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一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织的控制方法.pdf

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一种 齿轮 矩形 内部 凝固 组织 控制 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910048959

申请日:

20190118

公开号:

CN109622903A

公开日:

20190416

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: B22D11/115;B22D11/16;B22D11/22 主分类号: B22D11/115;B22D11/16;B22D11/22
申请人: 山东钢铁股份有限公司
发明人: 赵冠夫;戈文英;周宪海;赵子茂;杨密平;刘兵;梁娜;马传庆;李玉华
地址: 271104 山东省莱芜市钢城区府前大街99号
优先权:
专利代理机构: 11472 代理人: 陈琳琳;武玥
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910048959

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类型:

公开

摘要

本发明公开了一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织的控制方法,具体包括以下?#34903;瑁?#20302;拉速浇注;并且,扇形段采用中强二次冷却控制;并且,弱化结晶器电搅功效,强化末端电搅功效。利用本发明的控制齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法,能有效扩大铸坯内部柱状晶区,减少中心等轴晶区;铸坯内部柱状晶区面积不小于70%,从而减少柱状晶区与中心等轴晶区交界面积,实?#32440;档?#26609;状晶区和中心等轴晶区交界处成?#21046;?#26512;和夹杂聚集对产?#20998;?#37327;的影响。

权利要求书

1.一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织的控制方法,包括以下?#34903;瑁?低拉速浇注:控制拉坯速度0.50~1.05m/min;并且, 扇形段采用中强二次冷却控制;并且, 弱化结晶器电搅功效,强化末端电搅功效。 2.如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述扇形段采用中强二次冷却控制模式为:分别控制二冷零区冷却水流量30~35L/min、二冷一区冷却水流量20~28L/min、二冷二区冷却水流量15~21L/min、二冷三区冷却水流量10~19L/min;且控制二次冷却?#20154;?#37327;0.30~0.35L/Kg。 3.如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述弱化结晶器电搅功效为:控制结晶器电搅运?#26800;?#27969;强度50~100A,频率2~3Hz;所述强化末端电搅功效模式为:控制末端电搅运?#26800;?#27969;强度300~400A,频率12~13Hz。

说明书


一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织的控制方法
技术领域


本发明涉及连续?#34903;?#39046;域,具体地,本发明涉及一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织
的控制方法。


背景技术


随着我国汽车工业的蓬勃发展,齿轮用钢产量大幅度提高的同时,对质量的要求
也日趋严格、?#37327;蹋?#21253;括对齿轮钢的淬透性、非金属夹杂物及显微组织等都提出了越来越高
的要求。


齿轮钢钢水在连铸凝固过程中,因铸坯凝固方向温度梯度的存在,通常会形成边
部细小等轴晶区、柱状晶区及中心等轴晶区三种凝固组织;因选分结晶的影响,在柱状晶区
和中心等轴晶区交界处易出现成?#21046;?#26512;和夹杂聚集。一般认为如果钢材偏析带方形宽度小
于原材料半径的1/2,对产品热变形的影响不是很大,如果偏析带宽度大于原材料半径的1/
2,则偏析带有可能进入齿部区,造成齿部淬火热处理的变形不均匀,对齿部精度及性能的
影响就会很大。因此在炼钢过程中采用合理的浇注工艺,减少柱状晶区与中心等轴晶区交
界面积,实?#32440;档?#26609;状晶区和中心等轴晶区交界处成?#21046;?#26512;和夹杂聚集,对解决齿轮产品
热变形问题具有极为关键的作用。


发明内容


本发明的目的是针对以上齿轮钢成?#21046;?#26512;及夹杂物控制问题而设计的一种齿轮
钢矩形坯内部凝固组织的控制方法。


为达到上述目的,本发明通过以下技术方案实现:


本发明公开了一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织的控制方法,该方法包括以下步
骤:


低拉速浇注:控制拉坯速度0.50~1.05m/min;并且,


扇形段采用中强二次冷却控制;并且,


弱化结晶器电搅功效,强化末端电搅功效。


根据本发明所述的控制方法,其中,所述各?#34903;?#21516;时在矩形坯连铸过程中进?#23567;?br>

根据本发明所述的控制方法,其中,?#34903;?)所述低拉速浇注模式,根据矩形坯规格
断面,控制拉坯速度0.50~1.05m/min;此?#34903;?#30340;优点为:在保证铸坯质量的合理拉速?#27573;?br>内,采用低拉速浇注模式间接加强二次冷却强度,进而增大铸坯凝固方向温度梯度,扩大铸
坯内部柱状晶区面积。通常为了防止浇注过程漏钢事故,保证生产顺行,一般矩形坯规格断
面越大,拉坯速度相对越低,反之,矩形坯规格断面越小,拉坯速度相对越高。


根据本发明所述的控制方法,其中,?#34903;?)所述扇形段采用中强二次冷却控制,具
体优选为:控制二冷零区冷却水流量30~35L/min、二冷一区冷却水流量20~28L/min、二冷
二区冷却水流量15~21L/min、二冷三区冷却水流量10~19L/min;且控制二次冷却?#20154;?#37327;
0.30~0.35L/Kg;此?#34903;?#30340;优点为:在保证铸坯质量的合理冷却制度?#27573;?#20869;,通过加强二次
冷却强度来增大铸坯凝固方向温度梯度,扩大铸坯内部柱状晶区面积。


