本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領域，主要涉及一種立式連鑄生產(chǎn)齒輪鋼用18CrNiMo7-6連鑄圓坯方法。

背景技術(shù)：

18CrNiMo7-6鋼由于其淬透性高，強度性能、工藝性能好，被廣泛應用于大模數(shù)重負荷汽車齒輪及應用條件惡劣的風電齒輪等，由于其要求高、使用條件特殊，行業(yè)內(nèi)18CrNiMo7-6材料多通過模鑄或電渣重熔生產(chǎn)，鋼錠或電渣錠出材率低，生產(chǎn)成本較高，且模鑄方法生產(chǎn)的齒輪鋼鋼錠，由于保護澆注效果不佳，凝固時間較長，凝固時散熱不均勻，導致生產(chǎn)的齒輪鋼產(chǎn)品帶狀組織不合格、氧含量較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種解決現(xiàn)有生產(chǎn)方式下的18CrNiMo7-6齒輪鋼氧含量高、帶狀組織不合格的問題的立式連鑄生產(chǎn)齒輪鋼用18CrNiMo7-6連鑄圓坯方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種立式連鑄生產(chǎn)齒輪鋼用18CrNiMo7-6連鑄圓坯方法，該方法包括以下步驟：

1）在電弧爐內(nèi)冶煉低碳、低磷、低有害元素含量初煉鋼水；

2）在鋼包精煉爐內(nèi)進行脫氧、脫硫及完全合金化，在VD爐進行真空脫氣，VD真空脫氣后在立式連鑄機上澆注為連鑄圓坯；

3）鋼水通過長水口吹氬保護注入中間包內(nèi)，控制中間包內(nèi)過熱度20～40℃；中間包內(nèi)塞棒吹氬，鋼水采用覆蓋劑和碳化稻殼雙渣保護，中間包鋼水通過浸入式水口注入結(jié)晶器內(nèi)，結(jié)晶器內(nèi)加結(jié)晶器保護渣，鋼水在結(jié)晶器冷卻水冷卻條件下快速形成坯殼；結(jié)晶器內(nèi)鋼水通過外置式結(jié)晶器電磁器對鋼水進行電磁攪拌；拉坯機以0.1～0.5m/min的拉坯速度拉坯；二冷區(qū)按鑄坯凝固過程中不同時間所需冷卻能力的大小分三段對圓坯進行冷卻，其中一區(qū)為在結(jié)晶器足輥處噴水冷卻、二區(qū)三區(qū)為氣霧噴水冷卻；通過外置式鑄流電磁攪拌器在二冷室下部對鋼水進行電磁攪拌，以形成更多的等軸晶并降低1/2R處正偏析；鑄坯經(jīng)與拉坯速度同步的火焰切割機在垂直方向上切割成定尺鑄坯，經(jīng)傾翻輥道傾翻至水平輥道上，被勾鋼機吊至出坯輥道上出坯；出坯后鑄坯入退火爐退火處理或直接熱送鍛造。

采用電弧爐+鋼包精煉爐+VD爐真空脫氣的冶煉方式；冶煉的齒輪鋼化學成分按質(zhì)量百分比為：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%，余量為Fe及其他不可避免的雜質(zhì)元素。

所用結(jié)晶器保護渣的主要成分為SiO2：28～33%、CaO：27～32%、MgO+Al2O3：8～12%、MnO2＜1.0%及C：12～15%。

連鑄過程大包至中間包采用長水口吹氬保護，氬氣流量為70～120l/min；中間包采用塞棒吹氬，氬氣流量為2～6l/min。

結(jié)晶器電磁攪拌采用外置式攪拌器，攪拌頻率為1～2Hz，攪拌電流為200～500A。

鑄流電磁攪拌采用外置式攪拌器，攪拌頻率為5～12Hz，攪拌電流為100～400A。

拉坯速度根據(jù)不同斷面為0.1～0.5m/min，拉坯機采用3輥形式，其中1個為固定輥，2個為可調(diào)輥；此處不同斷面指的是連鑄圓坯的直徑，最小φ400mm、最大φ800mm；斷面直徑為φ400mm時，拉坯速度為0.5m/min、斷面直徑為φ800mm時，拉坯速度為0.1m/min。

