一种汽车齿轮用特殊钢及其生产工艺

摘要

本发明属于特殊钢冶炼技术领域，具体涉及一种汽车齿轮用特殊钢及其生产工艺。本发明齿轮用特殊钢的生产工艺包括转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→方坯连铸→缓冷。本发明通过对LF精炼脱氧方式、RH真空脱气氩气流量、软吹时间、方坯连铸电磁搅拌方式及参数、过热度和拉速等工艺的优化进一步提升了汽车齿轮用特殊钢的纯净度并减少其碳偏析程度，稳定齿轮钢窄淬透性带，满足汽车传动系统材料在向高承载能力、高精度、高可靠性发展趋势，提高国产汽车用齿轮钢在国际市场上的竞争力。

权利要求

1.一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于所述生产工艺包括转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→方坯连铸→缓冷，其中：转炉炼钢过程中：

转炉出钢钢包全程底吹氩气，强搅拌一段时间后改为软搅拌直至钢水进入LF精炼位；

当钢水中碳和磷的重量百分含量达到转炉终点要求时，开始在一定温度下出钢；转炉出钢至钢水总重量的二分之一时，加入石灰、合成精炼渣、顶渣改质剂和铝饼；

LF精炼过程中：

在一定氩气流量下向转炉出钢后的钢水中在线或在LF位喂入铝线后，调高氩气流量依次进行合金化操作和增碳操作；合金化和增碳操作完成后，降低氩气流量并全程严格控制氩气流量；取样分析钢水中铝的含量，并通过补喂铝线的方式使钢水中的铝达到一定的重量百分含量；通过向钢水中添加脱氧剂控制白渣精炼的时间以实现钢水脱氧的目的，取样前脱氧剂为铝粒，取样后脱氧剂为硅铁粉和碳粉；

RH真空脱气过程中：

向LF精炼后的钢水中喂入铝线和硅钙线后，在67Pa极限真空度下进行真空环流18～

25min，期间严格控制氩气流量，其中0～12min内氩气流量为1800L/min，12min之后氩气流量为1200L/min；真空环流结束后降低氩气流量开始对钢水软吹，软吹时氩气流量为50~

90L/min，以钢水不裸露，渣面微动为标准，所述软吹时间为20～30min；

方坯连铸过程中：

软吹后的钢水全程在氩气保护下进行浇注，对钢水采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的方式进行搅拌，浇注过程中连铸过热度为20～35℃，结晶器冷却水流量为2375～2425L/min；拉速为钢水过热度处于25 40℃的工作状态下0.75m/min；

~

所述齿轮用特殊钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.12～0.18%、Si：0.15～

0.35%、Mn：0.55～0.90%、P≤0.030%、S≤0.025%、Cr：0.85～1.25%、Mo：0.10～0.25%、Ni≤

0.25%、Cu≤0.30%、Al：0.020～0.040%，其余为Fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于转炉炼钢过程中所述底吹氩气强搅拌的流速和气压为400～600L/min、8.0～10.0bar，强搅拌时间为

15min；所述底吹氩气软搅拌的流速和气压为50 250L/min、1.0 4.0bar。

~ ~

3.根据权利要求1或2所述一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于转炉炼钢过程中所述达到转炉终点的碳的重量百分含量为0.05～0.07%，磷的重量百分含量为0.010%以下，所述出钢温度为1640～1660℃；所述石灰添加量为6～7Kg/t，合成精炼渣添加量为

2Kg/t，顶渣改质剂添加量为1Kg/t，铝饼添加量为1.2-1.5Kg/t。

4.根据权利要求3所述一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于LF精炼过程中所述在线或在LF位喂入铝线的量为300m，所述喂铝线过程中的氩气流量为120 200L/min；

~

所述合金化和增碳过程中的氩气流量为360～600L/min，所述合金化控制中各化学成分的重量百分含量控制标准为Si：0.17～0.35%、Mn：0.65～0.90%、P≤0.025%、S≤0.025%、Cr：

0.90～1.25%、Mo：0.15～0.25%、Ni≤0.25%、Cu≤0.20%；所述增碳控制中碳的重量百分含量控制标准为C：0.13～0.17%，所述增碳操作前保证钢水温度为1550℃。

5.根据权利要求4所述一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于LF精炼过程中所述取样分析钢水中铝的含量，当铝的重量百分含量为0.060%以下时，补喂铝线至铝的重量百分含量达到0.070%；所述全程严格控制氩气流量为合金化和增碳操作完成后至取样前氩气流量按120 200L/min控制，取样后按120 180L/min控制；所述白渣精炼的时间为20～~ ~

30min。

6.根据权利要求5所述一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于RH真空脱气过程中所述喂入铝线是使钢水中铝的重量百分含量达到0.040%，喂入硅钙线的量为2.5m/t。

