[发明专利]一种提升齿轮钢质量的小方坯连铸生产方法

说明书

本发明涉及钢铁冶金技术领域，公开了一种提升齿轮钢质量的小方坯连铸生产方法。该方法包括以下步骤：(1)采用结晶器电磁搅拌与凝固末端电磁搅拌组合；(2)采用强二冷工艺；(3)采用低过热度浇铸；(4)去除连铸坯中心位置Φ2.8‑3.2mm区域的基体，获得高均质度的产品。本发明提供的提升齿轮钢质量的小方坯连铸生产方法，通过将不可避免的偏析从中心区域缩小至中心点，促使凝固前沿溶质充分往中心位置聚集后去除该部分钢质，得到的铸坯横断面C元素偏析度在0.97‑1.02之间，能够有效优化200mm×200mm断面小方坯齿轮钢铸坯的均质性及致密性，为高质量齿轮的生产提供高质量坯料。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体涉及一种提升齿轮钢质量的小方坯连铸生产方法。

背景技术

齿轮是重要的动力传递机械构件，不同工况、不同部位的齿轮其受力情况不同，失效模式也会存在不同程度的差异，并且受齿轮材料、加工工艺、润滑情况、摩擦力以及齿轮几何参量和载荷模式等诸多因素的影响。其主要失效模式有：齿根断裂、齿面凹陷引起的齿面轮廓变形、疲劳剥落、磨损分为粘附磨损和磨粒磨损等。根据上述的主要的失效模式，对齿轮钢的性能要求为高的压溃抗力和抗点蚀剥落能力、良好的耐冲击能力和耐弯冲能力。合适的淬透性和硬化层深度及心部硬度良好的工艺性能及切削加工性以及变形和尺寸稳定性。汽车齿轮具有动力传递和改变速度的作用，是齿轮的一大重要代表。齿轮制作用钢不但要有良好的强韧性、耐磨性，能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且还要求变形小。在齿轮的制作过程中，除要求合理的设计和机加工外，还要进行渗碳淬火或调质等热处理，使其表面硬化耐磨，基体抗冲击。而齿轮加工坯料的质量则在很大程度上决定了齿轮生产的效率及质量控制。

随着连铸生产技术的不断发展，铸坯质量控制技术水平不断提高。目前国内汽车齿轮坯料的生产主要以小方坯连铸生产为主，随着齿轮质量要求的不断提高，齿轮钢坯料致密性、均质性的要求也更高。目前对于连铸坯均质性控制相关的研究较多，大多集中于铸坯中心偏析控制，即降低溶质元素向铸坯中心位置点聚集，大多采用提高等轴晶率促进中心区域钢液同步形核凝固的技术思路。国内外有部分学者对坯铸坯质量控制装备及技术开展了相应研究，而对于本技术发明所述的“一种提升齿轮钢质量的小方坯连铸生产技术”并未涉及。

中国专利CN107262689A公开了一种大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺，特别是一种涉及钢铁冶金技术领域的大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺。本发明的大方坯二冷压下凸足辊结构，包括压下区上足辊和压下区下足辊，所述压下区下足辊位于压下区上足辊的下方，所述压下区上足辊中部设置有凸台，所述压下区下足辊中部设置有凸台,所述压下区下足辊的凸台比压下区上足辊的凸台长。本发明的大方坯二冷压下区压下工艺,设置多组压下区上足辊和压下区下足辊,所述压下区上足辊的压下量在拉坯方向逐渐增加。本申请可以有效解决大方坯连铸坯中心偏析和中心疏松问题。但是，对于“一种提升齿轮钢质量的小方坯连铸生产技术”的一些关键的具体内容并未涉及。

中国专利CN106735013A公开了一种提高大方坯头坯质量的连铸工艺，该工艺简单易行，改善开浇钢水与结晶器铜板的接触，增加润滑,杜绝角缝刮钢现象，有效避免开浇头坯表面缺陷，保证优良的大方坯头坯质量，同时也提高了结晶器铜板的寿命。其特征在于，包括以下步骤：(1)铸机开始浇注前40±5min，在结晶器铜壁上涂抹结晶器润滑剂，并涂满，尤其是结晶器角部；所述结晶器润滑剂涂抹方式具体为：采用辊筒进行均匀涂抹，一次涂抹，自然风干5±1min，然后进行二次涂抹,自然风干后进行其它开浇前常规的准备工作；(2)浇注过程中，开浇时结晶器铜板角缝处填充石墨，浇注时控制塞棒开启度为30～45％，钢流为正常浇铸的40～60％，该操作结束后，正常控制其它开浇工作，至起步，拉速稳定在0.45m/min或0.48m/min。但是，对于“一种提升齿轮钢质量的小方坯连铸生产技术”的一些关键的具体内容并未涉及。