所述鑄坯的直徑在400～800mm之間，所述鑄坯在立式連鑄機上生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下：當前行業(yè)內(nèi)齒輪鋼用18CrNiMo7-6多采用模鑄鋼錠生產(chǎn)，本發(fā)明生產(chǎn)的齒輪鋼用18CrNiMo7-6連鑄圓坯，采用兩級電磁攪拌，過程中保護澆注效果好，坯料出材率高，生產(chǎn)成本低，低倍組織致密，化學成分均勻性好，氧含量控制較低，帶狀組織優(yōu)于鋼錠，可代替鋼錠用于齒輪鋼的生產(chǎn)。

具體實施方式

立式連鑄生產(chǎn)齒輪鋼用18CrNiMo7-6連鑄圓坯方法，采用電弧爐+鋼包精煉爐+VD爐真空脫氣的冶煉方式；冶煉的齒輪鋼成分按質(zhì)量百分比為：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%，余量主要為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。

在電弧爐內(nèi)冶煉低碳、低磷、低有害元素含量初煉鋼水。

在鋼包精煉爐內(nèi)進行脫氧、脫硫及完全合金化，在VD爐內(nèi)進行真空脫氣；VD真空脫氣后在立式連鑄機上澆注為連鑄圓坯。

該方法的生產(chǎn)工藝步驟如下：

步驟一：在電弧爐內(nèi)冶煉低碳、低磷、低有害元素含量初煉鋼水；爐料由二級及二級以上廢鋼、碳結(jié)鋼料頭、生鐵、海綿鐵等組成，不允許配入雜亂廢鋼；為保證力學性能要求，配料應保證熔清As≤0.015%、Sn≤0.015%、Pb≤0.010%、Sb≤0.008%、Bi≤0.015%；電弧爐出鋼條件：終點[C]≤0.10%、[P]≤0.005%，出鋼溫度≥1640℃，出鋼1/4～3/4過程中鋼包中加入鋁塊1～1.5kg/t、硅鐵1～1.5kg/t、石灰4～6kg/t及5～10kg/t鉻鐵合金；

步驟二：在鋼包精煉爐內(nèi)進行脫氧、脫硫及完全合金化；電爐出鋼后轉(zhuǎn)往LF工位進行精煉，加入石灰8～10kg/t、碳粉、硅鐵粉等脫氧劑2～3kg/t脫氧，渣白后溫度≥1560℃取樣精調(diào)成分；

步驟三：在VD爐進行真空脫氣；溫度1660℃以上進入真空罐脫氣，在≤0.5乇下保持時間15～30分鐘，破空后在線定氫，控制[H]≤1.5ppm，出鋼前吹氬弱攪拌時間15～30分鐘，溫度1570～1585℃吊包上連鑄；

步驟四：連鑄；鋼水通過長水口吹氬保護注入中間包內(nèi)，控制中間包內(nèi)過熱度20～40℃；中間包內(nèi)塞棒吹氬，鋼水采用覆蓋劑和碳化稻殼雙渣保護，中間包鋼水通過浸入式水口注入結(jié)晶器內(nèi)，結(jié)晶器內(nèi)加結(jié)晶器保護渣，鋼水在結(jié)晶器冷卻水冷卻條件下快速形成坯殼；結(jié)晶器內(nèi)鋼水通過外置式結(jié)晶器電磁器對鋼水進行電磁攪拌；根據(jù)不同斷面，拉坯機以0.1～0.5m/min的拉坯速度拉坯，此處不同斷面指的是連鑄圓坯的直徑，最小φ400mm、最大φ800mm；斷面直徑為φ400mm時，拉坯速度為0.5m/min、斷面直徑為φ800mm時，拉坯速度為0.1m/min；二冷區(qū)分三段對圓坯進行冷卻，其中一區(qū)為在結(jié)晶器足輥處噴水冷卻、二區(qū)三區(qū)為氣霧噴水冷卻；通過外置式鑄流電磁攪拌器在二冷室下部對鋼水進行電磁攪拌，以形成更多的等軸晶并降低1/2R處正偏析；鑄坯經(jīng)與拉坯速度同步的火焰切割機在垂直方向上切割成定尺鑄坯，經(jīng)傾翻輥道傾翻至水平輥道上，被勾鋼機吊至出坯輥道上出坯；出坯后鑄坯入退火爐退火處理或直接熱送鍛造。

