[发明专利]一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法

说明书

本发明属于冶金行业特殊钢生产加工领域，涉及一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，以20CrMnTi连铸坯为原料，依次包括如下工序：加热、除鳞、粗轧、连轧、穿水冷却、棒材减定径机组精轧、冷床冷却，最终得到成品棒材。上述高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，优化了加热炉加热工艺制度，降低了加热能耗，节约生产成本，保护环境；得到了高性能的20CrMnTi齿轮钢，其晶粒度控制、硬度控制和力学性能控制均优于常规轧制工艺，其金相组织为铁素体加珠光体，硬度体普遍为170‑220HBW，其晶粒度细小而均匀，轧制后的圆钢晶粒度至少可达9.0级，其综合力学性能均优于常规轧制工艺。

技术领域

本发明属于冶金行业特殊钢生产加工领域，涉及一种轧制工艺，尤其涉及一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，我国汽车制造工业和机械制造行业得到了迅猛发展，在这种背景下，齿轮钢的用量和品种也日益增长，对齿轮钢的质量要求也逐步提高。20CrMnTi齿轮钢具有淬透性良好、低温冲击韧性优良、抗疲劳性能良好等力学性能，20CrMnTi齿轮钢一直是我国齿轮用钢的主导品种，在我国广泛应用于齿轮、轴类、活塞类零配件。

公开号为CN106755869A，名称为“一种低能耗生产Q550D钢板的方法”的专利，介绍了一种将铸造好的连铸坯切断后直接放入加热炉中进行再次加热，将加热后的连铸坯进行控制轧制，该发明将连铸坯红送至加热炉中加热，红送温度达705℃以上。该方法采用热装热送技术降低加热能耗，但是没有从本质上降低加热炉加热温度，而且本发明针对的是普通碳素钢，对于齿轮钢的工艺生产并不适应。

文献《武钢1580mm生产线降温轧制工艺的实践》(徐希义，李传，谭文.武钢1580mm生产线降温轧制工艺的实践[J]轧钢，2014,31(1)：24-29)介绍了针对现行加热温度制度中加热温度过高而造成能耗较高、生产成本较高的压力，进行了降温轧制实践，部分商品材和供冷轧用带钢的热轧加热温度从1250℃降至1170℃。本文虽从加热温度制度上进行了优化工艺，但是钢种主要针对普通碳素钢，对于齿轮钢的工艺生产并未提及。

文献《42CrMo合金棒材降温轧制工艺研究》(魏立群，柳谋渊，陈汉辉，等.42CrMo合金棒材降温轧制工艺研究[J]钢铁，2009,44(9)：53-57)结合现场实测参数和理论计算模型，论证42CrMo钢的加热温度从1150℃降到1030℃，对轧机和主电机的力能参数影响，从而降低加热能耗。该论文具体介绍了合结钢的轧制工艺方法，但是没有具体讲解加热各段温度控制和加热时间，而且钢种是普通合结钢，对于齿轮钢的工艺生产并未提及。

现有技术对于降低加热能耗的20CrMnTi轧制生产方法，存在如下缺点：绝大多数钢铁企业对于20CrMnTi齿轮钢的加热工艺一直没有多大变化，采用高温加热(炉温1220-1280℃)、高温轧制方式(轧制温度1150-1250℃)，该工艺方法不但浪费加热能源消耗、增加生产成本，而且还不利于环境的保护，随着我国环境保护力度的加大，建设资源节约性、环境友好性是钢铁行业未来发展的必然趋势。

通过文献检索和专利查询，对于齿轮钢的低温轧制生产工艺目前并未提及。本技术领域内采用高温加热和高温轧制而没有采用低温轧制生产工艺生产齿轮钢的主要原因在于：(1)高温加热有利于金属塑性变形，减少轧机变形抗力，提高轧机生产稳定性；(2)高温加热有利于奥氏体组织均匀化，提高齿轮钢的晶粒度。采用低温加热低温轧制技术主要难点在于：(1)对主轧线轧机设备的抗变形能力要求高，普通轧机较难胜任；(2)低温轧制技术是冶金行业近些年掀起的一门技术，它的优势是提高材料的综合力学性能，但目前国内钢铁厂家还在摸索阶段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种降低加热能耗的高性能20CrMnTi低温轧制生产方法。采用该工艺方法可以生产综合力学性能优良的20CrMnTi齿轮钢，同时也极大减少了加热炉能源消耗，既节约了生产成本又保护了自然环境。