一种高强度渗碳齿轮钢19CrNi5生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高强度渗碳齿轮钢技术领域，具体地来讲为一种高强度渗碳齿轮钢 19CrNi5生产方法。
【背景技术】
[0002] 19CrNi5渗碳钢的原始牌号是"FIAT"公司为小模数、大传动比、高工作负荷拖拉 机齿轮需要而研制开发的19CN5钢，其以淬透性较高，渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与 坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性等优点在国际上得到推广应用，从而成为Cr-Ni系 齿轮钢的一个典型牌号，用于制作汽车传动箱部分及其配套的高韧性、高强度、中等模数的 齿轮及齿轮轴等零部件。
[0003] 19CrNi5钢以Cr、Ni为主要合金化元素，添加一定的S含量，具有良好的锻造性能、 切削加工性能、耐磨性和抗疲劳性能，是推动汽车轻量化发展的良好材料。但因其为包晶钢 连铸坯拉矫时易产生裂纹，末端淬透性要求控制点多、控制难度大，强韧性要求高与末端淬 透性控制匹配难度大，钢质纯净度要求高，非金属夹杂物排出不易、氧含量降低难度大等原 因，产成率较CrMnTi等系列齿轮钢为低，影响了钢铁企业的生产热情，也因为其当前实际 质量稳定性尚不能充分获得保证，同样也影响了汽车齿轮行业的使用热情。目前19CrNi5 钢在国内使用量不大，为满足依维柯（IVECO)与国内合资公司对19CrNi5渗碳钢材料的需 求，有必要开发切实有效的制造技术保证此钢种的批量稳定生产。在此基础上推广使用，促 进汽车轻量化的发展。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种高强度渗碳齿轮钢19CrNi5生产方法， 解决了 19CrNi5钢制造过程中易出现的连铸坯裂纹、氧含量偏高、淬透性波动大、淬透性与 强韧性匹配不佳的质量问题。
[0005] 本发明是这样实现的，
[0006] -种高强度渗碳齿轮钢19CrNi5生产方法，原料依次通过EBT电炉冶炼、LF炉精 炼、VD炉精炼、连铸、保温、加热及800棒材连轧机组轧制，得到钢材，按照质量百分比含 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%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0007] 进一步地，EBT电炉冶炼送电20min后兑入铁水，铁水温度为：1250°C~1350°C，按 照质量百分比，电炉配铁水量70 %~85 %，其余为废钢，炉料熔化70 %以上时向渣中喷吹 粒度在1~3mm之间的碳粉颗粒造泡沫渣，碳粉喷吹量为6~7kg/t，要求泡沫渣高度达到 500~800mm，氧化温度1580°C~1620°C，钢铁料熔清后，取样分析C、Mn、P、S及残余元素， EBT电炉冶炼要求出钢P彡0. 023%，出钢温度1640~1660°C。
[0008] 进一步地，EBT电炉冶炼出钢1/4体积时，每吨钢水中加入增碳剂15~30kg、预脱 氧剂错铁150~200kg、活性石灰500~600kg和铁合金进行合金化。
[0009] 进一步地，铁合金中包括每吨中锰加入量300kg、硅锰加入量200kg、高铬加入量 100kg、低铬加入量550kg，并每吨钢水加入精炼用氧化铝球150~200kg。
[0010] 进一步地，LF炉精炼中全程进行底吹氩搅拌，钢包到LF炉工位时氩气控制0. 4~ 0. 6MPa，升温及精炼期氩气控制0. 4~0. 6MPa，静吹氩阶段氩气控制0. 1~0. 3MPa，钢包入 LF工位，采用20000~25000A大电流升温化渣，当渣面波动、钢水及电弧不裸露时，补加活 性石灰，每吨中加入200~300kg，5min后第一次取样分析化学成分，按照化学成分目标值 补加合金，并增碳，合金和碳粉应加到氩气流上，以促进合金和碳粉快速熔化和均匀化。
[0011] 进一步地，当钢水温度达到1600~1610°C时加入扩散脱氧剂1~3kg/t进行扩散 脱氧，闭炉门l〇min，当钢水温度达到1610~1620°C温度时第二次取样分析化学成分，以确 认各化学元素成分含量距目标值要求的偏离值，二次样取走后，补加扩散脱氧剂继续调渣， 补加脱氧剂总量1~2kg/t，保持熔渣碱度pH值为2. 5~3. 5,熔渣粘度0. 80~I. 20Pa *s， 同时继续保持白渣熔炼20~30min，当钢水温度达到1670~1700°C，化学成分范围时，进 行终脱氧喂Al线0. 5~1.0 kg/t，喂Al线3min后喂入Ca-Si线2. 0~2. 5kg/t，喂线结束 后开始静吹氩，保持时间10~20min。
[0012] 进一步地，VD炉精炼在真空泵启动前氩气压力控制0· 1~0· 3MPa，以渣面微动钢 水不裸露，当真空度达到IOOPa时开始计时，保持时间10~15min，同时将氩气压力调整至 0. 3~0. 5MPa，静吹氩结束后，每吨中均匀加入碳化稻壳保温剂40~80kg
[0013] 进一步地，连铸中采用3机3流弧形连铸机连铸钢坯，连铸头炉吊包温度1592~ 1602°C，第2炉吊包温度1575~1585°C，第3炉至尾炉吊包温度1565~1575°C，总连浇炉 数8~10炉，拉速0. 80~0. 85m/min，连铸头炉过热度30~35°C，第2炉至尾炉20~30°C， 结晶器水流量160M3/h，二冷水比水量0. 30L/g，电搅电流360A，拉矫温度950~980°C。
[0014] 进一步地，加热阶段中，设定预热段炉温500~750°C，加热时间45~50min ;加 热段分为加热一段和二段两个阶段，加热二段升温速度300~330°C A，加热一段升温速度 140~170°C /h，加热二段炉温1060~1080°C，加热时间60~65min，加热一段炉温1220~ 1230°C，加热时间55~60min ;均热段炉温1200~1220°C，均热时间60~90min，钢坯出 炉温度1180~1200°C，总加热时间220~265min。加热期和均热前期控制炉内为氧化性 气氛，均热后期为中性或微还原性气氛。
[0015] 进一步地，乳制阶段采用二辊可逆式初轧机粗轧，开轧温度1100~1150°C，终轧 温度900~950°C，入坑温度600~650°C，保温时间36~48h，起坑温度< 150°C，堆冷温 度300~500 °C，每个堆垛重量40~80吨。
[0016] 本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明制造技术的应用，避免了连铸坯 裂纹的大量产生，降低了废品率和修磨率，提高了淬透性的稳定性，优化了末端淬透性与材 料强韧性的良好匹配关系，降低了氧含量，提高了钢质纯净度，降低了齿轮毛坯生产的废品 率，提高了齿轮加工制造行业的产成率，延长了齿轮的安全使用寿命，意味着相应地降低了 从钢材生产到齿轮加工制造的资源、能源消耗，有利于"资源节约型，环境友好型"社会的发 展。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0018] 实施例1
[0019] -种高强度渗碳齿轮钢19CrNi5生产方法，原料依次通过EBT电炉冶炼、LF炉精 炼、VD炉精炼、连铸、保温、加热及800棒材连轧机组轧制，得到钢材，按照质量百分比含 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%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0020] 冶炼阶段
[0021] 电炉装料送电20min后兑入铁水，铁