列舉一個具體的冶煉實例來進一步闡述上述方法：

冶煉方法如下：

1）：電弧爐初煉：采用60t電爐冶煉，爐料由一級廢鋼65%、碳結(jié)鋼料頭15%、生鐵30%組成；電弧爐出鋼條件：終點[C]≤0.10%、[P]≤0.005%，出鋼溫度1660℃，出鋼1/4～3/4過程中鋼包中加入鋁塊80kg、硅鐵75kg、石灰300kg及500kg鉻鐵合金；

2）：LF精煉：電爐出鋼后轉(zhuǎn)往LF工位進行精煉，加入石灰600kg、碳粉、硅鐵粉等脫氧劑150kg脫氧，渣白后溫度1600℃取樣精調(diào)成分；

3）：VD真空脫氣：溫度1670℃進入真空罐脫氣，在≤0.5乇下保持時間20分鐘，破空后在線定氫，[H]：1.2ppm，出鋼前吹氬弱攪拌時間20分鐘，溫度1580℃吊包上連鑄。

4）：連鑄：鋼水在立式連鑄機上澆注為φ600mm鑄坯，將鋼包吊至鋼包回轉(zhuǎn)臺上，通過回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)至中間包上方，鋼水通過長水口吹氬保護注入中間包內(nèi)，吹氬流量為70～120l/min，中間包內(nèi)鋼水采用覆蓋劑和碳化稻殼雙渣保護，控制中間包內(nèi)過熱度20～40℃，中間包內(nèi)采用塞棒吹氬，吹氬流量為2～6l/min，中間包鋼水通過浸入式水口注入結(jié)晶器內(nèi)；結(jié)晶器內(nèi)加結(jié)晶器保護渣保護，結(jié)晶器保護渣的主要成分為SiO2：28～33%、CaO：27～32%、MgO+Al2O3：8～12%、MnO2＜1.0%、C：12～15%。鋼水在結(jié)晶器冷卻水冷卻條件下快速形成坯殼，結(jié)晶器冷卻水流量2650l/min；結(jié)晶器內(nèi)鋼水通過外置式結(jié)晶器電磁攪拌器對鋼水進行電磁攪拌，攪拌頻率為1.5Hz，攪拌電流為300A；拉坯機以0.18～0.22m/min的拉坯速度拉坯；二冷區(qū)分三段對圓坯進行冷卻，比水量為0.16l/kg，其中一區(qū)為在結(jié)晶器足輥處噴水冷卻，冷卻水量占比27%，二區(qū)為氣霧噴水冷卻，冷卻水量占比46%，三區(qū)為氣霧噴水冷卻，冷卻水量占比27%；通過外置式鑄流電磁攪拌器在距彎月面4.3m處對鋼水進行電磁攪拌，攪拌頻率為8Hz，攪拌電流為150A；鑄坯經(jīng)與拉坯速度同步的火焰切割機在垂直方向上切割成6m長定尺鑄坯，經(jīng)傾翻輥道傾翻至水平輥道上，被勾鋼機吊至出坯輥道上出坯；出坯后鑄坯入退火爐退火處理。

5）：退火出爐后自同一流鑄坯頭、中、尾部抽樣檢測低倍、氣體結(jié)果見下表1、表2。

表1 低倍檢測結(jié)果（級）

表2 氧含量檢測結(jié)果（ppm）

從表1、表2數(shù)據(jù)來看，按本發(fā)明的實施例生產(chǎn)的產(chǎn)品符合標準要求，中心疏松、中心裂紋級別較低，無縮孔、中間裂紋、皮下裂紋、皮下氣泡缺陷。

18CrNiMo7-6連鑄圓坯經(jīng)鍛造后進行了超聲波探傷、低倍、非金屬夾雜物、氣體含量、帶狀組織、力學性能檢測，達到標準要求，可用于齒輪鋼的生產(chǎn)。