CN112680658A - 一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性防腐涂料技术领域，且公开了一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，所述易切削齿轮钢是由C：0.38%～0.46%、Si:0.12%～0.5%、Mn：0.1%～0.15%、P：0.012%～0.028%、S：0.04%～0.09%、V：0.06%～0.13%、Mg：0.0004%～0.001%、Ca：0.0008%～0.006%、Al:0.01%～0.04%、NaOH：0.0006%～0.0008%。该易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕，避免了三氧化二铝残留，提高了易切削齿轮钢的改善效果。

Description

一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式

技术领域

本发明涉及易切削齿轮钢技术领域，具体为一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式。

背景技术

易切削非调质钢是通过微合金化、控轧控冷等强韧化，S、Pb切削处理等方法，取消了调质热处理，达到或接近调质钢力学性能并具有易切削性的一类优质或特殊质量结构钢，易切削非调质钢广泛用于诸如汽车连杆、曲轴、转向节轴、驱动轴、前桥等零件和结构件，且用量日益增大，是汽车用钢的典型代表，迎合了机械加工不断向自动化、高速化和精密化方向发展对易切削非调质钢提出了改善加工性能和更高强度的要求，随着精炼工艺、微合金化控制技术、控轧控冷技术的发展，易切削非调质钢的使用范围更加广泛，涉及到建筑、重型机械、高压输送管道、桥梁等领域，取得了显著的节能成效。

易切削齿轮钢在生产加工时大多选择加入钙镁合金对硫化物进行改性，生成硫化镁和硫化钙，在保证机械性能的前提下，进而改善钢材的切削性，高品质的含硫特殊钢，硫化物在钢中呈椭球状均匀分布，在轧钢的过程中几乎不变形，既克服了硫化物易变形导致各向异性的弊端，又有效地解决了硬质氧化物割裂钢基体的弊端，使得钢的切削性能和抗疲劳性能大幅提升，但硫化钙在高温下会与氧气发生反应被氧化，为了保留硫化钙，大多会选择在熔液中添加铝来消耗氧气，生成三氧化二铝，而三氧化二铝夹杂硬度高且带有尖锐的棱角，在钢材后续加工过程极易划伤基体，并且由于其熔点高，容易在水口内壁粘附，影响浇铸的顺利进行，目前大多采用添加足量的钙生产氧化钙，氧化钙与三氧化二铝反应生成氧化钙与三氧化二铝混合生成的盐，来避免内壁堵塞，但当熔液中的氧含量消耗完毕后，可能还会有部分的三氧化二铝为完全反应生成盐，导致三氧化二铝清除不完全，使得易切削齿轮钢的改善作用不够理想。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，解决了上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，所述易切削齿轮钢是由C：0.38%～0.46%、Si:0.12%～0.5%、Mn：0.1%～0.15%、P：0.012%～0.028%、S：0.04%～0.09%、V：0.06%～0.13%、Mg：0.0004%～0.001%、Ca：0.0008%～0.006%、Al:0.01%～0.04%、NaOH：0.0006%～0.0008%，余量为Fe及不可避免的杂质组成，易切削齿轮钢包括以下步骤：

第一步：铁水初炼

铁水经过电炉或转炉初炼，在经过LF精炼进行真空处理，形成熔液；

第二步：加钙、镁合金

向钢液中喂入含钙、镁的包芯线，对钢液进行夹杂物改性处理；

第三步：加硫和铝

在添加完毕含钙、镁的包芯线后，向钢液中添加纯硫线和包芯铝线，此时硫与钙、镁合金反省生成硫化钙和硫化镁，同时镁与氧气生成氧化镁，铝与氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝与氧气和氧化镁反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，直至消耗完熔液中的氧；

第四步；添加氢氧化钠

在第三步反应后的熔液内添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕。

精选的，所述第一步中在对铁水进行初炼时主要对Si、Mn和P进行精炼，使得Si、Mn和P达到齿轮刚的成分要求。

精选的，所述第二步中在添加硫铝时，钢液的温度应该控制在1566℃～1596℃，然后才能添加含钙、镁的包芯线。

精选的，所述第二步中添加含钙、镁的包芯线精炼改性后的钢液中镁含量为4～25ppm，钙含量为5～25ppm，硅镁钙复合包芯线的比例为：镁5％～20％，钙0～15％，余量为硅，以及不可避免的杂质。

