CN102011062A

CN102011062A - 一种易切削齿轮钢及其冶炼方法

Info

Publication number: CN102011062A
Application number: CN 201010563173
Authority: CN
Inventors: 陈亮; 陈天明; 陈永; 曾建华; 杨素波; 李桂军; 杨森祥; 周伟; 李清春; 杨洪波
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: CN102011062B

Abstract

本发明公开了一种易切削齿轮钢及其冶炼方法，钢组份按重量百分数为：碳0.10％～0.35％，硅0.15％～0.45％，锰0.60％～1.50％，磷0.001％～0.03％，硫0.015％～0.030％，铬0.80％～1.50％，钛0.03％～0.12％，铝0.01％～0.10％，镍0.005％～0.30％，钼0.005％～0.20％，铜0.005％～0.20％，氮0.004％～0.015％，余量为铁。本发明所述易切削齿轮钢的冶炼方法采用了分段式钙处理工艺，该方法解决了齿轮钢生产中既要保证钢中全氧含量，又要保证硫含量的矛盾，具有较大的经济效益。

Description

一种易切削齿轮钢及其冶炼方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，特别涉及一种易切削齿轮钢及其冶炼方法

背景技术

齿轮是汽车和机械制造业的重要传动部件，齿轮钢是制造汽车、机械传动系统齿轮、杆类和轴类零部件的关键材料，对其质量要求极其严格。但由于目前通用的齿轮钢合金含量较大，钢种硬度较高，使齿轮的生产加工比较困难。齿轮钢既要保证机械性能又要具有良好的切削加工性能，这就使钢中硫和氧的含量成为控制齿轮钢性能的关键参数，增加了齿轮用钢冶炼时保硫去氧的难度。

在已有技术中，关于齿轮钢的生产有多篇文献报道和专利技术。公开号为CN101306435的中国专利公开了一种齿轮钢的生产方法，钢的组分(重量百分比)为：碳0.10％～0.35％，硅0.15％～0.45％，锰0.60％～1.50％，磷≤0.03％，硫≤0.045％，铬0.80％～1.50％，钛0.03％～0.12％，铝0.01％～0.10％，镍≤0.30％，钼≤0.20％，铜≤0.20％，氮0.004％～0.015％，铁余量。该方法的工艺流程包括，转炉初炼→钢包精炼炉精炼或真空脱气炉精炼→连铸→连轧。该方法用转炉替代电炉生产齿轮钢，生产周期短、能耗低，但采用此种方法生产出来的齿轮钢硫含量还是较高。公开号为CN1664150A的中国专利公开了一种含硫易切削齿轮钢及其钢管的制造方法，钢的组分(重量百分数)为：C：0.20％～0.25％，Si≤0.30％，Mn：0.60％～0.85％，P＜0.035％，S：0.03％～0.05％，Cr：0.8％～1.10％，Al：0.02％～0.055％，[O]≤20PPm，余量为Fe。按此成分进行冶炼，模注钢锭，钢锭开坯。管坯加热温度为1200～1250℃，热轧穿孔变形温度1100～1150℃，变形奥氏体在高温区发生动态再结晶。轧管变形温度1000～1050℃，变形奥氏体在未再结晶区发生加工硬化。补偿加热温度为980～1020℃，奥氏体发生静态再结晶。定、减径工序，变形温度为900～950℃，变形奥氏体发生累积加工硬化。切断后收集堆冷，冷却速度为0.5～1.0℃/s。此钢管热轧态组织完全由铁素体加珠光体构成，硬度HB163～195，但该专利中齿轮钢中的硫含量还是较高。

发明内容

本发明提供了一种以含钒钛铁水为原料，利用分段式钙处理工艺的易切削齿轮钢的生产方法，该方法解决了生产中既要保证钢中全氧含量，又要保证硫含量的矛盾，具有较大的经济效益。

