[发明专利]一种工程机械齿轮用钢的制备法及其锻件的制备方法

权利要求书

1.一种工程机械齿轮用钢的制备法，其特征在于，所述齿轮用钢按重量百分比其成分为：C 0.38～0.43%、Si0.17～0.37%、Mn0.60～0.80% 、Cr1.10～1.20%、Al0.020～0.040%、P≤0.025%、S 0.020～0.035%、Mo 0.15～0.25%、 Cu≤0.20% 、N 60～150ppm、 Nb 0.015～0.035%，余量是Fe和不可避免的杂质；

所述制备方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸和轧制工序，具体步骤为：

（1）转炉冶炼

钢铁料采用1.05~1.15吨/吨钢的铁水，0.10~0.13吨/吨钢的废钢，控制转炉终点放钢：C≥0.18%、P≤0.015%；采用挡渣锥与滑板双档渣出钢，禁止下氧化渣；出钢过程加入铝块进行钢水前期预脱氧，同时加入石灰进行造渣；

（2）LF炉精炼

① 造渣脱氧：LF精炼炉通电后立即补加萤石进行化渣，通电10±2分钟后根据炉渣情况补加合成渣进行造渣，达到脱硫至S 0.022～0.028%，脱氧至氧含量≤12PPm，精炼过程使用铝粒0.40~0.70千克/吨钢，碳化硅1.25~1.70千克/吨钢进行钢水的扩散脱氧工作，并控制LF炉终渣二元碱度2.5～3.5，终点硫含量0.025～0.032%；

元素调整：取初样后，先根据钢水铝含量补喂铝线来调整钢水中铝含量，控制成品铝含量0.020%~0.030%，然后在LF精炼中后期将合金元素Mn、Cr、Mo调整至所述齿轮用钢中Mn、Cr、Mo的含量，最后在LF精炼末期调整Nb含量至0.020-0.025%，S含量至0.025-0.032%；

（3） RH真空处理

控制真空度≤67MPa,并保持15~20分钟，RH底吹气体采用氮气，RH破空后钢水软吹氩气20~35分钟；

（4）连铸

控制连浇炉数7～8炉；控制钢水过热度：开浇炉≤35℃、连浇炉≤30℃；采用连铸拉速0.80～0.85m/min浇注，连铸二冷采用弱冷并控制连铸二冷比水量0.16±0.01L/Kg，加强电磁搅拌力度使得打碎枝晶的同时获得细小的等轴晶粒，采用轻压下技术，铸坯出坯后快速收集进缓冷坑缓冷，要求铸坯进缓冷坑温度≥550℃，缓冷48小时后出坑；

（5）轧制

轧制过程采用高温扩散加热工艺，具体参数为：控制均热段加热温度1220~1260℃，时间50-65分钟，轧后得到圆钢轧材，然后轧材进坑加盖缓冷，要求缓冷入坑温度≥500℃，缓冷出坑温度≤100℃。

2.根据权利要求1所述的工程机械齿轮用钢的制备法，其特征在于：所述齿轮钢按重量百分比其成分为：C 0.39～0.42%、Si 0.20～0.30%、Mn 0.72～0.80% 、Cr 1.12～1.20% 、Al 0.025～0.035%、P≤0.020%、S 0.020～0.030%、Mo 0.18～0.21%、 Cu≤0.15% 、Nb0.020～0.030%、N 80～140ppm，余量是Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的工程机械齿轮用钢的制备法，其特征在于：步骤（1）转炉出钢过程加入铝块1.7±0.3千克/吨钢进行钢水前期脱氧，造渣材料使用石灰6.7±0.3千克/吨钢。

4.根据权利要求1所述的工程机械齿轮用钢的制备法，其特征在于：步骤（2）LF精炼炉通电后立即补加萤石1.7±0.3千克/吨钢帮助化渣，通电10±2分钟后根据炉渣情况补加合成渣1.7~3.4千克/吨钢进行造渣。

5.根据权利要求1所述的工程机械齿轮用钢的制备法，其特征在于：步骤（4）结晶器电磁搅拌强度选用：电流300±10A，频率2±0.2Hz；末端电磁搅拌电流200±10A，频率6±0.2Hz。

6.一种工程机械齿轮用钢制造锻件的方法，其特征在于：所述工程机械齿轮用钢由如权利要求1至5中任一项所述的工程机械齿轮用钢的制备法制得，包括如下步骤：

（1）所述工程机械齿轮用钢锯切下料后，采用感应加热方式，加热温度1150±20℃，然后锻造成齿轮毛坯；

（2）齿轮毛坯进行热处理，其中淬火时采用分段加热方式，第一段加热温度：550～600℃，保温30±2min，第二段加热：850±10℃，保温80±10min，冷却介质为油冷；回火温度580±10℃，保温时间80±10min，冷却介质：油冷。