轉(zhuǎn)爐連鑄流程生產(chǎn)高品質(zhì)齒輪鋼關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、轉(zhuǎn)爐矩形坯連鑄流程生產(chǎn)齒輪鋼，相比電爐方坯連鑄流程，其具有生產(chǎn)成本低廉、鋼水純凈度高、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、規(guī)格范圍大等優(yōu)點(diǎn)。因此，本溪鋼鐵（集團(tuán)）公司（以下簡稱本鋼）于2006年投產(chǎn)了矩形坯連鑄機(jī)，并開始探索采用轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)齒輪鋼。由于轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)齒輪鋼過程中，還存在諸多需要解決的技術(shù)問題。為了解決和克服這些技術(shù)難題，有利于開發(fā)新產(chǎn)品，并迅速形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力，本文依托本鋼的實(shí)際生產(chǎn)情況，對采用“鐵水預(yù)脫硫扒渣→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→RH精

2、煉→矩形坯連鑄”流程生產(chǎn)高品質(zhì)齒輪鋼的關(guān)鍵技術(shù)做了探索研究。
　　本論文首先應(yīng)用冶金熱力學(xué)基本原理，分析了鋼中Al2O3生成、鈣處理熱力學(xué)條件、CaS夾雜物生成條件和鈣處理時(shí)夾雜物的生成條件，齒輪鋼中w[Al]＞0.015％時(shí)，將Al2O3變性為C12A7液態(tài)夾雜物所需加入的鈣含量較高。
　　實(shí)驗(yàn)研究表明，隨著爐渣堿度的提高，脫硫率提高，鋼中全氧含量明顯降低，鋼中的夾雜物總量也明顯降低。采用高堿度渣系進(jìn)行脫硫時(shí)，鋼中硫含量小

3、于10×10-6，平均脫硫率為96.26％。
　　淬透性是衡量齒輪鋼質(zhì)量的重要條件之一。本論文在分析比較各種淬透性計(jì)算方法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇采用非線性回歸方程計(jì)算方法建立淬透性預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型，并通過實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行修正。模型計(jì)算誤差J9、J15分別為4.4％和4.5％。以模型計(jì)算結(jié)果為參考，結(jié)合實(shí)際工藝控制，取得了良好的淬透性帶控制效果。統(tǒng)計(jì)分析表明，齒輪鋼20CrMnTiH淬透帶值控制波動(dòng)范圍不大于4HRC。在3HRC范圍

4、內(nèi)，J9達(dá)到85.5％，J15為91.5％。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，從鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH真空處理和矩形坯連鑄各個(gè)生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)制定了合理的工藝制度，開展齒輪鋼20CrMnTiH工業(yè)試制工作。通過生產(chǎn)各個(gè)工位的取樣分析，研究了齒輪鋼氧含量和夾雜物的控制效果。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:氧含量均不大于20×10-6，平均全氧含量為11.2×10-6，不大于15×10-6的占85％。夾雜物評級結(jié)果A類一次合格率100％，B類9

5、9.2％，C類99.2％，D類100％。
　　模擬研究了結(jié)晶器電磁攪拌下結(jié)晶器內(nèi)的磁場特性和流動(dòng)凝固規(guī)律，結(jié)果表明:合理的磁場設(shè)計(jì)能使磁場穿透矩形坯鑄坯截面，電磁力主要為切線方向分布，使鋼液做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有利于實(shí)現(xiàn)對鋼液的攪拌作用，提高鑄坯質(zhì)量。增加攪拌電流能顯著提高結(jié)晶器內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力;對于矩形坯結(jié)晶器電磁攪拌，應(yīng)采用較低的頻率。對于弧形連鑄機(jī)，在水口出口處以上區(qū)域形成兩個(gè)不對稱的回流區(qū)。電磁攪拌能擴(kuò)大水口附近的上返流回流

6、區(qū)，增大了射流的影響區(qū)域范圍。電磁攪拌使鑄坯凝固殼厚度變均勻，應(yīng)有一個(gè)合適的攪拌強(qiáng)度。電磁攪拌具有均勻鑄坯凝固殼厚度并使鑄坯凝固殼厚度變厚的作用，同時(shí)結(jié)晶器電磁攪拌能使鑄坯外表面溫度降低，鑄坯散熱加快，液芯長度縮短，高溫區(qū)減小，鑄坯的凝固末端位置提前。這有利于減小鑄坯凝固的兩相區(qū)液相穴長度，避免縮孔和疏松等缺陷的發(fā)生。增大電流強(qiáng)度，鋼液做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度增大，加速了鋼液的傳熱效果;合理的電流有利于凝固殼的均勻。在一定電流強(qiáng)度下，隨著攪拌電