一种易切削齿轮钢，其组份按重量百分数为：碳0.10％～0.35％，硅0.15％～0.45％，锰0.60％～1.50％，磷0.001％～0.03％，硫0.015％～0.030％，铬0.80％～1.50％，钛0.03％～0.12％，铝0.01％～0.10％，镍0.005％～0.30％，钼0.005％～0.20％，铜0.005％～0.20％，氮0.004％～0.015％，余量为铁。优选地，易切削齿轮钢的组份按重量百分数为：碳0.20％～0.3％，硅0.2％～0.4％，锰0.8％～1.2％，磷0.01％～0.03％，硫0.015％～0.025％，铬0.90％～1.40％，钛0.04％～0.10％，铝0.01％～0.09％，镍0.01％～0.20％，钼0.01％～0.15％，铜0.01％～0.15％，氮0.005％～0.01％，余量为铁。

一种易切削齿轮钢的冶炼方法，包括以下工艺：铁水预处理→转炉提钒→转炉冶炼→精炼渣预处理→钢包精炼炉精炼→真空脱气处理→方坯连铸，其特征在于采用了分段式钙处理，包括以下步骤：

将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣3～5kg/t半钢和铝粒0.3～0.8kg/t半钢，精炼30-60min后，向钢包内喂SiCa线0.2～0.5kg/t钢水，软吹氩5-10min后出站，出站温度为1650-1680℃；

将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为12～15min，补加铝合金，将钢水中的铝含量控制在0.03％～0.05％；真空处理6-10min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将钢水中硫含量控制在0.015％～0.028％；合金化后，使钢水在真空室内循环流动5-10min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.1～0.5kg/t钢水，静吹8-15min出站，出站温度1570-1590℃℃。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述铁水预处理工艺硫含量按重量百分数为≤0.100％。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述转炉提钒后的含钒钛“半钢”中硫含量按重量百分数为≤0.100％。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述转炉冶炼后钢水中的硫含量按重量百分数为0.03％～0.08％。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述的精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量按重量百分数为0.015％～0.03％。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述的钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量按重量百分数为硫为0.010％～0.030％。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.015％～0.030％。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述硫合金含硫组份按重量百分数为：硫27％～30％，碳0.5％，硅0.5％，磷0.05％，其余为铁。

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述根据进站硫含量决定的含硫合金加入量根据下面的公式计算得到：

根据本发明所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，所述SiCa线为包芯线，外壳带钢厚0.35～0.40mm，芯粉单重130～150g/m，其中芯粉钙含量按重量百分数为24％～32％，硅55％～65％，其余为铁及不可避免的杂质。

附图说明

通过下面结合示例性附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1为本发明所述的易切削齿轮钢冶炼方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

在步骤S10，对含钒钛铁水进行预处理。在铁水罐进行复合喷吹弱脱硫，所述喷吹时间为8～15min，脱硫剂为石灰和钝化镁粉，石灰的用量为2～6kg/t铁水，钝化镁粉的用量为0.1～0.5kg/t铁水，然后扒去脱硫渣，获得低硫含钒钛铁水，经预处理后铁水中硫含量按重量百分数为≤0.100％。

在步骤S20，将含钒钛铁水加入转炉提钒。向含钒钛铁水中加入冷却剂，并采用339氧枪进行供氧吹钒，并向炉内加入氧化铁皮和镁砂进行调渣，控制吹炼终点温度为1660-1700℃，挡渣出半钢和钒渣，半钢中的硫含量按重量百分数为≤0.100％。

在步骤S30，转炉冶炼。将制取的半钢加入炼钢转炉冶炼，入炉前半钢中硫含量为0.050％～0.100％，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，根据入炉硫含量，控制造渣剂的加入量和炉渣碱度。采用单渣法脱磷，转炉造渣一般采用活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，为了保证脱磷的效果，碱度控制在2.0～3.0。转炉冶炼后钢水中硫含量按重量百分数为0.030％～0.080％。

在步骤S40，在出炉前向钢包内加入第一批精炼渣和铝合金脱氧剂，第一批精炼渣和铝合金脱氧剂在第一时间加到钢包中，第一时间为向钢包中加入30％钢水的时间段，精炼渣的加入量为4～8kg/t半钢，铝合金脱氧剂可用铝铁，根据铝合金的含铝量折合成纯铝后的加入量1.5～2.0kg/t半钢。在出钢过程中加铬铁合金和增碳剂进行钢水合金化和增碳，出完钢后向钢包渣面上加入改性剂，加入量为2.5～3.5kg/t钢水，即得脱氧合金化的钢水。精炼渣没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种精炼渣。优选情况下，为了使所制得的钢坯符合齿轮钢的性能要求，以所述精炼渣的总重量为基准，所述精炼渣的组分按重量百分数为：CaO65％～85％，SiO₂≤5％，Al₂O₃≤3％，Na₂O2％～54％，CaF₂7％～15％，MgO≤6％。所述精炼渣可以通过常规的方法制得，即将活性石灰、萤石和工业纯碱进行均匀混合制得，也可在冶炼过程按按重量百分数为80％～85％活性石灰加上15％～20％萤石的比例直接加入钢水中。精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量为0.015％～0.03％。