根据本发明所述的控制方法,其中,?#34903;?)所述弱化结晶器电搅功效具体优选为:
控制结晶器电搅运?#26800;?#27969;强度50~100A,频率2~3Hz;所述强化末端电搅功效具体优选为:
控制末端电搅运?#26800;?#27969;强度300~400A,频率12~13Hz;此?#34903;?#30340;优点为:在保证铸坯质量
的合理电搅搅拌?#27573;?#20869;,通过弱化结晶器电搅功效增大铸坯凝固方向温度梯度,扩大铸坯
内部柱状晶区面积;强化末端电搅功效?#26723;?#38136;坯中心偏析。


对于优特钢(例如,齿轮钢等)生产来讲,通常为了改善铸坯性能,?#26723;?#38136;坯宏观偏
析及中心疏松,一般采用扇形段弱冷却控制、强化结晶器电搅和末端电搅功效方式,使铸坯
中心等轴晶区增大,减少柱状晶区;但由于齿轮钢等优特钢工件的特殊性,以齿轮钢为例,
如果偏析带进入齿部区,则会造成齿部淬火热处理的变形不均匀,对齿部精度及性能的影
响就会很大;所以本发明采用的是扩大铸坯内部柱状晶区,减少中心等轴晶区方式,从而减
少柱状晶区与中心等轴晶区交界面积,实?#32440;档?#26609;状晶区和中心等轴晶区交界处成?#21046;?#26512;
和夹杂聚集对产?#20998;?#37327;的影响。


利用本发明的控制齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法,能有效扩大铸坯内部柱状
晶区,减少中心等轴晶区;铸坯内部柱状晶区面积不小于70%,从而减少柱状晶区与中心等
轴晶区交界面积,实?#32440;档?#26609;状晶区和中心等轴晶区交界处成?#21046;?#26512;和夹杂聚集对产?#20998;?br>量的影响。


具体实施方式


为了使本技术领域的人?#22791;?#22909;地理解本申请中的技术方案,下面对本申请实施例
中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,
而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳
动前提?#28388;?#33719;得的所有其他实施例,?#21152;?#24403;属于本申请保护的?#27573;А?br>

实施例一


选取260mm*300mm规格断面,根据本发明实施例控制260mm*300mm规格断面控制
齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法主要包括以下?#34903;瑁?br>

低拉速浇注模式;根据矩形坯规格断面,控制拉坯速度0.52m/min;并且,


扇形段采用中强二次冷却控制模式;根据矩形坯规格断面,控制二冷零区冷却水
流量33L/min、二冷一区冷却水流量26L/min、二冷二区冷却水流量19L/min、二冷三区冷却
水流量17L/min;控制二次冷却?#20154;?#37327;0.30L/Kg;并且,


弱化结晶器电搅功效,强化末端电搅功效模式;结晶器电搅运?#26800;?#27969;强度80A,频
率2Hz;末端电搅运?#26800;?#27969;强度380A,频率13Hz。


采用实施例一控制齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法,铸坯内部柱状晶区面积达
76%。


实施例二


选取260mm*300mm规格断面,根据本发明实施例控制260mm*300mm规格断面控制
齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法主要包括以下?#34903;瑁?br>

低拉速浇注模式;根据矩形坯规格断面,控制拉坯速度0.50m/min;并且,


扇形段采用中强二次冷却控制模式;根据矩形坯规格断面,控制二冷零区冷却水
流量35L/min、二冷一区冷却水流量28L/min、二冷二区冷却水流量21L/min、二冷三区冷却
水流量19L/min;控制二次冷却?#20154;?#37327;0.34L/Kg;并且


弱化结晶器电搅功效,强化末端电搅功效模式;结晶器电搅运?#26800;?#27969;强度80A,频
率2Hz;末端电搅运?#26800;?#27969;强度380A,频率13Hz。


采用实施例二控制齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法,铸坯内部柱状晶区面积达
82%。


实施例三


选取180mm*220mm规格断面,根据本发明实施例控制180mm*220mm规格断面控制
齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法主要包括以下?#34903;瑁?br>

低拉速浇注模式;根据矩形坯规格断面,控制拉坯速度1.00m/min;并且,


扇形段采用中强二次冷却控制模式;根据矩形坯规格断面,控制二冷零区冷却水
流量32L/min、二冷一区冷却水流量25/min、二冷二区冷却水流量18L/min、二冷三区冷却水
流量16L/min;控制二次冷却?#20154;?#37327;0.30L/Kg;并且,


弱化结晶器电搅功效,强化末端电搅功效模式;结晶器电搅运?#26800;?#27969;强度60A,频
率2Hz;末端电搅运?#26800;?#27969;强度350A,频率13Hz。


采用实施例三控制齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法,铸坯内部柱状晶区面积达
79%。


实施例四


选取180mm*220mm规格断面,根据本发明实施例控制180mm*220mm规格断面控制
齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法主要包括以下?#34903;瑁?br>

低拉速浇注模式;根据矩形坯规格断面,控制拉坯速度0.85m/min;并且


扇形段采用中强二次冷却控制模式;根据矩形坯规格断面,控制二冷零区冷却水
流量30L/min、二冷一区冷却水流量24/min、二冷二区冷却水流量19L/min、二冷三区冷却水
流量16L/min;控制二次冷却?#20154;?#37327;0.32L/Kg;并且,


弱化结晶器电搅功效,强化末端电搅功效模式;结晶器电搅运?#26800;?#27969;强度50A,频
率2Hz;末端电搅运?#26800;?#27969;强度400A,频率13Hz。


采用实施例四控制齿轮钢矩形坯内部凝固组织的方法,铸坯内部柱状晶区面积达
85%。


最后所应说明的是,以上实施例仅用?#36816;?#26126;本发明的技术方案而非限制。尽管参
照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解,对本发明的技术方
案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和?#27573;В?#20854;均应涵盖在本发明
的权利要求?#27573;?#24403;中。


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