[发明专利]一种控制齿轮钢中氮含量的LF精炼方法

说明书

本发明提供一种控制齿轮钢中氮含量的LF精炼方法，所述方法包括以下步骤：将冶炼工位氩封，并使冶炼炉内产生微正压气氛，将钢水转移至冶炼工位；对所述钢水进行化渣处理，加入第一造渣料，形成埋弧渣；通电加热至炉渣完全融化后，加入第二造渣料，形成发泡渣；将所述钢水调整至上钢温度，进行变性处理完成LF精炼。所述精炼方法工艺操作简便，能将LF过程增氮量控制在30ppm以下，在其他过程正常稳定控制的情况下，生产出的最终成品满足客户技术要求。

技术领域

本发明属于钢铁制造领域，涉及一种LF精炼方法，尤其涉及一种控制齿轮钢中氮含量的LF精炼方法。

背景技术

钛系齿轮钢因采用钛元素细化晶粒，不可避免的会产生液析氮化钛，氮化钛是一种坚硬、带有棱角状的夹杂，会在齿轮工作时萌生疲劳裂纹源，引起齿轮过早失效，钢厂下游客户现在都要求将此类夹杂物并入D类非金属夹杂物中进行评级，所以要减少钢中氮化钛夹杂物的量，必须减少钢中氮元素含量。根据实验数据统计，采用转炉-LF精炼-连铸生产工艺时，氮含量主要来源于LF精炼过程，所以控制LF精炼过程增氮成为了一项攻关课题。

铬锰钛系齿轮钢是我国使用量相对较多的，如20CrMnTiH、18CrMnTiH等。齿轮钢20CrMnTiH中因有大量的钛含量存在，根据亓海全博士《20CrMnTi钢成分优化对组织及接触疲劳寿命的影响研究》中的研究：随钢中钛氮乘积的减小,氮化钛的平均尺寸不断减小,在有效控制钢中钛含量的同时，必须最大程度的降低钢中氮含量，使钛氮乘积小于等于2.5ppm，满足D类夹杂物评级小于1.5级以下。

CN 107574285 A公开了一种LF精炼炉冶炼过程控制氮含量的方法，有如下步骤：(1)LF精炼炉中的钢液去除钢液及顶渣中的氧，调整氩气流量250～300L/min，搅拌脱硫时间在3～5min，吹开渣面直径400～500mm；(2)送电提温过程实际底吹氩气控制：吹开渣直径170mm≤D≤220mm；(3)送电提温和化渣过程，间隔2～3min加入0.2～0.3kg/t钢的钢水脱氧剂，钢水脱氧剂中含CaC2在60％以上；(4)减少钢中碳、硅、锰、铝成分，调整次数1～2次，使钢液大面积裸露次数减少到1次；(5)喂纯钙线前调整吹开顶渣面直径为0～50mm，喂线30S，停10S，再喂线30S，停10S，直至喂线结束。该方法并非控制钢水的吸氮量，而是通过降低铝损的方式来间接控制氮含量，对钢水增氮的抑制效果有限。

但在钢水冶炼过程中增氮是不可避免的，所以必须采取措施控制钢中氮含量，当氮在钢水中的溶解度远未达到平衡时，大气与钢水中氮含量存在比较高的浓度差，钢水在大气中吸氮为不可逆过程。一般的LF精炼方法在LF精炼过程增氮量在70ppm左右，因此如何降低齿轮钢LF精炼过程中的增氮量是齿轮钢锻造领域亟待解决的问。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本申请提供一种控制齿轮钢中氮含量的LF精炼方法，所述精炼方法工艺操作简便，能将LF过程增氮量控制在30ppm以下，在其他过程正常稳定控制的情况下，生产出的最终成品满足客户技术要求。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种控制齿轮钢中氮含量的LF精炼方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将冶炼工位氩封，并使冶炼炉内产生微正压气氛，将钢水转移至冶炼工位；

(2)对所述钢水进行化渣处理，加入第一造渣料，形成埋弧渣；

(3)通电加热至炉渣完全融化后，加入第二造渣料，形成发泡渣；

(4)将所述钢水调整至上钢温度，进行变性处理完成LF精炼。

本发明中，由于LF精炼第一次电极埋弧不良导致空气中和LF氮封气氛中的氮气电离增氮为主要增氮来源，因此通过采用第一次电极使用低档位电压，小电流化渣，氩封气氛防止增氮，全程微正压操作，并选用合适的造渣料和脱氧剂能减少过程吸氮。