精选的，所述第三步中在添加纯硫线前，需要对钢液进行15分钟的吹氩，在添加完纯硫线后，在添加包芯铝线。

精选的，所述第四步添加氢氧化钠后，需要继续对钢液进行15分钟的吹氩，使钢液成分均匀，在后在进行浇铸。

有益效果如下：

该易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕，避免了三氧化二铝残留，提高了易切削齿轮钢的改善效果。

具体实施方式

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，易切削齿轮钢是由C：0.38%～0.46%、Si:0.12%～0.5%、Mn：0.1%～0.15%、P：0.012%～0.028%、S：0.04%～0.09%、V：0.06%～0.13%、Mg：0.0004%～0.001%、Ca：0.0008%～0.006%、Al:0.01%～0.04%、NaOH：0.0006%～0.0008%，余量为Fe及不可避免的杂质组成，易切削齿轮钢包括以下步骤：

第一步：铁水初炼

铁水经过电炉或转炉初炼，在经过LF精炼进行真空处理，形成熔液；

第二步：加钙、镁合金

向钢液中喂入含钙、镁的包芯线，对钢液进行夹杂物改性处理；

第三步：加硫和铝

在添加完毕含钙、镁的包芯线后，向钢液中添加纯硫线和包芯铝线，此时硫与钙、镁合金反省生成硫化钙和硫化镁，同时镁与氧气生成氧化镁，铝与氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝与氧气和氧化镁反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，直至消耗完熔液中的氧；

第四步；添加氢氧化钠

在第三步反应后的熔液内添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕。

第一步中在对铁水进行初炼时主要对Si、Mn和P进行精炼，使得Si、Mn和P达到齿轮刚的成分要求，所述第二步中在添加硫铝时，钢液的温度应该控制在1566℃～1596℃，然后才能添加含钙、镁的包芯线，第二步中添加含钙、镁的包芯线精炼改性后的钢液中镁含量为4～25ppm，钙含量为5～25ppm，硅镁钙复合包芯线的比例为：镁5％～20％，钙0～15％，余量为硅，以及不可避免的杂质，所述第三步中在添加纯硫线前，需要对钢液进行15分钟的吹氩，在添加完纯硫线后，在添加包芯铝线，所述第四步添加氢氧化钠后，需要继续对钢液进行15分钟的吹氩，使钢液成分均匀，在后在进行浇铸。

实施例1

一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，易切削齿轮钢是由C：0.38%、Si:0.12%、Mn：0.1%、P：0.012%、S：0.04%、V：0.06%、Mg：0.0004%、Ca：0.0008%、Al:0.01%、NaOH：0.0006%，余量为Fe及不可避免的杂质组成，易切削齿轮钢包括以下步骤：

第一步：铁水初炼

铁水经过电炉或转炉初炼，在经过LF精炼进行真空处理，形成熔液；

第二步：加钙、镁合金

向钢液中喂入含钙、镁的包芯线，对钢液进行夹杂物改性处理；

第三步：加硫和铝

在添加完毕含钙、镁的包芯线后，向钢液中添加纯硫线和包芯铝线，此时硫与钙、镁合金反省生成硫化钙和硫化镁，同时镁与氧气生成氧化镁，铝与氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝与氧气和氧化镁反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，直至消耗完熔液中的氧；

第四步；添加氢氧化钠

在第三步反应后的熔液内添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕。

第一步中在对铁水进行初炼时主要对Si、Mn和P进行精炼，使得Si、Mn和P达到齿轮刚的成分要求，所述第二步中在添加硫铝时，钢液的温度应该控制在1566℃～1596℃，然后才能添加含钙、镁的包芯线，第二步中添加含钙、镁的包芯线精炼改性后的钢液中镁含量为4～25ppm，钙含量为5～25ppm，硅镁钙复合包芯线的比例为：镁5％～20％，钙0～15％，余量为硅，以及不可避免的杂质，所述第三步中在添加纯硫线前，需要对钢液进行15分钟的吹氩，在添加完纯硫线后，在添加包芯铝线，所述第四步添加氢氧化钠后，需要继续对钢液进行15分钟的吹氩，使钢液成分均匀，在后在进行浇铸。.