在步骤S50，将脱氧合金化后的钢水加入钢包精炼炉，并向钢水中加入第二批精炼渣和铝粒，第二批精炼渣在钢水全部加入钢包中至钢包精炼开始的时间段内加入，加入量3～5kg/t半钢，铝粒加入量0.3～0.8kg/t半钢。精炼30-60min后，向钢包内喂SiCa线0.2～0.5kg/t钢水，软吹氩5-10min后出站，钢包精炼出站温度为1650-1680℃。所述SiCa线为包芯线，外壳带钢厚0.35～0.40mm，芯粉单重：130～150g/m，其中芯粉含钙按重量百分数为24％～32％，硅按重量百分数为55％～65％，其余为铁及不可避免的杂质。钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.010％～0.030％。

在步骤S60，将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为12～15min，补加铝合金，铝合金将铝控制在0.03％～0.05％；真空处理6-10min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.015％～0.028％；合金化后，使钢水在真空室内循环流动5-10min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.10～0.50kg/t钢水，静吹8-15min，然后出站，出站温度1570-1590℃。真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.015％～0.030％。含硫合金的加入量计算如下：

在步骤S70，将钢包送往连铸。将该钢包中的钢水通过连铸保护浇注或结晶器电磁搅拌等工艺技术即获得断面为200mm×200mm齿轮钢铸坯产品。

冶炼过程中，硫含量的控制如下，首先在铁水预处理工艺，硫含量按重量百分数控制在≤0.100％，提钒转炉后含钒钛铁铁水的含硫量为≤0.100％，转炉冶炼后钢水中硫含量按重量百分比为0.030％～0.080％，，所述的精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量为0.015％～0.03％。钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.010％～0.030％。真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.015％～0.030％。

在真空处理工位处理6-10min后，根据进站钢水硫含量加入含硫合金，含硫合金组分按重量百分数为：硫27％～30％，碳≤0.5％，硅≤0.5％，磷≤0.05％，其余为Fe。含硫合金的收得率为85％～95％。

所述铝合金脱氧剂在本发明中没有特别的限定，可以为各种常规的铝合金脱氧剂，然而，为了达到更好的脱氧效果，降低制得的钢坯中的总氧含量，所述铝合金脱氧剂优选为铝铁，以铝铁的总重量为基准，所述铝铁含有38％～42％的Al(重量百分数)和45％～55％的Fe(重量百分数)，所述铝铁中还可以含有1.5％以下的Si(重量百分数)、1.5％以下的C(重量百分数)以及微量的P、S或其它的不可避免的杂质。

通常为了保证升温效果，炉外钢包精炼过程一般需向钢水吹氩，但此过程吹氩会提高脱硫率，因此为了兼顾钢水保硫和升温，需要控制吹氩流量。炉外钢包精炼出站前向钢包内喂SiCa线的主要目的是对钢水中硫化物及氧化物夹杂进行变性处理，达到降低硫化物级别及提高钢水可浇性。为了保证喂SiCa线的效果，需要在炉外钢包精炼喂SiCa线后至炉外钢包精炼出站前向钢水中吹入氩气，称为软吹氩。对在所述脱氧剂脱氧的基础上，要进一步降低成品钢中的总氧含量就需要降低钢中非金属夹杂物含量。虽然部分所述非金属夹杂物会自然上浮，但是大部分的金属夹杂物仍然保留在钢液中。因此，通常在真空处理和钢坯连铸之间还包括向所述钢包中的钢液中吹入氩气的步骤，从而促使所述非金属夹杂物上浮，达到进一步降低成品钢中的总氧含量的效果。上述钢包精炼炉吹氩过程也具有促使所述非金属夹杂物上浮的作用。在上述炉外钢包精炼和真空处理工艺吹入氩气的过程中，氩气的流量与比搅拌功的关系如下式：

