂入适量铝线代替铝粒脱氧，VD真空精炼工序适当调小氩气流量，大包采用留钢渣操作等措施，降低了窄淬透性齿轮钢中的硼含量，提供一种窄淬透性齿轮钢硼含量的控制方法，能够控制齿轮钢中硼含量≤1ppm，稳定了窄淬透性齿轮钢的带宽，配合窄成分控制工艺，可使淬透性齿轮钢带宽控制在≤3HRC，完全满足高档次齿轮钢用户的使用要求。

为了实现上述目的，本发明涉及的淬透性齿轮钢以20CrMnTiH为例，其化学成份按重量百分数计为，[C]：0.19～0.21％、[Si]：0.17～0.30％、[Mn]：1.00～1.06％、[P]≤0.020％、[S]：0.015～0.030％、[Cr]：1.12～1.18％、[Al]：0.010～0.040％、[Ti]：0.04～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供了上述一种窄淬透性齿轮钢硼含量的控制方法，包括电炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、方坯连铸和轧制工序步骤，具体操作如下：