[发明专利]SCr420HB高质量汽车齿轮钢制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制造领域，公开一种高质量汽车齿轮钢制造方法，主要用于合金结构钢SCr420HB钢的生产。

背景技术

SCr420HB为韩国牌号，是在日本牌号SCr420H钢基础上提高Mn元素控制含量，并额外添加B、Nb元素，广泛应用于韩国现代汽车变速器齿轮制造。为确保其产品的安全性，稳定性，现代汽车公司对材料质量技术指标提出更加严格的要求，为减少热处理变形，减少齿轮的磨损和噪音，淬透性带宽只有正常钢种的30%，带宽只有3HRC；高的洁净度要求，氧含量≤15ppm，夹杂物按日标JIS G0555检验，dB+dC≤0.05%;表面质量要求严格，适用于精密锻造要求，目前尚未见国内、外文献报道相关的有价值的冶炼、加工工艺信息和淬透性研究的信息；在国内抚顺特殊钢股份有限公司是制造SCr420HB钢的唯一厂家，产品规格为∮20mm～∮90mm。采用连铸连轧工艺路线，连铸坯直接成材，易产生成分偏析和钢材表面质量问题，难以实现淬透性带宽不大于3HRC的技术要求，在生产中经常批量出现淬透性超出规定范围不合格钢材；由于SCr420HB钢含有B、Nb元素，易形成碳、氮化物，导致钢坯表面质量差，影响成材后的表面质量，造成钢零件锻造过程中产生表面缺陷，经常出现表面质量异议。

发明内容

解决上述问题应采取两个方面的关键技术措施：一方面制定科学的冶炼、加工工艺，确保SCr420HB钢能够达到高洁净度的冶金质量以及良好的钢材表面质量，另一方面进行合理的化学成分设计，保证窄淬透性得到有效控制。对于SCr420HB钢冶炼工艺的难点在于如何降低钢中氧含量减少钢中氧化物夹杂、在浇注过程中减少二次氧化防止钢液污染；同时控制合理的工艺减少成分的偏析，保证窄淬透性的控制；加工工艺的难点在于如何制定合理的加热及轧制工艺保证钢材的表面质量；化学成分设计的难点在于如何设计成分及其配比以保证窄淬透性带，同时提高铸坯表面质量。

本发明公开一种SCr420HB高质量汽车齿轮钢制造方法，目的是通过采用制订、控制炼钢工艺，达到降低钢中氧含量及夹杂物的目的、达到对钢材淬透性有重大影响的化学元素C、Mn、Cr、Ni、Mo、N窄范围的目的；通过制定、控制加工工艺达到高钢材表面质量的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案生产规格为φ20mm～φ90mm的SCr420HB钢材：

1.工艺路线为：超高功率电炉→LF→VD→连铸→连续炉加热→连轧机轧制→精整→矫直及倒棱→表面涡流探伤→包装；其中包括炼钢工艺、轧制工艺；

2.炼钢工艺

⑴内控化学成分设计

SCr420HB钢的化学成分内控标准，见表1，

表1                        %

 ；

⑵电炉工艺

装炉量65吨～70吨，炉料选用优质废钢、生铁,其中废钢配入量20吨～40吨、生铁配入量≥30吨；出钢温度T≥1660℃，终点碳按≥0.08%控制，出钢时可以采用部分高碳合金料调成份，控制LF到位碳0.10%～0.16%；偏心低出钢，未下氧化渣出钢；出钢前3min～5min降低用氧强度，增加喷碳用量，每炉300kg～400kg；钢终脱氧加铝1.0kg/t，电石100 kg/炉；使用优质白灰和预熔渣造渣；

⑴ LF工艺

到位按0.10％喂铝线，后期不再喂铝线；全程采用SiC粉+Al粒扩散脱氧，首批Al粒加入量40 kg～80kg，白渣保持时间≥30min；精炼第二次取样后加入适量火砖调整渣系;LF精炼过程吹氮气控制钢中氮含量，以控制VD脱气后氮含量在0.007%～0.015%；LF出钢温度T=1670℃～1690℃；

⑷VD工艺

入罐前少量扒渣，入罐后插入硼铁，按1.5m/t喂入CaSi线；真空度≤100Pa，真空下保持时间10 min～15min，极限真空度下大氩气搅拌，脱气后软吹时间≥30min，以不露钢液面为准；出罐温度1590℃±10℃；

⑸连铸工艺

该钢液相线温度1510℃，采取结晶器电磁搅拌技术，过热度控制15℃～40℃，拉坯速度控制在0.8 m/min～1.0m/min；进行中包吹氩操作，长水口保护+保护渣+氩气保护浇注；连铸坯坑冷或红送；

3热加工工艺

⑵ 连轧工艺：

①加热温度如表2，

 表2                      ℃