实施例2

一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，易切削齿轮钢是由C：0.46%、Si:0.5%、Mn：0.15%、P：0.028%、S：0.09%、V：0.13%、Mg：0.001%、Ca：0.006%、Al:0.04%、NaOH：0.0008%，余量为Fe及不可避免的杂质组成，易切削齿轮钢包括以下步骤：

第一步：铁水初炼

铁水经过电炉或转炉初炼，在经过LF精炼进行真空处理，形成熔液；

第二步：加钙、镁合金

向钢液中喂入含钙、镁的包芯线，对钢液进行夹杂物改性处理；

第三步：加硫和铝

在添加完毕含钙、镁的包芯线后，向钢液中添加纯硫线和包芯铝线，此时硫与钙、镁合金反省生成硫化钙和硫化镁，同时镁与氧气生成氧化镁，铝与氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝与氧气和氧化镁反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，直至消耗完熔液中的氧；

第四步；添加氢氧化钠

在第三步反应后的熔液内添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕。

第一步中在对铁水进行初炼时主要对Si、Mn和P进行精炼，使得Si、Mn和P达到齿轮刚的成分要求，所述第二步中在添加硫铝时，钢液的温度应该控制在1566℃～1596℃，然后才能添加含钙、镁的包芯线，第二步中添加含钙、镁的包芯线精炼改性后的钢液中镁含量为4～25ppm，钙含量为5～25ppm，硅镁钙复合包芯线的比例为：镁5％～20％，钙0～15％，余量为硅，以及不可避免的杂质，所述第三步中在添加纯硫线前，需要对钢液进行15分钟的吹氩，在添加完纯硫线后，在添加包芯铝线，所述第四步添加氢氧化钠后，需要继续对钢液进行15分钟的吹氩，使钢液成分均匀，在后在进行浇铸。

实施例3：

一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，易切削齿轮钢是由C：0.36%、Si:0.25%、Mn：0.13%、P：0.026%、S：0.05%、V：0.1%、Mg：0.005%、Ca：0.001%、Al:0.03、NaOH：0.0007%，余量为Fe及不可避免的杂质组成，易切削齿轮钢包括以下步骤：

第一步：铁水初炼

铁水经过电炉或转炉初炼，在经过LF精炼进行真空处理，形成熔液；

第二步：加钙、镁合金

向钢液中喂入含钙、镁的包芯线，对钢液进行夹杂物改性处理；

第三步：加硫和铝

在添加完毕含钙、镁的包芯线后，向钢液中添加纯硫线和包芯铝线，此时硫与钙、镁合金反省生成硫化钙和硫化镁，同时镁与氧气生成氧化镁，铝与氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝与氧气和氧化镁反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，直至消耗完熔液中的氧；

第四步；添加氢氧化钠

在第三步反应后的熔液内添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕。

第一步中在对铁水进行初炼时主要对Si、Mn和P进行精炼，使得Si、Mn和P达到齿轮刚的成分要求，所述第二步中在添加硫铝时，钢液的温度应该控制在1566℃～1596℃，然后才能添加含钙、镁的包芯线，第二步中添加含钙、镁的包芯线精炼改性后的钢液中镁含量为4～25ppm，钙含量为5～25ppm，硅镁钙复合包芯线的比例为：镁5％～20％，钙0～15％，余量为硅，以及不可避免的杂质，所述第三步中在添加纯硫线前，需要对钢液进行15分钟的吹氩，在添加完纯硫线后，在添加包芯铝线，所述第四步添加氢氧化钠后，需要继续对钢液进行15分钟的吹氩，使钢液成分均匀，在后在进行浇铸。

实施例4

一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，易切削齿轮钢是由C：0.4%、Si:0.13、Mn：0.12%、P：0.016%、S：0.08%、V：0.12%、Mg：0.0006%、Ca：0.002%、Al:0.035%、NaOH：0.00075%，余量为Fe及不可避免的杂质组成，易切削齿轮钢包括以下步骤：

