[发明专利]一种高效精准控制齿轮钢中B含量的冶炼工艺

说明书

本发明公开了一种高效精准控制齿轮钢中B含量的冶炼工艺，该工艺包括转炉冶炼、炉后扒渣、LF精炼、RH真空、连铸等工序，其中转炉工序低碳出钢可以提高钢水温度，利于快速造渣；低碳出钢使钢水过氧化状态，可将钢水中B元素氧化为B₂O₃进入渣中，进一步降低转炉出钢残余B元素含量；出钢过程不加Al系合金，避免将渣中B₂O₃还原出进入钢液；出钢采用炉后扒渣，可将炉渣中B₂O₃扒除掉，避免在LF精炼时被还原进入钢水，同时将氧化渣扒除掉后，减轻精炼负担，进一步提高钢液纯净度；出钢合金不必采用低B合金，降低合金成本，该方法可以高效、精准控制钢液中残余B含量≤1.5ppm，显著提高钢液纯净度和产品质量水平。

技术领域

本发明涉及一种控制钢材中B含量的冶炼工艺，尤其涉及一种高效精准控制齿轮钢中B含量的冶炼工艺。

背景技术

淬透性是齿轮钢的一项重要性能指标，齿轮钢淬透性带宽要求越窄越好，主要是保证不同齿轮的心部硬度，且有利于控制齿轮热处理变形。一般高档汽车变速箱齿轮用钢要求不同炉次淬透性带宽≤4HRC，所以提高和稳定钢的淬透性一直是各特钢厂研究的课题。齿轮钢中残余B元素对淬透性有较大影响，高端齿轮钢对钢液纯净度和淬透性带宽都有极为严格的要求，降低齿轮钢中余B元素含量，能有效降低淬透性带宽。相关文献表明：当B含量≤4ppm，淬透性带宽≤4HRC。

影响转炉流程生产齿轮钢残余B含量的主要问题为：

(1)转炉出钢下渣，转炉吹氧冶炼工艺，将铁水中B元素氧化为B₂O₃进入炉渣中，因转炉出钢无法采用留钢操作，在出钢末期不可避免会随钢流因漩涡效应产生下渣。LF精炼阶段是还原期，渣中B₂O₃会发生还原反应，再次进入钢水中，导致钢液中B元素含量增加。

(2)合金中B元素，齿轮钢中主要元素为C、Si、Mn、Cr等，需要在钢液中加入硅系、锰系、铬系合金进行合金化，不同合金中B元素含量差别较大，但选用低B合金会导致合金成本大幅增加。

(3)转炉出钢加入Al系合金，由于具有较强的还原性，将渣中B₂O₃还原进入钢水中，导致钢液中B元素含量增加。

为解决上述问题，一般采用电炉生产，进行留钢留渣操作，减少下渣杜绝增B，该方法不适应用于转炉流程，且留钢操作不利于高效生产，增加企业生产成本；或选用低B含量合金和原辅料，但是会大幅增加生产成本；或通过优化渣系，降低LF精炼时期还原程度，减少渣中B₂O₃被还原进入钢液中。通过降低还原程度，不利于钢液深脱氧操作，不利于提高钢液纯净度。

CN114574750A窄淬透性齿轮钢硼含量的控制方法，通过优化合金使用种类，严禁加入硅锰和高碳合金，严格控制合金及原辅材料中的硼含量，电炉冶炼留钢留渣操作，优化钢包砖中的硼含量及电炉出钢脱氧工艺，大包采用留钢渣操作等措施，降低了窄淬透性齿轮钢中的硼含量。该方法主要依靠电炉留钢留渣操作，大包留钢操作等，不利于高效生产，增加生产成；且转炉冶炼无法实现留钢操作，因此该方法在转炉流程中无法推广使用；另外，该方案严格控制合金、原辅料、钢包砖中B含量，会大幅提高原料成本。