Q_{Ar} = \frac{ω \cdot Wg}{6.18 T_{l} \cdot [1 - \frac{T_{n}}{T_{l}} + \ln (1 + \frac{H_{0}}{1.46 \times 10^{- 5} P_{2}})}

其中，Q_Ar为氩气的流量(立方米/分钟)；ω为比搅拌功，所述比搅拌功指搅拌功与所述冶炼得到的钢水的重量的比；Wg为所述冶炼得到的钢水的重量(吨)；T₁为钢水温度(K)；T_n为氩气温度(K)；H_o为所述钢包中钢液的深度(米)；P₂为渣面氩气出口压力，可以为8～10KPa，所述渣面氩气出口压力指氩气溢出钢包中的钢液表面上的渣料时所要承受的压力。上述炉外钢包精炼加热过程吹氩的ω为40～50瓦/吨；LF喂SiCa线后至钢包精炼炉出站前之间的吹氩过程的ω为15～30瓦/吨，所述吹入氩气的时间通常在5分钟以上，优选为5～10分钟。上述RH吹氩过程的ω为10～20瓦/吨，所述吹入氩气的时间通常在6分钟以上，优选为8～15分钟。在真空脱气处理工位同样采取吹氩，去除钢水夹杂物，降低T[O]含量。

下面将描述本发明的具体实施例。

实施例1

对含钒钛铁水进行预处理，经预处理后铁水中S含量按重量百分数为0.100％。以含钒钛铁水为原料，其主要成分(重量百分数)为：碳4.08％、钒0.29％、锰0.18％、硫0.088％、磷0.071％、硅0.22％、钛0.17％，将该铁水兑入120t复吹提钒转炉吹炼，兑入量为135t。转炉提钒后获得的半钢成分(重量百分数)为：碳3.40％、锰0.07％、磷0.062％、硫0.080％、钒0.031％、其余为铁及杂质。转炉提钒后的含钒钛“半钢”中硫含量按重量百分比为0.100％。

将制取的半钢兑入120t复吹炼钢转炉冶炼，兑入量为135t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳。转炉冶炼后钢水中硫含量按重量百分数为0.030％。

将转炉冶炼后的钢水送去精炼渣预处理。精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量为0.015％。

将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣3kg/t半钢和铝粒0.3kg/t半钢，精炼30min后，向钢包内喂SiCa线0.20kg/t钢水，软吹氩5min后出站，出站温度为1650℃；钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.010％。

将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为12min，补加铝合金，铝合金将钢水中的铝含量控制在0.03％；真空处理6min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.015％；合金化后，让钢水在真空室内循环流动5min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.10kg/t钢水，静吹8min出站，出站温度1570℃。真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.015％。

其中，SiCa线为包芯线，外壳带钢厚0.35mm，芯粉单重130g/m，其中芯粉含钙按重量百分数为24％，硅55％，其余为铁及不可避免的杂质。

然后将钢包送往连铸。该钢包中的钢水通过连铸保护浇注或结晶器电磁搅拌工艺即获得断面为200mm×200mm齿轮钢铸坯产品。该齿轮钢产品的组分为碳0.10％，硅0.15％，锰0.60％，磷0.001％，硫0.015％，铬0.80％，钛0.03％，铝0.01％，镍0.005％，钼0.005％，铜0.005％，氮0.004％，余量为铁。

将连铸坯轧制成Φ45圆钢，圆钢夹杂物评级如表1所示，按照《GB/T10561——2005》评级方法评级，A类、B类、C类、D类表示不同种类的夹杂物，级数代表夹杂物在钢中的多少，级数越小，表示钢中非金属夹杂物越少，钢的质量越好。根据以上方法制备的齿轮钢满足使用要求。

表1Φ45圆钢夹杂物评级

实施例2

对含钒钛铁水进行预处理，经预处理后铁水中S含量按重量百分数为0.080％。以含钒钛铁水为原料，其主要成分(重量百分数)为：碳3.88％、钒0.27％、锰0.21％、硫0.099％、磷0.073％、硅0.21％、钛0.15％；将该铁水兑入120t复吹提钒转炉吹炼，兑入量为134t，转炉提钒后获得的半钢成分为：碳3.30％、锰0.08％、磷0.065％、硫0.079％、钒0.029％、其余为铁及杂质。转炉提钒后的含钒钛“半钢”中硫含量按重量百分比为0.090％。

