提高20CrMnTi齿轮钢冶炼中Ti收得率的方法

摘要

本发明公开了一种提高20CrMnTi齿轮钢冶炼中Ti收得率的方法，该方法是通过在转炉降低吹氧量，降低钢液的整体含氧量，后期通过铝来降低钢水的氧化性，以及适合的碱度，从而达到提高钛收得率的目的。与现有技术相比，本法可以使钛的收得率由45％提高到75％以上，大大降低了钛合金成本，而且在提高Ti的同时，精确控制Ti使得钢保证了成分的稳定性，从而改善钢质，最终达到钢的综合性能的稳定性和一致性。

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮钢的生产技术领域，具体地指一种提高 20CrMnTi齿轮钢冶炼中Ti收得率的方法。

背景技术

齿轮钢是合金结构钢中一大分支，占合金结构钢总量的20％。 其使用覆盖面较广，除轿车、货车、农用车和摩托车等车辆齿轮制 造使用外，工程机械齿轮使用量也较大，目前我国齿轮钢的年需求 量在50万t左右。齿轮钢用量很大，不仅要求其质量好和工作可 靠性高，而且必须要价格低廉。20CrMnTi是一种良好的合金渗碳 钢，主要用来制造承受较高应力和抗冲击载荷的重要机械零件，如 电机主动齿轮、汽车万向节十字头等，是使用最大的一个齿轮钢种。 并且由于该钢种的价格相对较低，该钢种的主导地位在近年仍难以 动摇。稳定且良好的Ti元素收得率不仅在工艺上能保证成分的稳 定性，从而改善钢的淬透性，最终提高钢的综合性能的稳定性和一 致性；而且可以降低成本，增强钢材的市场竞争力。因此，提高 Ti的收得率至关重要。

经检索，中国专利CN200910187786.1，一种管线焊丝钢的夹 杂物控制方法介绍一种Ti的收得率，收得率在45％，其缺点是收 得率低,冶炼成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有齿轮钢的生产技术中Ti收得率不 高的缺陷，提供一种提高20CrMnTi齿轮钢冶炼中Ti收得率的方法。

为实现上述目的，本发明所设计的提高20CrMnTi齿轮钢冶炼 中Ti收得率的方法，其步骤如下：

1)对坯料采用高拉碳工艺进行转炉冶炼，控制终点碳含量大 于0.08％，控制钢水中溶解氧w[O]为300～400×10^-6％，以防止钢 水过氧化；

2)在转炉冶炼末期，从转炉底部吹氩搅拌钢水，促进钢、渣 平衡；

3)在出钢过程中采用挡渣出钢出钢过程中保持连续吹氩，出 钢温度控制在1650～1670℃，控制转炉下渣量≤50mm；在出钢的 同时进行炉外合金化，随钢流向每吨钢水中加入0.8～1公斤铝块脱 氧，5～6公斤生石灰，0.7～1公斤萤石，控制碳含量为0.15～ 0.20％，Mn、Si、Cr在标准中下限；

4)对合金化的钢水进行吹氩，吹氩3分钟后，测温、取样， 根据出钢的碳含量，向每吨钢水中加入0.3～0.5公斤铝线，再吹氩 3分钟；

5)根据步骤4)中吹氩后钢水中的渣况，向每吨钢水中加入 0.2～0.4公斤生石灰、0.1～0.3公斤萤石，以调整熔渣，控制渣量 在1.5～2.0％，输送钢水至精炼炉；

6)在精炼炉中全程吹氩精炼，向每吨钢水中加入1.2～2公斤 铝丸、1～2公斤SiC粉，使渣面脱氧，形成白渣，控制白渣碱度在 3～4；

7)当钢水温度≥1550℃时，取第一样进行成分分析，按内控及 目标成分要求调整钢水的化学成分；

8)在精炼中后期，向每吨钢水中加入1～1.6公斤钛线，加入 钛线时的钢水温度在1585～1600℃；

9)精炼结束前3～5分钟，向每吨钢水中加入0.3～0.6公斤 Si-Ca线，搅拌2～5分钟后浇铸成型。

优选地，所述步骤7)中调整钢水的化学成分之后，吹氩量小 于10Nm³/min，以避免使钢水裸露。

优选地，所述步骤8)中向每吨钢水中加入钛线的加入速度为 20～35g/s。

本发明的有益效果：本发明提供了一种提高Ti的收得率方法， 该方法是通过在转炉降低吹氧量，降低钢液的整体含氧量，后期通 过铝来降低钢水的氧化性，以及适合的碱度，从而达到提高钛收得 率的目的。与现有技术相比，本法可以使钛的收得率由45％提高到 75％以上，大大降低了钛合金成本，而且在提高Ti的同时，精确控 制Ti使得钢保证了成分的稳定性，从而改善钢质，最终达到钢的 综合性能的稳定性和一致性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

提高20CrMnTi齿轮钢冶炼中Ti收得率的方法，其步骤如下：

1)对坯料采用高拉碳工艺进行转炉冶炼，控制终点碳含量为 0.08％，防止钢水过氧化，控制钢水中溶解氧w[O]为400×10^-6％， 以防止钢水过氧化；

2)在转炉冶炼末期，从转炉底部吹氩搅拌钢水，促进钢、渣 平衡；

3)在出钢过程中采用挡渣出钢出钢过程中保持连续吹氩，出 钢温度控制在1670℃，控制转炉下渣量为50mm；在出钢的同时进 行炉外合金化，随钢流向每吨钢水中加入1公斤铝块脱氧，6公斤 生石灰，1公斤萤石，控制碳含量为0.18％(含合金带入的碳)， Mn、Si、Cr在标准中下限；

