[发明专利]大方坯连铸生产22CrMo齿轮钢的方法

说明书

本发明涉及一种大方坯连铸生产22CrMo齿轮钢的方法，适用于360mm×450mm断面大方坯齿轮钢铸坯，属于大方坯齿轮钢生产技术领域。本发明在结晶器电磁搅拌的基础上，在二冷区与凝固末端之间增设了电磁搅拌装备，并且对两者的安装位置和工作参数作了合理设计，再结合控制浇注钢液过热度、浇注速度、冷却参数等，提升了大方坯22CrMo齿轮钢连铸坯的致密性及均质性，此外，通过对管式结晶器的圆角参数设计，优化铸坯角部冷却，改善了铸坯角部缺陷控制。通过对冷却水路的改进，以保证传热均匀性，使得结晶器出口处铸坯坯壳厚度均匀。本发明可确保大方坯22CrMo齿轮钢连铸坯综合质量高水平控制。

技术领域

本发明涉及一种大方坯连铸生产22CrMo齿轮钢的方法，适用于360mm×450mm断面大方坯齿轮钢铸坯，属于大方坯齿轮钢生产技术领域。

背景技术

齿轮是重要的动力传递机械构件，不同工况、不同部位的齿轮其受力情况不同，失效模式也会存在不同程度的差异，并且受齿轮材料、加工工艺、润滑情况、摩擦力以及齿轮几何参量和载荷模式等诸多因素的影响。其主要失效模式有：齿根断裂、齿面凹陷引起的齿面轮廓变形、疲劳剥落、磨损分为粘附磨损和磨粒磨损等。根据上述的主要的失效模式，对齿轮钢的性能要求为高的压溃抗力和抗点蚀剥落能力良好的耐冲击能力和耐弯冲能力。合适的淬透性和硬化层深度及心部硬度良好的工艺性能及切削加工性以及变形和尺寸稳定性。汽车齿轮具有动力传递和改变速度的作用，是齿轮的一大重要代表。齿轮制作用钢不但要有良好的强韧性、耐磨性,能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且还要求变形小。在齿轮的制作过程中,除要求合理的设计和机加工外，还要进行渗碳淬火或调质等热处理,使其表面硬化耐磨，基体抗冲击。而齿轮加工坯料的质量则在很大程度上决定了齿轮生产的效率及质量控制。

随着连铸生产技术的不断发展，铸坯质量控制技术水平不断提高。目前国内汽车齿轮坯料的生产主要以小方坯连铸生产为主，随着齿轮质量要求的不断提高，齿轮钢坯料致密性、均质性的要求也更高。相比于小方坯而言，大方坯齿轮钢铸坯轧制压缩比更大，高质量的大方坯对齿轮产品的致密性及均质性提升更为有利。但是大方坯连铸的高质量生产存在一定的技术难度，首先铸坯心部凝固时间长，液芯长度增加，凝固末期补缩困难，铸坯中心偏析严重性提升，铸坯边角部质量对后续凝固演变的影响增加，这需要对连铸结晶器、二冷强度及铸坯凝固演变给予干扰控制。国内外有部分学者对大方坯铸坯质量控制装备及技术开展了相应研究，主要针对大方坯重轨钢及小方坯齿轮钢，而对于360mm×450mm断面大方坯齿轮钢铸坯质量控制的研究，基本未见。

例如：

CN107262689A公开了一种大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺,特别是一种涉及钢铁冶金技术领域的大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺。本发明的大方坯二冷压下凸足辊结构,包括压下区上足辊和压下区下足辊,所述压下区下足辊位于压下区上足辊的下方,所述压下区上足辊中部设置有凸台,所述压下区下足辊中部设置有凸台,所述压下区下足辊的凸台比压下区上足辊的凸台长。本发明的大方坯二冷压下区压下工艺,设置多组压下区上足辊和压下区下足辊,所述压下区上足辊的压下量在拉坯方向逐渐增加。本申请可以有效解决大方坯连铸坯中心偏析和中心疏松问题。但是，对于360mm×450mm断面大方坯齿轮钢铸坯质量控制的一些关键的具体内容并未涉及。

CN106735013A公开了一种提高大方坯头坯质量的连铸工艺,该工艺简单易行,改善开浇钢水与结晶器铜板的接触,增加润滑,杜绝角缝刮钢现象,有效避免开浇头坯表面缺陷,保证优良的大方坯头坯质量,同时也提高了结晶器铜板的寿命。其特征在于,包括以下步骤：(1)铸机开始浇注前40±5min,在结晶器铜壁上涂抹结晶器润滑剂,并涂满,尤其是结晶器角部；所述结晶器润滑剂涂抹方式具体为：采用辊筒进行均匀涂抹,一次涂抹,自然风干5±1min,然后进行二次涂抹,自然风干后进行其它开浇前常规的准备工作；(2)浇注过程中,开浇时结晶器铜板角缝处填充石墨,浇注时控制塞棒开启度为30～45％,钢流为正常浇铸的40～60％,该操作结束后,正常控制其它开浇工作,至起步,拉速稳定在0.45m/min或0.48m/min。但是，对于