一種高強度滲碳齒輪鋼19CrNi5生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高強度滲碳齒輪鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體地來講為一種高強度滲碳齒輪鋼 19CrNi5生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 19CrNi5滲碳鋼的原始牌號是"FIAT"公司為小模數(shù)、大傳動比、高工作負(fù)荷拖拉 機齒輪需要而研制開發(fā)的19CN5鋼，其以淬透性較高，滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與 堅韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性等優(yōu)點在國際上得到推廣應(yīng)用，從而成為Cr-Ni系 齒輪鋼的一個典型牌號，用于制作汽車傳動箱部分及其配套的高韌性、高強度、中等模數(shù)的 齒輪及齒輪軸等零部件。
[0003] 19CrNi5鋼以Cr、Ni為主要合金化元素，添加一定的S含量，具有良好的鍛造性能、 切削加工性能、耐磨性和抗疲勞性能，是推動汽車輕量化發(fā)展的良好材料。但因其為包晶鋼 連鑄坯拉矯時易產(chǎn)生裂紋，末端淬透性要求控制點多、控制難度大，強韌性要求高與末端淬 透性控制匹配難度大，鋼質(zhì)純凈度要求高，非金屬夾雜物排出不易、氧含量降低難度大等原 因，產(chǎn)成率較CrMnTi等系列齒輪鋼為低，影響了鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)熱情，也因為其當(dāng)前實際 質(zhì)量穩(wěn)定性尚不能充分獲得保證，同樣也影響了汽車齒輪行業(yè)的使用熱情。目前19CrNi5 鋼在國內(nèi)使用量不大，為滿足依維柯（IVECO)與國內(nèi)合資公司對19CrNi5滲碳鋼材料的需 求，有必要開發(fā)切實有效的制造技術(shù)保證此鋼種的批量穩(wěn)定生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上推廣使用，促 進汽車輕量化的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種高強度滲碳齒輪鋼19CrNi5生產(chǎn)方法， 解決了 19CrNi5鋼制造過程中易出現(xiàn)的連鑄坯裂紋、氧含量偏高、淬透性波動大、淬透性與 強韌性匹配不佳的質(zhì)量問題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，
[0006] -種高強度滲碳齒輪鋼19CrNi5生產(chǎn)方法，原料依次通過EBT電爐冶煉、LF爐精 煉、VD爐精煉、連鑄、保溫、加熱及800棒材連軋機組軋制，得到鋼材，按照質(zhì)量百分比含 量，包括：C :0· 170 ~0· 185%，Si :0· 22 ~0· 30%，Mn :0· 90 ~0· 94%，P :彡 0· 030%，S : 0· 020 ~0· 035%，Cr :0· 95 ~0· 99%，Mo :彡 0· 04%，Ni :0· 96 ~I. 00%，Cu :彡 0· 10，Alt : 0. 020~0. 035%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 進一步地，EBT電爐冶煉送電20min后兌入鐵水，鐵水溫度為：1250°C~1350°C，按 照質(zhì)量百分比，電爐配鐵水量70 %~85 %，其余為廢鋼，爐料熔化70 %以上時向渣中噴吹 粒度在1~3mm之間的碳粉顆粒造泡沫渣，碳粉噴吹量為6~7kg/t，要求泡沫渣高度達到 500~800mm，氧化溫度1580°C~1620°C，鋼鐵料熔清后，取樣分析C、Mn、P、S及殘余元素， EBT電爐冶煉要求出鋼P彡0. 023%，出鋼溫度1640~1660°C。
[0008] 進一步地，EBT電爐冶煉出鋼1/4體積時，每噸鋼水中加入增碳劑15~30kg、預(yù)脫 氧劑錯鐵150~200kg、活性石灰500~600kg和鐵合金進行合金化。
[0009] 進一步地，鐵合金中包括每噸中錳加入量300kg、硅錳加入量200kg、高鉻加入量 100kg、低鉻加入量550kg，并每噸鋼水加入精煉用氧化鋁球150~200kg。