7.根据权利要求6所述一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于方坯连铸过程中所述结晶器电磁搅拌参数为500A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌；所述末端电磁搅拌参数为400A/8.0Hz，搅拌方式采用连续式电磁搅拌。

说明书

一种汽车齿轮用特殊钢及其生产工艺

技术领域

[0001] 本发明属于特殊钢冶炼技术领域，具体涉及一种汽车齿轮用特殊钢及其生产工艺。

背景技术

[0002] 2016年我国汽车产、销突破2800万辆，连续8年全球第一，巨大的汽车需求量给汽车用钢带来了可观的市场，与此同时随着科技的进步，国内外汽车正向着运行平稳、舒适安全环保轻量化的方向发展，对汽车用钢品质要求也不断提高，齿轮是汽车重要核心的部件，起着传动机械的作用，在工作过程中受到多种应力作用，因此要求汽车齿轮用特殊钢具备高强韧性、疲劳强度及良好的均匀性。由于齿轮在加工过程中需要进行淬火处理，因此要求齿轮用特殊钢极高的化学成分均匀、较高的纯净度以及具备窄淬透性带，如何通过优化汽车齿轮用特殊钢的冶炼工艺使其化学成分更均匀，具有更高的纯净度以及具备窄淬透性带是特殊钢冶炼技术领域亟待解决的问题。

发明内容

[0003] 为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种汽车齿轮用特殊钢及其生产工艺。

[0004] 本发明技术方案：

[0005] 一种汽车齿轮用特殊钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.12～0.18％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.55～0.90％、P≤0.030％、S≤0.025％、Cr：0.85～1.25％、Mo：0.10～
0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.30％、Al：0.020～0.040％，其余为Fe及不可避免杂质。

[0006] 一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺包括转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→方坯连铸→缓冷，其中：

[0007] 转炉炼钢过程中：

[0008] 转炉出钢钢包全程底吹氩气，强搅拌一段时间后改为软搅拌直至钢水进入LF精炼位；当钢水中碳和磷的重量百分含量达到转炉终点要求时，开始在一定温度下出钢；转炉出钢至钢水总重量的二分之一时，加入石灰、合成精炼渣、顶渣改质剂和铝饼；

[0009] LF精炼过程中：

[0010] 在一定氩气流量下向转炉出钢后的钢水中在线或在LF位喂入铝线后，调高氩气流量依次进行合金化操作和增碳操作；合金化和增碳操作完成后，降低氩气流量并全程严格控制氩气流量；取样分析钢水中铝的含量，并通过补喂铝线的方式使钢水中的铝达到一定的重量百分含量；通过向钢水中添加脱氧剂控制白渣精炼的时间以实现钢水脱氧的目的，取样前脱氧剂为铝粒，取样后脱氧剂为硅铁粉和碳粉；

[0011] RH真空脱气过程中：

[0012] 向LF精炼后的钢水中喂入铝线和硅钙线后，在一定极限真空度下进行真空环流一定时间，期间严格控制氩气流量；真空环流结束后降低氩气流量开始对钢水软吹一定时间；

[0013] 方坯连铸过程中：

[0014] 软吹后的钢水全程在氩气保护下进行浇注，对钢水采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的方式进行搅拌，浇注过程中控制一定的连铸过热度，结晶器冷却水流量和拉速。

[0015] 进一步的，转炉炼钢过程中所述底吹氩气强搅拌的流速和气压为400～600L/min、8.0～10.0bar，强搅拌时间为15min；所述底吹氩气弱搅拌的流速和气压为50～250L/min、
1.0～4.0bar。

[0016] 进一步的，转炉炼钢过程中所述达到转炉终点的碳的重量百分含量为0.05～0.07％，磷的重量百分含量为0.010％以下，所述出钢温度为1640～1660℃；所述石灰添加量为6～7Kg/t，合成精炼渣添加量为2Kg/t，顶渣改质剂添加量为1Kg/t，铝饼添加量为1.2-
1.5Kg/t。

[0017] 进一步的，LF精炼过程中所述在线或在LF位喂入铝线的量为300m，所述喂铝线过程中的氩气流量为120～200L/min；所述合金化和增碳过程中的氩气流量为360～600L/min，所述合金化控制中各化学成分的重量百分含量控制标准为Si：0.17～0.35％、Mn：0.65～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr：0.90～1.25％、Mo：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％；所述增碳控制中碳的重量百分含量控制标准为C：0.13～0.17％，所述增碳操作前保证钢水温度为1550℃。

