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20MnCrCA、TL4521、SAE8620H、SCM-H2高档汽车齿轮用钢冶炼工艺开发
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-05-20
20MnCrCA、TL4521、SAE8620H、SCM-H2高档汽车齿轮用钢冶炼工艺开发
高档齿轮钢的优良质量主要表现在淬透性带宽度窄、纯净度高、晶粒度细小均匀和具有较高的抗弯曲冲击力。而钢中的全氧质量分数又是其纯净度的主要指标。根据日本山阳新钢种系列资料介绍，当全氧质量分数从25×10-6降至11×10-6时，齿轮的接触疲劳寿命可提高4倍。要降低钢中的全氧质量分数，首先要降低溶解氧，其次要把脱氧产物（夹杂物）尽量排出钢液，这样才能使全氧质量分数降低，真正达到脱氧的目的，满足高档汽车齿轮用钢的标准要求。典型高档汽车齿轮用钢的化学成分见下表。
表1 典型高档汽车齿轮用钢的化学成分
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牌号
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C
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Mn
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Si
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Cr
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Mo
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Nb
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B
|
N
|
O
|
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钢种A
|
0.17～ 0.20
|
0.55～ 0.70
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0.15～ 0.35
|
0.85～ 1.20
|
-
|
0.015～0.035
|
0.001～0.002
|
0.007～0.010
|
≤0.0015
|
|
钢种B
|
0.17～ 0.20
|
0.60～ 0.85
|
≤
0.15
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1.25～ 1.35
|
0.55～ 0.65
|
0.015～0.035
|
-
|
-
|
≤0.0015
|
某钢厂高档汽车齿轮用钢冶炼工艺流程为：60t超高功率电炉初炼→电炉出钢（钢液合金化、预脱氧）→LF工位（加热升温、吹氩搅拌、脱氧脱硫和微调成分）→LF出钢（扒渣）→VD炉真空处理→软吹氩→连铸。从此流程可以看出，影响钢液全氧质量分数的主要环节包括：初炼炉（电炉）钢液中的溶解氧、LF精炼过程脱氧制度及脱氧条件、VD真空脱气过程控制、软吹工艺和保护浇注等。因此，工艺设计是主要针对这些环节进行改善和优化，最终目的是减少钢中全氧质量分数，真正达到脱氧的目的，生产出优质产品。
其中LF精炼工艺的调整非常重要，主要包括：
（1）扩散脱氧工艺的调整。原工艺中采用SiC粉进行渣面脱氧，优化后的工艺则采用Al粒＋C粉进行联合脱氧，重点控制加入量及加入频次，保证了炉渣良好的脱氧，避免了炉渣对钢水的二次氧化。
（2）沉淀脱氧工艺的调整。将原工艺在精炼结束时进行终脱氧的脱氧制度变为过程脱氧，即在精炼工位自由氧质量分数最高的时候，喂入一定量铝线，保证大颗粒夹杂物的生成和上浮，同时也使及早生成的夹杂物在精炼过程中有足够的上浮时间而被去除。
（3）精炼渣系的调整。提高LF精炼炉炉渣碱度，提高石灰中CaO质量分数和活性，不用含SiO2的材料造渣；在渣面上加入一定量的铝粉和三氧化二铝的混合物，使炉渣的组成在CaO-Al2O3-SiO2三元相图中向12CaO·7Al2O3的组成区域靠拢，达到在不降低炉渣碱度的情况下降低炉渣熔点，提高炉渣流动性，使之能够更好地吸附夹杂物。某钢厂在冶炼时采用优化工艺，批量生产的低碳高档汽车齿轮钢，成品平均氧质量分数稳定在11.2×10-6，完全能满足国外某客户的要求。
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