[0010] 進一步地，LF爐精煉中全程進行底吹氬攪拌，鋼包到LF爐工位時氬氣控制0. 4~ 0. 6MPa，升溫及精煉期氬氣控制0. 4~0. 6MPa，靜吹氬階段氬氣控制0. 1~0. 3MPa，鋼包入 LF工位，采用20000~25000A大電流升溫化渣，當(dāng)渣面波動、鋼水及電弧不裸露時，補加活 性石灰，每噸中加入200~300kg，5min后第一次取樣分析化學(xué)成分，按照化學(xué)成分目標(biāo)值 補加合金，并增碳，合金和碳粉應(yīng)加到氬氣流上，以促進合金和碳粉快速熔化和均勻化。
[0011] 進一步地，當(dāng)鋼水溫度達到1600~1610°C時加入擴散脫氧劑1~3kg/t進行擴散 脫氧，閉爐門l〇min，當(dāng)鋼水溫度達到1610~1620°C溫度時第二次取樣分析化學(xué)成分，以確 認(rèn)各化學(xué)元素成分含量距目標(biāo)值要求的偏離值，二次樣取走后，補加擴散脫氧劑繼續(xù)調(diào)渣， 補加脫氧劑總量1~2kg/t，保持熔渣堿度pH值為2. 5~3. 5,熔渣粘度0. 80~I. 20Pa *s， 同時繼續(xù)保持白渣熔煉20~30min，當(dāng)鋼水溫度達到1670~1700°C，化學(xué)成分范圍時，進 行終脫氧喂Al線0. 5~1.0 kg/t，喂Al線3min后喂入Ca-Si線2. 0~2. 5kg/t，喂線結(jié)束 后開始靜吹氬，保持時間10~20min。
[0012] 進一步地，VD爐精煉在真空泵啟動前氬氣壓力控制0· 1~0· 3MPa，以渣面微動鋼 水不裸露，當(dāng)真空度達到IOOPa時開始計時，保持時間10~15min，同時將氬氣壓力調(diào)整至 0. 3~0. 5MPa，靜吹氬結(jié)束后，每噸中均勻加入碳化稻殼保溫劑40~80kg
[0013] 進一步地，連鑄中采用3機3流弧形連鑄機連鑄鋼坯，連鑄頭爐吊包溫度1592~ 1602°C，第2爐吊包溫度1575~1585°C，第3爐至尾爐吊包溫度1565~1575°C，總連澆爐 數(shù)8~10爐，拉速0. 80~0. 85m/min，連鑄頭爐過熱度30~35°C，第2爐至尾爐20~30°C， 結(jié)晶器水流量160M3/h，二冷水比水量0. 30L/g，電攪電流360A，拉矯溫度950~980°C。
[0014] 進一步地，加熱階段中，設(shè)定預(yù)熱段爐溫500~750°C，加熱時間45~50min ;加 熱段分為加熱一段和二段兩個階段，加熱二段升溫速度300~330°C A，加熱一段升溫速度 140~170°C /h，加熱二段爐溫1060~1080°C，加熱時間60~65min，加熱一段爐溫1220~ 1230°C，加熱時間55~60min ;均熱段爐溫1200~1220°C，均熱時間60~90min，鋼坯出 爐溫度1180~1200°C，總加熱時間220~265min。加熱期和均熱前期控制爐內(nèi)為氧化性 氣氛，均熱后期為中性或微還原性氣氛。
[0015] 進一步地，乳制階段采用二輥可逆式初軋機粗軋，開軋溫度1100~1150°C，終軋 溫度900~950°C，入坑溫度600~650°C，保溫時間36~48h，起坑溫度< 150°C，堆冷溫 度300~500 °C，每個堆垛重量40~80噸。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明制造技術(shù)的應(yīng)用，避免了連鑄坯 裂紋的大量產(chǎn)生，降低了廢品率和修磨率，提高了淬透性的穩(wěn)定性，優(yōu)化了末端淬透性與材 料強韌性的良好匹配關(guān)系，降低了氧含量，提高了鋼質(zhì)純凈度，降低了齒輪毛坯生產(chǎn)的廢品 率，提高了齒輪加工制造行業(yè)的產(chǎn)成率，延長了齒輪的安全使用壽命，意味著相應(yīng)地降低了 從鋼材生產(chǎn)到齒輪加工制造的資源、能源消耗，有利于"資源節(jié)約型，環(huán)境友好型"社會的發(fā) 展。
【具體實施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0018] 實施例1
[0019] -種高強度滲碳齒輪鋼19CrNi5生產(chǎn)方法，原料依次通過EBT電爐冶煉、LF爐精 煉、VD爐精煉、連鑄、保溫、加熱及800棒材連軋機組軋制，得到鋼材，按照質(zhì)量百分比含 量，包括：C :0· 180%，Si :0· 25%，Mn :0· 92%，P :彡 0· 030%，S :0· 025%，Cr :0· 97%，Mo : 彡0· 04%，Ni :0· 98%，Cu :彡0· 10, Alt :0· 030%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0020] 冶煉階段
[0021] 電爐裝料送電20min后兌入鐵水，鐵