[0018] 进一步的，LF精炼过程中所述取样分析钢水中铝的含量，当铝的重量百分含量为0.060％以下时，补喂铝线至铝的重量百分含量达到0.070％；所述全程严格控制氩气流量为合金化和增碳操作完成后至取样前氩气流量按120～200L/min控制，取样后按120～
180L/min控制；所述白渣精炼的时间为20～30min。

[0019] 进一步的，RH真空脱气过程中所述喂入铝线是使钢水中铝的重量百分含量达到0.040％，喂入硅钙线的量为2.5m/t。

[0020] 进一步的，RH真空脱气过程中所述极限真空度为67Pa，所述真空环流时间为18～25min，其中0～12min内氩气流量为1800L/min，12min之后氩气流量为1200L/min，所述软吹时氩气流量为50～90L/min，以钢水不裸露，渣面微动为标准，所述软吹时间为20～30min。

[0021] 进一步的，方坯连铸过程中所述结晶器电磁搅拌参数为500A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌；所述末端电磁搅拌参数为400A/8.0Hz，搅拌方式采用连续式电磁搅拌。

[0022] 进一步的，方坯连铸过程中所述连铸过热度为20～35℃，所述结晶器冷却水流量为2375～2425L/min；所述拉速为钢水过热度处于25～40℃的工作状态下0.75m/min。

[0023] 本发明有益效果：

[0024] 一、本发明通过对LF精炼过程中脱氧方式的调整、RH真空脱气过程中的底吹氩气流量的变化控制和软吹时间的调整进一步减少了钢水中的夹杂物，提升了钢水纯净度，进而提高了汽车钢零部件的疲劳寿命；

[0025] 二、本发明通过对方坯连铸过程中电磁搅拌方式的调整、结晶器冷却水流量、过热度的控制范围和拉速的工艺参数的调整有效提高了钢坯中化学成分的均匀性，降低成品轧材碳偏析指数，进而稳定了汽车齿轮用特殊钢的窄淬透性带宽；

[0026] 三、本发明通过提升汽车齿轮用特殊钢的纯净度以及控制其碳偏析，稳定齿轮钢窄淬透性带，满足汽车传动系统材料在向高承载能力、高精度、高可靠性发展趋势，提高国产汽车用齿轮钢在国际市场上的竞争力。

附图说明

[0027] 图1为连铸方坯横剖面料段截取方法示意图；

[0028] 图2为连铸方坯横剖面料段碳偏析检测的取样标准示意图；

[0029] 图3为成品棒材横剖面碳偏析检测的取样标准示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例一种汽车齿轮用特殊钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.12～0.18％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.55～0.90％、P≤0.030％、S≤0.025％、Cr：0.85～1.25％、Mo：0.10～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.30％、Al：0.020～0.040％，其余为Fe及不可避免杂质。

[0033] 本实施例一种汽车齿轮用特殊钢的生产工艺包括转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→方坯连铸→缓冷，其中：

[0034] 转炉炼钢过程中：

[0035] 转炉出钢钢包全程底吹氩气，强搅拌一段时间后改为软搅拌直至钢水进入LF精炼位；当钢水中碳和磷的重量百分含量达到转炉终点要求时，开始在一定温度下出钢；转炉出钢至钢水总重量的二分之一时，加入石灰、合成精炼渣、顶渣改质剂和铝饼；

[0036] LF精炼过程中：

[0037] 在一定氩气流量下向转炉出钢后的钢水中在线或在LF位喂入铝线后，调高氩气流量依次进行合金化操作和增碳操作；合金化和增碳操作完成后，降低氩气流量并全程严格控制氩气流量；取样分析钢水中铝的含量，并通过补喂铝线的方式使钢水中的铝达到一定的重量百分含量；通过向钢水中添加脱氧剂控制白渣精炼的时间以实现钢水脱氧的目的，取样前脱氧剂为铝粒，取样后脱氧剂为硅铁粉和碳粉；

[0038] RH真空脱气过程中：

[0039] 向LF精炼后的钢水中喂入铝线和硅钙线后，在一定极限真空度下进行真空环流一定时间，期间严格控制氩气流量；真空环流结束后降低氩气流量开始对钢水软吹一定时间；

[0040] 方坯连铸过程中：

[0041] 软吹后的钢水全程在氩气保护下进行浇注，对钢水采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的方式进行搅拌，浇注过程中控制一定的连铸过热度，结晶器冷却水流量和拉速。

[0042] 实施例2

[0043] 本实施例提供的高品质汽车齿轮用特殊钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.12～0.18％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.55～0.90％、P≤0.030％、S≤0.025％、Cr：0.85～
1.25％、Mo：0.10～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.30％、Al：0.020～0.040％，其余为Fe及不可避免杂质。

[0044] 本实施例提供的高品质汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于所述生产工艺包括转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→方坯连铸→缓冷，其中：

