[发明专利]一种渗碳齿轮钢的控氮方法

说明书

本发明公开了一种渗碳齿轮钢的控氮方法，所述控氮方法包括转炉冶炼、LF钢包精炼、VD真空精炼、连铸工序。本发明通过在转炉出钢后，对钢包内的钢水进行软吹，软吹过程中向钢水中加入氮化锰合金；在LF钢包精炼过程中向钢水中吹入氮气，有效地提高钢水中的氮含量；在VD真空精炼过程进行脱气和去夹杂。本发明渗碳齿轮钢的控氮方法可实现对渗碳齿轮钢中氮含量的精准控制，从而起到较好的细化晶粒的效果，控氮方法控氮偏差在±10ppm以内，同时也实现了渗碳齿轮钢较高的洁净度，满足洁净度要求；在现有渗碳齿轮钢的制备工艺基础上进行简单改进即可实现本发明控氮方法，具有工艺改进成本低、便于推广的优势。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种渗碳齿轮钢的控氮方法。

背景技术

齿轮钢是汽车、铁路、船舶、工程机械中使用的特殊合金钢中要求较高的关键材料之一，是保证安全的核心部件的制造材料。齿轮钢通常使用的钢种有调质钢、淬火钢以及渗碳钢等，具有高强度、高耐磨性、能够抵抗冲击力。其中渗碳齿轮钢由于具有较好的晶粒度，综合性能更好，因此被广泛应用。

渗碳齿轮钢对晶粒度要求严格，通常通过提高钢中细晶元素Al、N的含量，Al≥0.030%、N≥0.0110%，使得钢材在高加热速率且长时间高温段保温的情况下钢材表面至中心的整个区域不出现混晶，满足晶粒度要求；此外，渗碳齿轮钢对钢水的纯净度也要求严格，A类夹杂物（细系/粗系）≤2.5/2.0；B类夹杂物（细系/粗系）≤2.0/2.0；D类夹杂物（细系/粗系）≤1.5/1.0。现有技术中通常采用转炉-LF钢包精炼-VD真空精炼-连铸的工艺生产渗碳齿轮钢。

由于渗碳齿轮钢中要求较高的N含量，现有技术中通常在转炉出钢过程中将氮化锰合金和其他合金一起加入钢水中进行合金化，或者在VD真空精炼后向钢水中喂氮化锰包芯线的方法进行增氮。但是在转炉出钢合金化过程中加入氮化锰时，由于钢水中的氧含量较高、钢水温度较高，氮化锰合金极易分解，收得率较低且不稳定；而在VD真空精炼后向钢水中喂氮化锰包芯线，对钢水的纯净度影响较大。

综上所述，开发一种渗碳齿轮钢的控氮方法，实现对渗碳齿轮钢中氮含量的精准控制，满足对渗碳齿轮钢的洁净度要求，具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种渗碳齿轮钢的控氮方法。该发明实现对渗碳齿轮钢中氮含量的精准控制，满足对渗碳齿轮钢的洁净度要求。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种渗碳齿轮钢的控氮方法，所述控氮方法包括转炉冶炼、LF钢包精炼、VD真空精炼、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）转炉冶炼：转炉出钢后，对钢包内的钢水进行软吹氩2-3min、流量60-120NL/min，软吹过程中向钢水中加入氮化锰合金；

（2）LF钢包精炼：LF钢包精炼过程中，当钢水温度达到1550-1570℃时，开始向钢水中吹入氮气8-12min；

（3）VD真空精炼：VD真空精炼真空度≤67Pa时钢包开始底吹氩气，真空保持6-7min后关闭氩气；

本发明所述步骤（1）氮化锰合金氮含量为：4.5-6.0%。

本发明所述步骤（2）采用钢包底吹的方式进行吹氮气。

本发明所述步骤（2）氮气的压力为0.6-1.0MPa、流量为300-500NL/min。

本发明所述步骤（3）氩气的压力为0.2-0.4MPa、流量为15-25NL/min。

本发明所述步骤（3）真空后不喂入氮化锰包芯线。