将制取的半钢兑入120t复吹炼钢进行转炉冶炼，兑入量为134t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳。转炉冶炼后钢水中硫含量按重量百分数为0.080％。

将转炉冶炼后的钢水送去精炼渣预处理。精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量为0.03％。

将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣5kg/t半钢和铝粒0.8kg/t半钢，精炼60min后，向钢包内喂SiCa线0.50kg/t钢水，软吹氩10min后出站，出站温度为1680℃；钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.03％。

将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为15min，补加铝合金，铝合金将钢水中的铝含量控制在0.05％；真空处理10min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.028％；合金化后，让钢水在真空室内循环流动10min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.50kg/t钢水，静吹15min出站，出站温度1590℃。真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.03％。

其中，SiCa线为包芯线，外壳带钢厚0.40mm，芯粉单重150g/m，其中芯粉含钙按重量百分数为32％，硅65％，其余为铁及不可避免的杂质。

然后将钢包送往连铸。该钢包中的钢水通过连铸保护浇注或结晶器电磁搅拌工艺即获得断面为200mm×200mm齿轮钢铸坯产品。该齿轮钢产品的组分为碳0.35％，硅0.45％，锰1.5％，磷0.01％，硫0.03％，铬1.5％，钛0.12％，铝0.1％，镍0.30％，钼0.20％，铜0.20％，氮0.015％，余量为铁。

将连铸坯轧制成Φ40圆钢，圆钢夹杂物评级如下表2，按照《GB/T10561——2005》评级方法评级，A类、B类、C类、D类表示不同种类的夹杂物，级数代表夹杂物在钢中的多少，级数越小，表示钢中非金属夹杂物越少，钢的质量越好。根据以上方法制备的齿轮钢满足使用要求。

表2Φ40圆钢夹杂物评级表

实施例3

对含钒钛铁水进行预处理，经预处理后铁水中S含量按重量百分数为0.050％。以含钒钛铁水为原料，其主要成分(重量百分数)为：碳4.13％、钒0.27％、锰0.16％、硫0.079％、磷0.075％、硅0.24％、钛0.15％；将该铁水兑入120t复吹提钒转炉吹炼，兑入量为135t。转炉提钒后获得的半钢成分(重量百分数)为：碳3.30％、锰0.05％、磷0.072％、硫0.077％、钒0.028％、其余为铁及杂质。转炉提钒后的含钒钛“半钢”中硫含量按重量百分比为0.070％。

将制取的半钢兑入120t复吹炼钢进行转炉冶炼，兑入量为134t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳。转炉冶炼后钢水中硫含量按重量百分数为0.060％。

将转炉冶炼后的钢水送去精炼渣预处理。精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量为0.02％。

将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣4kg/t半钢和铝粒0.7kg/t半钢，精炼50min后，向钢包内喂SiCa线0.40kg/t钢水，软吹氩8min后出站，出站温度为1670℃；钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.02％。

将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为14min，补加铝合金，铝合金将钢水中的铝含量控制在0.04％；真空处理9min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.025％；合金化后，让钢水在真空室内循环流动9min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.40kg/t钢水，静吹12min出站，出站温度1580℃。真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.02％。

然后将钢包送往连铸。该钢包中的钢水通过连铸保护浇注或结晶器电磁搅拌工艺即获得断面为200mm×200mm齿轮钢铸坯产品。该齿轮钢产品的组分为碳0.25％，硅0.4％，锰1.4％，磷0.02％，硫0.02％，铬1.4％，钛0.11％，铝0.09％，镍0.2％，钼0.1％，铜0.1％，氮0.01％，余量为铁。

将连铸坯轧制成Φ45圆钢，圆钢夹杂物评级如表3所示，按照《GB/T10561——2005》评级方法评级，A类、B类、C类、D类表示不同种类的夹杂物，级数代表夹杂物在钢中的多少，级数越小，表示钢中非金属夹杂物越少，钢的质量越好。根据以上方法制备的齿轮钢满足使用要求。