第一步：铁水初炼

铁水经过电炉或转炉初炼，在经过LF精炼进行真空处理，形成熔液；

第二步：加钙、镁合金

向钢液中喂入含钙、镁的包芯线，对钢液进行夹杂物改性处理；

第三步：加硫和铝

在添加完毕含钙、镁的包芯线后，向钢液中添加纯硫线和包芯铝线，此时硫与钙、镁合金反省生成硫化钙和硫化镁，同时镁与氧气生成氧化镁，铝与氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝与氧气和氧化镁反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，直至消耗完熔液中的氧；

第四步；添加氢氧化钠

在第三步反应后的熔液内添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕。

第一步中在对铁水进行初炼时主要对Si、Mn和P进行精炼，使得Si、Mn和P达到齿轮刚的成分要求，所述第二步中在添加硫铝时，钢液的温度应该控制在1566℃～1596℃，然后才能添加含钙、镁的包芯线，第二步中添加含钙、镁的包芯线精炼改性后的钢液中镁含量为4～25ppm，钙含量为5～25ppm，硅镁钙复合包芯线的比例为：镁5％～20％，钙0～15％，余量为硅，以及不可避免的杂质，所述第三步中在添加纯硫线前，需要对钢液进行15分钟的吹氩，在添加完纯硫线后，在添加包芯铝线，所述第四步添加氢氧化钠后，需要继续对钢液进行15分钟的吹氩，使钢液成分均匀，在后在进行浇铸。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1. 一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，其特征在于：所述易切削齿轮钢是由C：0.38%～0.46%、Si:0.12%～0.5%、Mn：0.1%～0.15%、P：0.012%～0.028%、S：0.04%～0.09%、V：0.06%～0.13%、Mg：0.0004%～0.001%、Ca：0.0008%～0.006%、Al:0.01%～0.04%、NaOH：0.0006%～0.0008%，余量为Fe及不可避免的杂质组成，易切削齿轮钢包括以下步骤：

第一步：铁水初炼

铁水经过电炉或转炉初炼，在经过LF精炼进行真空处理，形成熔液；

第二步：加钙、镁合金

向钢液中喂入含钙、镁的包芯线，对钢液进行夹杂物改性处理；

第三步：加硫和铝

在添加完毕含钙、镁的包芯线后，向钢液中添加纯硫线和包芯铝线，此时硫与钙、镁合金反省生成硫化钙和硫化镁，同时镁与氧气生成氧化镁，铝与氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝与氧气和氧化镁反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，直至消耗完熔液中的氧；

第四步；添加氢氧化钠

在第三步反应后的熔液内添加熔融状态下的氢氧化钠，氢氧化钠会与三氧化二铝反应生成偏铝酸钠和水，从而消耗熔液中的三氧化二铝，同时水在高温下分解为氧离子和氢离子，氧离子会接着与三氧化二铝反应生成氧化镁和三氧化二铝混合盐，从而对三氧化二铝进行持续消耗，直至三氧化二铝完全消耗完毕。

2.根据权利要求1所述的一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，其特征在于：所述第一步中在对铁水进行初炼时主要对Si、Mn和P进行精炼，使得Si、Mn和P达到齿轮刚的成分要求。

3.根据权利要求1所述的一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，其特征在于：所述第二步中在添加硫铝时，钢液的温度应该控制在1566℃～1596℃，然后才能添加含钙、镁的包芯线。

4.根据权利要求1所述的一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，其特征在于：所述第二步中添加含钙、镁的包芯线精炼改性后的钢液中镁含量为4～25ppm，钙含量为5～25ppm，硅镁钙复合包芯线的比例为：镁5％～20％，钙0～15％，余量为硅，以及不可避免的杂质。

5.根据权利要求1所述的一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，其特征在于：所述第三步中在添加纯硫线前，需要对钢液进行15分钟的吹氩，在添加完纯硫线后，在添加包芯铝线。

6.根据权利要求1所述的一种易切削齿轮钢硫化物形态的控制方式，其特征在于：所述第四步添加氢氧化钠后，需要继续对钢液进行15分钟的吹氩，使钢液成分均匀，在后在进行浇铸。