影响20CrMnTiH(TS)齿轮钢夹杂物控制因素的分析和工艺优化

20CrMnTiH(TS)钢冶金流程为60 t顶底复吹转炉-LF-VD-150 mm×150 mm方坯连铸。钢厂20CrMnTiH(TS)钢夹杂物一次检验不合格率达2.0%,主要为B类(复合钙铝酸盐+镁铝尖晶石,以及部分三氧化二铝)和D类夹杂(钙铝酸盐,部分为复合钙铝酸盐+镁铝尖晶石+氮化钛),尺寸>20μm。通过采用低磷铁水和优质废钢,转炉终点[C]≥0.09%,转炉出钢加40 kg硅钙和40kg钢芯铝替代原只加80kg钢芯铝预脱氧,LF精炼采用SiC70替代SiC45进行扩散脱氧,VD后喂Ti线,保证精炼终渣碱度为3.0,控制连铸时钢包余钢量>2 t等工艺措施使T[O]从12×10^(-6)降至8×10^(-6),一次夹杂物检验不合格率下降至0.5%。

含硫齿轮钢20CrMnTiH1钙处理热力学和控制技术的研究

通过钢液与夹杂物之间的热力学平衡计算,研究了20CrMnTiH1精炼钢水中Al_2O_3夹杂物钙处理后可能变性的程度和CaS夹杂生成条件。计算结果表明,[S]0.020%～0.035%、[Al]0.02%～0.04%的钢水进行钙处理时易生成稳定的CaS,并且铝脱氧的产物Al_2O_3难以完全变性成低熔点钙铝酸盐12(CaO)·7(Al_2O_3)。为使Al_2O_3完全变性成低熔点(CaO)·(Al_2O_3)和12(CaO)·7(Al_2O_3)钙铝酸盐,在精炼过程应在低[S]和温度≥1600℃情况下对钢水进行钙处理,软吹氩搅拌后进行喂硫线操作,同时可以显著减少水口堵塞的发生。

20CrMnTiH齿轮钢轧制过程的金属流变对铸坯碳偏析的影响

通过20CrMnTiH钢430 mm×300 mm连铸坯射钉试验模拟铸坯粗轧和至Φ130 mm钢材轧制过程中的金属流变。试验结果表明,平行于射钉方向,钉子变形延展成扁平状,垂直于射钉方向,钉子压缩成镰刀状弯曲,轧制对改善成品钢材横截面上的宏观碳偏析无明显效果。

含硫齿轮钢20CrMnTiH中硫化物对切削性能的影响

在不同切削速度(200～230 m/min)和切削深度(0.5～2 mm)下试验研究了普通20CrMnTiH齿轮钢(0.006%S)和含硫20CrMnTiH齿轮钢(0.031%S)的切削性能。结果表明,随切削速度增大,刀具的磨损增大,在200 m/min,0.031%S钢是0.006%S钢刀具的使用寿命的2.8倍;在230 m/min,0.031%S钢是0.006%S钢刀具使用寿命的2.6倍;随切削深度增加,切削力增加,但在相同切削深度下,0.031%S钢的切削力低于普通0.006%S钢;由于0.031%S钢存在≤6μm的MnS夹杂,使切屑易断,并硫化物夹杂能够包裹Al_2O_3尖晶石夹杂,减少刀具磨损,提高钢材的切削性能。

攀钢120t转炉-LF+RH流程20CrMnTiH窄淬透性带齿轮钢的试制

攀钢采用120 t转炉-130 t LF+RH-280 mm×380 mm方坯连铸-热轧工艺生产Φ25～160 mm 20CrMnTiH齿轮钢(%:0.20～0.22C、0.25～0.31Si、0,93～1.00Mn、1.03～1.15Cr、0.05～0.08Ti)。检验结果表明,钢中氧含量(10～20)×10^(-6)(平均14×10^(-6)),淬透性(J_9,J_(15))带宽△HRC值≤7,机械性能和组织均符合GB/ T5216-2004标准要求。