表3Φ45圆钢夹杂物评级

实施例4

对含钒钛铁水进行预处理，经预处理后铁水中S含量按重量百分数为0.040％。以含钒钛铁水为原料，其主要成分(重量百分数)为：碳4.13％、钒0.27％、锰0.16％、硫0.079％、磷0.075％、硅0.24％、钛0.15％；将该铁水兑入120t复吹提钒转炉吹炼，兑入量为135t。转炉提钒后获得的半钢成分(重量百分数)为：碳3.30％、锰0.05％、磷0.072％、硫0.077％、钒0.028％、其余为铁及杂质。转炉提钒后的含钒钛“半钢”中硫含量按重量百分比为0.050％。

将制取的半钢兑入120t复吹炼钢进行转炉冶炼，兑入量为134t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳。转炉冶炼后钢水中硫含量按重量百分数为0.050％。

将转炉冶炼后的钢水送去精炼渣预处理。精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量为0.018％。

将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣3kg/t半钢和铝粒0.6kg/t半钢，精炼40min后，向钢包内喂SiCa线0.30kg/t钢水，软吹氩7min后出站，出站温度为1660℃；钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.018％。

将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为12min，补加铝合金，铝合金将钢水中的铝含量控制在0.05％；真空处理8min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.02％；合金化后，让钢水在真空室内循环流动8min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.3kg/t钢水，静吹14min出站，出站温度1560℃。真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.025％。

然后将钢包送往连铸。该钢包中的钢水通过连铸保护浇注或结晶器电磁搅拌工艺即获得断面为200mm×200mm齿轮钢铸坯产品。该齿轮钢产品的组分为碳0.2％，硅0.3％，锰1.3％，磷0.01％，硫0.015％，铬1.3％，钛0.1％，铝0.08％，镍0.1％，钼0.15％，铜0.15％，氮0.012％，余量为铁。

将连铸坯轧制成Φ40圆钢，圆钢夹杂物评级如下表4，按照《GB/T10561——2005》评级方法评级，A类、B类、C类、D类表示不同种类的夹杂物，级数代表夹杂物在钢中的多少，级数越小，表示钢中非金属夹杂物越少，钢的质量越好。根据以上方法制备的齿轮钢满足使用要求。

表4Φ40圆钢夹杂物评级表

实施例5

对含钒钛铁水进行预处理，经预处理后铁水中S含量按重量百分数为0.05％。以含钒钛铁水为原料，其主要成分(重量百分数)为：碳4.13％、钒0.27％、锰0.16％、硫0.079％、磷0.075％、硅0.24％、钛0.15％；将该铁水兑入120t复吹提钒转炉吹炼，兑入量为135t。转炉提钒后获得的半钢成分(重量百分数)为：碳3.30％、锰0.05％、磷0.072％、硫0.077％、钒0.028％、其余为铁及杂质。转炉提钒后的含钒钛“半钢”中硫含量按重量百分比为0.040％。

将制取的半钢兑入120t复吹炼钢进行转炉冶炼，兑入量为134t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳。转炉冶炼后钢水中硫含量按重量百分数为0.030％。

将转炉冶炼后的钢水送去精炼渣预处理。精炼渣预处理后含钒铁水中的硫含量为0.016％。

将通过精炼渣预处理后的钢水送到钢包精炼加热站，并向钢水包内加入精炼渣4kg/t半钢和铝粒0.5kg/t半钢，精炼40min后，向钢包内喂SiCa线0.20kg/t钢水，软吹氩7min后出站，出站温度为1660℃；钢包精炼炉精炼后的钢水中的硫含量为硫为0.016％。

将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为13min，补加铝合金，铝合金将钢水中的铝含量控制在0.05％；真空处理8min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将硫控制在0.02％；合金化后，让钢水在真空室内循环流动8min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.3kg/t钢水，静吹13min出站，出站温度1560℃。真空脱气处理后的钢水中硫的含量按重量百分数为0.025％。

然后将钢包送往连铸。该钢包中的钢水通过连铸保护浇注或结晶器电磁搅拌工艺即获得断面为200mm×200mm齿轮钢铸坯产品。该齿轮钢产品的组分为碳0.2％，硅0.2％，锰1.3％，磷0.01％，硫0.015％，铬1.2％，钛0.08％，铝0.08％，镍0.1％，钼0.15％，铜0.15％，氮0.012％，余量为铁。

