CN106312000A - 立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7‑6连铸圆坯方法 - Google Patents
立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7‑6连铸圆坯方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，主要涉及一种立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7‑6连铸圆坯方法，该方法包括：在电弧炉内冶炼低碳、低磷、低有害元素含量初炼钢水；在钢包精炼炉内进行脱氧、脱硫及完全合金化，在VD炉内进行真空脱气；在立式连铸机上浇注为连铸圆坯；连铸过程采用长水口吹氩、塞棒吹氩保护浇注，结晶器及铸流两级电磁搅拌；二冷区分三段对圆坯进行冷却；在垂直方向上对称凝固及火焰切割。根据本发明生产出来的连铸圆坯解决了现有技术中18CrNiMo7‑6齿轮钢生产成本较高，带状组织不合格，氧含量较高的问题。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，主要涉及一种立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法。
背景技术
18CrNiMo7-6钢由于其淬透性高，强度性能、工艺性能好，被广泛应用于大模数重负荷汽车齿轮及应用条件恶劣的风电齿轮等，由于其要求高、使用条件特殊，行业内18CrNiMo7-6材料多通过模铸或电渣重熔生产，钢锭或电渣锭出材率低，生产成本较高，且模铸方法生产的齿轮钢钢锭，由于保护浇注效果不佳，凝固时间较长，凝固时散热不均匀，导致生产的齿轮钢产品带状组织不合格、氧含量较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种解决现有生产方式下的18CrNiMo7-6齿轮钢氧含量高、带状组织不合格的问题的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法。
本发明的技术方案如下：一种立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，该方法包括以下步骤：
1）在电弧炉内冶炼低碳、低磷、低有害元素含量初炼钢水；
2）在钢包精炼炉内进行脱氧、脱硫及完全合金化，在VD炉进行真空脱气，VD真空脱气后在立式连铸机上浇注为连铸圆坯；
3）钢水通过长水口吹氩保护注入中间包内，控制中间包内过热度20～40℃；中间包内塞棒吹氩，钢水采用覆盖剂和碳化稻壳双渣保护，中间包钢水通过浸入式水口注入结晶器内，结晶器内加结晶器保护渣，钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳；结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁器对钢水进行电磁搅拌；拉坯机以0.1～0.5m/min的拉坯速度拉坯；二冷区按铸坯凝固过程中不同时间所需冷却能力的大小分三段对圆坯进行冷却，其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却、二区三区为气雾喷水冷却；通过外置式铸流电磁搅拌器在二冷室下部对钢水进行电磁搅拌，以形成更多的等轴晶并降低1/2R处正偏析；铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成定尺铸坯，经倾翻辊道倾翻至水平辊道上，被勾钢机吊至出坯辊道上出坯；出坯后铸坯入退火炉退火处理或直接热送锻造。
采用电弧炉+钢包精炼炉+VD炉真空脱气的冶炼方式；冶炼的齿轮钢化学成分按质量百分比为：C=0.15～0.21%，Si=0.10~0.40%，Mn=0.40~0.90%，P≤0.025%，S≤0.015%，Ni=1.40~1.70%，Cr=1.50%~1.80%，Mo=0.25~0.35%，V≤0.03%，Cu≤0.20%，N=0.004~0.012%，Al=0.020~0.040%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
所用结晶器保护渣的主要成分为SiO2：28～33%、CaO：27～32%、MgO+Al2O3：8～12%、MnO2＜1.0%及C：12～15%。
连铸过程大包至中间包采用长水口吹氩保护，氩气流量为70～120l/min；中间包采用塞棒吹氩，氩气流量为2～6l/min。
结晶器电磁搅拌采用外置式搅拌器，搅拌频率为1～2Hz，搅拌电流为200～500A。
铸流电磁搅拌采用外置式搅拌器，搅拌频率为5～12Hz，搅拌电流为100～400A。
拉坯速度根据不同断面为0.1～0.5m/min，拉坯机采用3辊形式，其中1个为固定辊，2个为可调辊；此处不同断面指的是连铸圆坯的直径，最小φ400mm、最大φ800mm；断面直径为φ400mm时，拉坯速度为0.5m/min、断面直径为φ800mm时，拉坯速度为0.1m/min。