60t BOF-LF-VD-CC流程生产齿轮钢20CrMnTiH的工艺实践

济源钢铁公司生产齿轮钢20CrMnTiH的工艺路线为60 t顶底复吹转炉-LF(VD)-150mm×150mm方坯连铸工艺。通过控制转炉终点[C]≥0.08%,钢包进行硅钙钡-铝铁-铝粒复合脱氧,LF采用SiO_2-Al_2O_3-CaO渣系精炼,LF精炼时喂Ti-Fe线微调钢中Ti成分,VD真空处理后≥15min软吹,中间包液面自动控制,全保护浇铸、M-EMS和F-EMS电磁搅拌,使齿轮钢20CrMnTiH成品成分(%)为:0.19～0.21C、0.23～0.27Si、0.86～0.90Mn、1.11～1.15Cr、0.057～0.063Ti、≤0.020P、≤0.010S,钢中全氧含量为(5.6～19.3)×10^(-6),氮含量为(40.6～65.2)×10^(-6),各项检验指标达到标准要求,Φ32～40 mm钢材的J_9 HRC值为34.42～39.10,△HRC≤6。

温锻和等温正火对20CrMnTiH3齿轮钢渗碳淬火后奥氏体晶粒度的影响

通过理化和原材料奥氏体晶粒度检验分析了温锻（880~930℃）加工工艺对20CrMnTiH3齿轮钢奥氏体晶粒长大的影响,得到温锻加工齿轮工序在后续890~920℃渗碳过程中该钢奥氏体容易异常长大,830℃渗碳淬火后转变为粗大马氏体组织。温锻后回火、普通正火工艺对渗碳淬火后20CrMnTiH3齿轮钢奥氏体晶粒粗大无改善效果,而通过950℃1 h空冷至650℃8h空冷的等温正火工艺可以避免渗碳淬火后粗大马氏体。

20CrMnTiH齿轮钢氧含量的控制实践

通过60 t LD→60 t LF→CC工艺生产20CrMnTiH齿轮钢的实践表明:转炉采用低拉增碳操作法,控制终点碳在0.05%～0.12%、温度控制在1640℃～1660℃、出钢下渣量控制小于30 mm、采用复合脱氧工艺;精炼采用Si-Al-Ca渣系,控制炉渣碱度R≥3.5,合理控制精炼节奏及吹氩模式;连铸采用全保护浇铸等一系列措施,可把氧含量控制在18×10-6以下,满足了汽车齿轮行业标准的要求,实现了齿轮钢的批量生产。

20CrMnTiH钢齿轮变形试验研究

使用保证淬透性带的20CrMnTiH钢制造重型汽车变速箱齿轮,其变形较普通20CrMnTi小且波动较稳定,不仅有利于减少热处理后的磨削加工,也提高了齿轮的整体质量。

20CrMnTiH齿轮钢的工艺优化与实践

通过EAF—LF—CC各工序对20CrMnTiH钢铸坯质量的影响因素进行分析和讨论，提出20CrMnTiH钢的生产技术措施，进一步稳定20CrMnTiH钢的质量。

通钢生产齿轮钢20CrMnTiH产品研制与开发

介绍20CrMnTiH产品生产工艺及产品性能,研究控制工艺要点和性能影响因素,并探讨开发中出现问题的改进措施。

20CrMnTiH齿轮钢铸坯宏观碳偏析对轧材带状组织的影响

20CrMnTiH钢Φ130 mm圆钢的生产工艺流程为120 t BOF-LF-VD-300 mm×430 mm坯连铸-连轧。不同连铸工艺(过热度15～30℃,电磁搅拌0～400 A)生产的连铸坯和轧材的宏观碳偏析表明,较高的过热度和过强的结晶器电磁搅拌会加重20CrMnTiH钢连铸坯和轧材的宏观碳偏析;严重的宏观碳偏析,加剧晶枝偏析,提高钢的带状组织级别并提高退火钢材正偏析区的硬度值。

20CrMnTiH齿轮钢连铸坯表层纵裂的热模拟研究

通过Gleeble-1500热模拟机研究了20CrMnTiH齿轮钢(mm):150×150、180×220、220×300连铸坯600～1300℃的强度和塑性。试验结果表明,3种铸坯在650～950℃真实断裂强度S_k很低,在950～1200℃随温度升高S_k增加,超过1200℃时S_k降低;该钢的第2脆性区为950～700℃,增加连铸坯出结晶器坯壳厚度,降低950～700℃区间停留时间,有利于防止裂纹源扩展成纵裂纹。