4)对合金化的钢水进行吹氩，吹氩3分钟后，测温、取样， 根据出钢的碳含量，向每吨钢水中加入0.3公斤铝线，再吹氩3分 钟，输送钢水至精炼炉；

5)根据步骤4)中吹氩后钢水中的渣况，向每吨钢水中加入 0.2公斤生石灰、0.2公斤萤石，以调整熔渣，控制渣量在2.0％；

6)在精炼炉中全程吹氩精炼，向每吨钢水中加入1.5公斤铝丸、 1.5公斤SiC粉，使渣面脱氧，形成白渣，控制白渣碱度在3.7；

7)当钢水温度为1550℃时，取第一样进行成分分析，按内控 及目标成分要求调整钢水的化学成分，调好成分后，吹氩量在 9Nm³/min，严禁大氩量搅拌使钢水裸露。

8)在精炼中后期，向每吨钢水中加入1.6公斤钛线，加入钛线 时的钢水温度在1600℃，每吨钢水中加入钛线的加入速度为20g/s；

9)精炼结束前5分钟，向每吨钢水中加入0.6公斤Si-Ca线， 搅拌3分钟后浇铸成型。

浇铸成型的产品取样分析后，钛的收得率81.5％。

实施例2

提高20CrMnTi齿轮钢冶炼中Ti收得率的方法，其步骤如下：

1)对坯料采用高拉碳工艺进行转炉冶炼，控制终点碳含量为 0.09％，防止钢水过氧化，控制钢水中溶解氧w[O]为345×10^-6％， 以防止钢水过氧化；

2)在转炉冶炼末期，从转炉底部吹氩搅拌钢水，促进钢、渣 平衡；

3)在出钢过程中采用挡渣出钢出钢过程中保持连续吹氩，出 钢温度控制在1667℃，控制转炉下渣量为40mm；在出钢的同时进 行炉外合金化，随钢流向每吨钢水中加入0.92公斤铝块脱氧，5.8 公斤生石灰，0.9公斤萤石，控制碳含量为0.17％(含合金带入的 碳)，Mn、Si、Cr在标准中下限；

4)对合金化的钢水进行吹氩，吹氩3分钟后，测温、取样， 根据出钢的碳含量，向每吨钢水中加入0.35公斤铝线，再吹氩3 分钟，输送钢水至精炼炉；

5)根据步骤4)中吹氩后钢水中的渣况，向每吨钢水中加入 0.3公斤生石灰、0.2公斤萤石，以调整熔渣，控制渣量在1.8％；

6)在精炼炉中全程吹氩精炼，向每吨钢水中加入1.8公斤铝丸、 1.6公斤SiC粉，使渣面脱氧，形成白渣，控制白渣碱度在3；

7)当钢水温度为1565℃时，取第一样进行成分分析，按内控 及目标成分要求调整钢水的化学成分，调好成分后，吹氩量在 10Nm³/min，严禁大氩量搅拌使钢水裸露。

8)在精炼中后期，向每吨钢水中加入1.2公斤钛线，加入钛线 时的钢水温度在1590℃，每吨钢水中加入钛线的加入速度为28g/s；

9)精炼结束前5分钟，向每吨钢水中加入0.35公斤Si-Ca线， 搅拌3分钟后浇铸成型。

浇铸成型的产品取样分析后，钛的收得率75％。

实施例3

提高20CrMnTi齿轮钢冶炼中Ti收得率的方法，其步骤如下：

1)对坯料采用高拉碳工艺进行转炉冶炼，控制终点碳含量为 0.08％，防止钢水过氧化，控制钢水中溶解氧w[O]为390×10^-6％， 以防止钢水过氧化；

2)在转炉冶炼末期，从转炉底部吹氩搅拌钢水，促进钢、渣 平衡；

3)在出钢过程中采用挡渣出钢出钢过程中保持连续吹氩，出 钢温度控制在1667℃，控制转炉下渣量为20mm；在出钢的同时进 行炉外合金化，随钢流向每吨钢水中加入1公斤铝块脱氧，5公斤 生石灰，0.7公斤萤石，控制碳含量为0.15％(含合金带入的碳)， Mn、Si、Cr在标准中下限；

4)对合金化的钢水进行吹氩，吹氩3分钟后，测温、取样， 根据出钢的碳含量，向每吨钢水中加入0.5公斤铝线，再吹氩3分 钟，输送钢水至精炼炉；

5)根据步骤4)中吹氩后钢水中的渣况，向每吨钢水中加入 0.4公斤生石灰、0.3公斤萤石，以调整熔渣，控制渣量在1.5％；

6)在精炼炉中全程吹氩精炼，向每吨钢水中加入1.5公斤铝丸、 2公斤SiC粉，使渣面脱氧，形成白渣，控制白渣碱度在3.4；

7)当钢水温度为1558℃时，取第一样进行成分分析，按内控 及目标成分要求调整钢水的化学成分，调好成分后，吹氩量在 6Nm³/min，严禁大氩量搅拌使钢水裸露。

8)在精炼中后期，向每吨钢水中加入1.4公斤钛线，加入钛线 时的钢水温度在1588℃，每吨钢水中加入钛线的加入速度为35g/s；

9)精炼结束前5分钟，向每吨钢水中加入0.4公斤Si-Ca线， 搅拌3分钟后浇铸成型。

浇铸成型的产品取样分析后，钛的收得率78％。