将连铸坯轧制成Φ45圆钢，圆钢夹杂物评级如表5所示，按照《GB/T10561——2005》评级方法评级，A类、B类、C类、D类表示不同种类的夹杂物，级数代表夹杂物在钢中的多少，级数越小，表示钢中非金属夹杂物越少，钢的质量越好。根据以上方法制备的齿轮钢满足使用要求。

表5Φ45圆钢夹杂物评级

本发明提供了一种以含钒钛铁水为原料，利用铁水预处理→转炉提钒→精炼渣预处理→钢包精炼炉精炼→真空脱气处理→方坯连铸工艺经济生产易切削齿轮钢的方法，同时采用分段式钙处理工艺，即在炉外和真空脱气工艺中分别进行钙处理，解决了生产中既要保证钢中全氧含量，又要保证硫含量的矛盾，具有较大的经济效益。且本发明基于钢的成分对硫含量和全氧含量都的要求和冶炼过程对钢水纯净度和夹杂物的控制，采用在精炼过程中加入含硫合金，使全氧含量和硫含量都到达控制要求，实现保硫去氧，保证了连铸的顺利进行，具有良好的经济效益和使用前景。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims

1.一种易切削齿轮钢，其特征在于其组份按重量百分数为：碳0.10％～0.35％，硅0.15％～0.45％，锰0.60％～1.50％，磷0.001％～0.03％，硫0.015％～0.030％，铬0.80％～1.50％，钛0.03％～0.12％，铝0.01％～0.10％，镍0.005％～0.30％，钼0.005％～0.20％，铜0.005％～0.20％，氮0.004％～0.015％，余量为铁。

2.根据权利要求1所述的易切削齿轮钢，其特征在于其组份按重量百分数为：碳0.20％～0.3％，硅0.2％～0.4％，锰0.8％～1.2％，磷0.01％～0.03％，硫0.015％～0.025％，铬0.90％～1.40％，钛0.04％～0.10％，铝0.01％～0.09％，镍0.01％～0.20％，钼0.01％～0.15％，铜0.01％～0.15％，氮0.005％～0.01％，余量为铁。

3.一种易切削齿轮钢的冶炼方法，包括以下工艺：铁水预处理→转炉提钒→转炉冶炼→精炼渣预处理→钢包精炼炉精炼→真空脱气处理→方坯连铸，其特征在于采用了分段式钙处理，包括以下步骤：

将钢包精炼后的钢包送到真空脱气段真空处理，真空度小于3mbar的处理时间为12～15min，补加铝合金，将钢水中的铝含量控制在0.03％～0.05％；真空处理6-10min后加入含硫合金，含硫合金加入量根据进站硫含量决定，将钢水中硫含量控制在0.015％～0.028％；合金化后，使钢水在真空室内循环流动5-10min，使成分均匀，破真空，向钢包内喂SiCa线0.1～0.5kg/t钢水，静吹8-15min出站，出站温度1570-1590℃。

4.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述铁水预处理工艺硫含量按重量百分数为≤0.100％。

5.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述转炉提钒后的含钒钛“半钢”中硫含量按重量百分数为≤0.100％。

6.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述转炉冶炼后钢水中的硫含量按重量百分数为0.03％～0.08％。

7.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述精炼渣预处理后含钒铁水中硫含量为0.015％～0.03％。

8.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述的钢包精炼炉精炼后钢水中的硫含量按重量百分数为硫为0.010％～0.030％。

9.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述真空脱气处理后钢水中硫的含量按重量百分数为0.015％～0.030％。

10.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述硫合金含硫组份按重量百分数为：硫27％～30％，碳0.5％，硅0.5％，磷0.05％，余量为铁。

11.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述根据进站硫含量决定的含硫合金加入量根据下面的公式计算得到：

12.根据权利要求3所述的易切削齿轮钢的冶炼方法，其特征在于所述SiCa线为包芯线，外壳带钢厚0.35～0.40mm，芯粉单重130～150g/m，其中芯粉含钙按重量百分数为24％～32％，硅55％～65％，其余为铁及不可避免的杂质。