提高20CrMnTiH齿轮钢淬透性能的研究

针对20CrMnTiH齿轮钢淬透性控制不稳定、带宽波动大的问题,对现有生产工艺进行了优化。改进后的轧材性能检验结果表明,20CrMnTiH钢J9、J15淬透性波动范围减小,稳定性明显提高。

电炉20CrMnTiH齿轮钢质量现状与质量控制

主要从齿轮加工时必须满足的使用性要求和加工性要求两个方面着手，结合特钢厂20CrMnTiH齿轮钢的质量现状，介绍了该钢种生产时的质量控制要点，并提出改进建议。

碳偏析和残余B对20CrMnTiH1齿轮钢淬透性的影响

试验分析了电磁搅拌电流对20CrMnTiH1齿轮钢180 mm×180 mm连铸坯碳偏析的影响以及精炼和连铸工序钢中残余B含量及其变化对钢淬透性的影响。结果表明,电磁搅拌电流从200 A降至100 A时,铸坯碳偏析指数降低0.1;控制钢中残余B≤0.000 2%,可使20CrMnTiH1齿轮钢淬透性带宽≤4 HRC。

控制20CrMnTiH齿轮钢氧含量和夹杂物的生产试验

20CrMnTiH钢的工艺流程为100 t转炉-LF-VD-方坯连铸-轧制。通过采取提高转炉出钢[C]≥0.08%,优化LF精炼渣系,控制渣中CaO/Al2O3 1.5~1.7,用喂SiCa线代替喂Ca线,防止钢水二次氧化等措施,20CrMnTiH齿轮钢氧含量0.001 5%~0.001 9%和夹杂物级别≤1.5。

提高20CrMnTiH齿轮钢冶金质量的工艺实践

20CrMnTiH齿轮钢(/%:0.17~0.23C,0.80~1.20Mn,0.17~0.37Si,1.00~1.45Cr,0.04~0.10Ti,≤0.035S,≤0.030P,≤0.002 00)的工艺流程为脱硫铁水-120 t BOF-LF-160 mm×160 mm坯连铸-轧制Φ20~45 mm材。通过目标控制LF精炼渣碱度4.0~8.0,渣中(FeO)≤0.75%,[Als]0.020%~0.035%,LF白渣时间≥30 min等并经过Ca处理和吹氩搅拌等工艺措施,145炉分析结果表明,T[0]为0.000 6%~0.001 8%,158炉统计结果得出,当Ca/Als=0.10~0.14时,钢中非金属夹杂物A、B、C细系≤2.0级,粗系≤1.5级,Ds类≤1.0级,20CrMnTiH齿轮钢的冶金质量显著提高。

窄淬透性带20CrMnTiH齿轮钢的开发

开发的窄淬透性带20CrMnTiH齿轮钢的生产工艺流程为铁水预脱硫-130 t BOF-LF-RH-280 mm×280mm坯连铸-轧制至Φ60 mm圆钢。通过设计的内控成分(/%:0.18~0.20C,0.20~0.30Si,0.90~0.98Mn,≤0.025P,≤0.010S,0.05~0.07Ti,≤0.001 50),设立结晶器电磁搅拌参数200 A,2.5 Hz,控制拉速0.62 m/min,过热度15~30℃。检验结果表明,化学成分稳定,钢中氧含量≤11.3×10^(-6),非金属夹杂级别≤1.0,带状组织级别≤2.0,淬透性带宽HRC值≤3.5,满足产品协议要求。

20CrMnTiH齿轮钢质量分析

通过实测数据对电炉和转炉生产的20CrMnTiH齿轮钢的质量情况进行分析对比,结果表明,钢的低倍组织优良,P含量控制0.019%以下,S含量0.010%,氧含量控制在20×10^(-6)以下,非金属夹杂物级别低,晶粒度7~8级,化学成分稳定,淬透性带宽≤8 HRC的比例达78.5%~82.9%,顶锻合格率99.50%以上。20CrMnTiH齿轮钢总体质量控制在较好水平,均能达到标准要求。