所述铸坯的直径在400～800mm之间，所述铸坯在立式连铸机上生产。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：当前行业内齿轮钢用18CrNiMo7-6多采用模铸钢锭生产，本发明生产的齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯，采用两级电磁搅拌，过程中保护浇注效果好，坯料出材率高，生产成本低，低倍组织致密，化学成分均匀性好，氧含量控制较低，带状组织优于钢锭，可代替钢锭用于齿轮钢的生产。
具体实施方式
立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，采用电弧炉+钢包精炼炉+VD炉真空脱气的冶炼方式；冶炼的齿轮钢成分按质量百分比为：C=0.15～0.21%，Si=0.10~0.40%，Mn=0.40~0.90%，P≤0.025%，S≤0.015%，Ni=1.40~1.70%，Cr=1.50%~1.80%，Mo=0.25~0.35%，V≤0.03%，Cu≤0.20%，N=0.004~0.012%，Al=0.020~0.040%，余量主要为Fe及不可避免的杂质元素。
在电弧炉内冶炼低碳、低磷、低有害元素含量初炼钢水。
在钢包精炼炉内进行脱氧、脱硫及完全合金化，在VD炉内进行真空脱气；VD真空脱气后在立式连铸机上浇注为连铸圆坯。
该方法的生产工艺步骤如下：
步骤一：在电弧炉内冶炼低碳、低磷、低有害元素含量初炼钢水；炉料由二级及二级以上废钢、碳结钢料头、生铁、海绵铁等组成，不允许配入杂乱废钢；为保证力学性能要求，配料应保证熔清As≤0.015%、Sn≤0.015%、Pb≤0.010%、Sb≤0.008%、Bi≤0.015%；电弧炉出钢条件：终点[C]≤0.10%、[P]≤0.005%，出钢温度≥1640℃，出钢1/4～3/4过程中钢包中加入铝块1～1.5kg/t、硅铁1～1.5kg/t、石灰4～6kg/t及5～10kg/t铬铁合金；
步骤二：在钢包精炼炉内进行脱氧、脱硫及完全合金化；电炉出钢后转往LF工位进行精炼，加入石灰8～10kg/t、碳粉、硅铁粉等脱氧剂2～3kg/t脱氧，渣白后温度≥1560℃取样精调成分；
步骤三：在VD炉进行真空脱气；温度1660℃以上进入真空罐脱气，在≤0.5乇下保持时间15～30分钟，破空后在线定氢，控制[H]≤1.5ppm，出钢前吹氩弱搅拌时间15～30分钟，温度1570～1585℃吊包上连铸；
步骤四：连铸；钢水通过长水口吹氩保护注入中间包内，控制中间包内过热度20～40℃；中间包内塞棒吹氩，钢水采用覆盖剂和碳化稻壳双渣保护，中间包钢水通过浸入式水口注入结晶器内，结晶器内加结晶器保护渣，钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳；结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁器对钢水进行电磁搅拌；根据不同断面，拉坯机以0.1～0.5m/min的拉坯速度拉坯，此处不同断面指的是连铸圆坯的直径，最小φ400mm、最大φ800mm；断面直径为φ400mm时，拉坯速度为0.5m/min、断面直径为φ800mm时，拉坯速度为0.1m/min；二冷区分三段对圆坯进行冷却，其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却、二区三区为气雾喷水冷却；通过外置式铸流电磁搅拌器在二冷室下部对钢水进行电磁搅拌，以形成更多的等轴晶并降低1/2R处正偏析；铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成定尺铸坯，经倾翻辊道倾翻至水平辊道上，被勾钢机吊至出坯辊道上出坯；出坯后铸坯入退火炉退火处理或直接热送锻造。
列举一个具体的冶炼实例来进一步阐述上述方法：
冶炼方法如下：
1）：电弧炉初炼：采用60t电炉冶炼，炉料由一级废钢65%、碳结钢料头15%、生铁30%组成；电弧炉出钢条件：终点[C]≤0.10%、[P]≤0.005%，出钢温度1660℃，出钢1/4～3/4过程中钢包中加入铝块80kg、硅铁75kg、石灰300kg及500kg铬铁合金；
2）：LF精炼：电炉出钢后转往LF工位进行精炼，加入石灰600kg、碳粉、硅铁粉等脱氧剂150kg脱氧，渣白后温度1600℃取样精调成分；
3）：VD真空脱气：温度1670℃进入真空罐脱气，在≤0.5乇下保持时间20分钟，破空后在线定氢，[H]：1.2ppm，出钢前吹氩弱搅拌时间20分钟，温度1580℃吊包上连铸。
4）：连铸：钢水在立式连铸机上浇注为φ600mm铸坯，将钢包吊至钢包回转台上，通过回转台转至中间包上方，钢水通过长水口吹氩保护注入中间包内，吹氩流量为70～120l/min，中间包内钢水采用覆盖剂和碳化稻壳双渣保护，控制中间包内过热度20～40℃，中间包内采用塞棒吹氩，吹氩流量为2～6l/min，中间包钢水通过浸入式水口注入结晶器内；结晶器内加结晶器保护渣保护，结晶器保护渣的主要成分为SiO2：28～33%、CaO：27～32%、MgO+Al2O3：8～12%、MnO2＜1.0%、C：12～15%。钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳，结晶器冷却水流量2650l/min；结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁搅拌器对钢水进行电磁搅拌，搅拌频率为1.5Hz，搅拌电流为300A；拉坯机以0.18～0.22m/min的拉坯速度拉坯；二冷区分三段对圆坯进行冷却，比水量为0.16l/kg，其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却，冷却水量占比27%，二区为气雾喷水冷却，冷却水量占比46%，三区为气雾喷水冷却，冷却水量占比27%；通过外置式铸流电磁搅拌器在距弯月面4.3m处对钢水进行电磁搅拌，搅拌频率为8Hz，搅拌电流为150A；铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成6m长定尺铸坯，经倾翻辊道倾翻至水平辊道上，被勾钢机吊至出坯辊道上出坯；出坯后铸坯入退火炉退火处理。
5）：退火出炉后自同一流铸坯头、中、尾部抽样检测低倍、气体结果见下表1、表2。
表1 低倍检测结果（级）
表2 氧含量检测结果（ppm）
从表1、表2数据来看，按本发明的实施例生产的产品符合标准要求，中心疏松、中心裂纹级别较低，无缩孔、中间裂纹、皮下裂纹、皮下气泡缺陷。
18CrNiMo7-6连铸圆坯经锻造后进行了超声波探伤、低倍、非金属夹杂物、气体含量、带状组织、力学性能检测，达到标准要求，可用于齿轮钢的生产。
Claims (8)
1.一种立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1）在电弧炉内冶炼低碳、低磷、低有害元素含量初炼钢水；
2）在钢包精炼炉内进行脱氧、脱硫及完全合金化，在VD炉进行真空脱气；
3）连铸：钢水通过长水口吹氩保护注入中间包内，控制中间包内过热度20～40℃；中间包内塞棒吹氩，钢水采用覆盖剂和碳化稻壳双渣保护，中间包钢水通过浸入式水口注入结晶器内，结晶器内加结晶器保护渣，钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳；结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁器对钢水进行电磁搅拌；拉坯机以0.1～0.5m/min的拉坯速度拉坯；二冷区按铸坯凝固过程中不同时间所需冷却能力的大小分三段对圆坯进行冷却，其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却、二区三区为气雾喷水冷却；通过外置式铸流电磁搅拌器在二冷室下部对钢水进行电磁搅拌，形成等轴晶并降低1/2R处正偏析；铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成定尺铸坯，经倾翻辊道倾翻至水平辊道上，被勾钢机吊至出坯辊道上出坯；出坯后铸坯入退火炉退火处理或直接热送锻造。
2.根据权利要求1所述的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：采用电弧炉+钢包精炼炉+VD炉真空脱气的冶炼方式；冶炼的齿轮钢成分按质量百分比为：C=0.15～0.21%，Si=0.10~0.40%，Mn=0.40~0.90%，P≤0.025%，S≤0.015%，Ni=1.40~1.70%，Cr=1.50%~1.80%，Mo=0.25~0.35%，V≤0.03%，Cu≤0.20%，N=0.004~0.012%，Al=0.020~0.040%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：所用结晶器保护渣的主要成分为SiO2：28～33%、CaO：27～32%、MgO+Al2O3：8～12%、MnO2＜1.0%及C：12～15%。
4.根据权利要求1所述的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：连铸过程大包至中间包采用长水口吹氩保护，氩气流量为70～120l/min；中间包采用塞棒吹氩，氩气流量为2～6l/min。
5.根据权利要求1所述的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：结晶器电磁搅拌采用外置式搅拌器，搅拌频率为1～2Hz，搅拌电流为200～500A。
6.根据权利要求1所述的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：铸流电磁搅拌采用外置式搅拌器，搅拌频率为5～12Hz，搅拌电流为100～400A。
7.根据权利要求1所述的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：拉坯速度根据不同断面为0.1～0.5m/min，拉坯机采用3辊形式，其中1个为固定辊，2个为可调辊，断面直径为φ400mm时，拉坯速度为0.5m/min、断面直径为φ800mm时，拉坯速度为0.1m/min。
8.根据权利要求1所述的立式连铸生产齿轮钢用18CrNiMo7-6连铸圆坯方法，其特征在于：所述铸坯的直径在400～800mm之间，所述铸坯在立式连铸机上生产。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170111 |