[0045] 转炉炼钢过程中：

[0046] 转炉冶炼钢铁料采用总重量为100t的铁水和优质废钢，转炉出钢钢包全程底吹氩气，采用氩气流量为400～600L/min，气压为8.0～10.0bar进行强搅拌，强搅拌15min后改为氩气流量50～250L/min、1.0～4.0bar进行软搅拌直至钢水进入LF精炼位；当钢水中碳的重量百分含量为0.05～0.07％，磷的重量百分含量为0.010％以下即达到转炉炼钢终点，在1640～1660℃温度下开始出钢；转炉出钢50t时按石灰添加量6～7Kg/t，合成精炼渣添加量
2Kg/t，顶渣改质剂添加量1Kg/t，铝饼添加量1.2-1.5Kg/t向钢水中加入石灰、合成精炼渣、顶渣改质剂和铝饼，利用出钢时钢水的冲击使上述添加的物质与钢水混合均匀；

[0047] LF精炼过程中：

[0048] 向转炉出钢后的钢水中在线或在LF位喂入铝线300m，此时氩气流量为120～200L/min，完成喂入铝线的操作后将氩气流量调高至360～600L/min，依次进行合金化操作和增碳操作，合金化控制中各化学成分的重量百分含量控制标准为Si：0.17～0.35％、Mn：0.65～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr：0.90～1.25％、Mo：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％，增碳控制中碳的重量百分含量控制标准为C：0.13～0.17％，增碳操作前保证钢水温度为1550℃；合金化和增碳操作完成后，降低氩气流量至120～200L/min；取样分析钢水中铝的含量，当铝的重量百分含量为0.060％以下时，补喂铝线至铝的重量百分含量达到0.070％；取样后按120～180L/min控制氩气流量，通过向钢水中添加脱氧剂控制白渣精炼时间为20～30min以实现钢水脱氧的目的，取样前脱氧剂为铝粒，取样后脱氧剂为硅铁粉和碳粉；

[0049] 在LF精炼过程中通过观察钢包内钢水裸露液面的直径大小调整氩气流量，钢包内钢水裸露液面的直径标准是100～200mm，面积过大则适当降低氩气流量避免钢水与空气接触过多生成新的夹杂物，面积过小则适当提高氩气流量保证氩气搅拌效果；

[0050] RH真空脱气过程中：

[0051] 向LF精炼后的钢水中喂入铝线使钢水中铝的重量百分含量达到0.040％，喂入硅钙线的量为2.5m/t；喂入铝线和硅钙线的操作完成后，在67Pa极限真空度下进行真空环流18～25min，其中0～12min内氩气流量为1800L/min，12min之后氩气流量为1200L/min；真空环流结束后将氩气流量降至50～90L/min开始对钢水进行软吹，以钢水不裸露，渣面微动为标准，软吹时间为20～30min；

[0052] 方坯连铸过程中：

[0053] 软吹后钢水全程在氩气保护下进行浇注，对钢水采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的方式进行搅拌，结晶器电磁搅拌参数为500A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌，末端电磁搅拌参数为400A/8.0Hz，搅拌方式采用连续式电磁搅拌；浇注过程中控制连铸过热度为20～35℃，结晶器冷却水流量为2375～2425L/min；拉速为钢水过热度处于25～40℃的工作状态下0.75m/min。

[0054] 制得的连铸方坯横剖面尺寸为250mm×280mm，后将连铸坯及时入缓冷坑缓冷，缓冷时间为48h。

[0055] 实施例3

[0056] 本实施例提供的高品质汽车齿轮用特殊钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.12～0.18％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.55～0.90％、P≤0.030％、S≤0.025％、Cr：0.85～
1.25％、Mo：0.10～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.30％、Al：0.020～0.040％，其余为Fe及不可避免杂质。

[0057] 本实施例提供的高品质汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于所述生产工艺包括转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→方坯连铸→缓冷，其中：

[0058] 转炉炼钢过程中：

[0059] 转炉冶炼钢铁料采用总重量为100t的铁水和优质废钢，转炉出钢钢包全程底吹氩气，采用氩气流量为500L/min，气压为9.0bar进行强搅拌，强搅拌15min后改为氩气流量200L/min、3.0bar进行软搅拌直至钢水进入LF精炼位；当钢水中碳的重量百分含量为
0.06％，磷的重量百分含量为0.010％以下即达到转炉炼钢终点，在1650℃温度下开始出钢；转炉出钢50t时按石灰添加量7Kg/t，合成精炼渣添加量2Kg/t，顶渣改质剂添加量1Kg/t，铝饼添加量1.3Kg/t向钢水中加入石灰、合成精炼渣、顶渣改质剂和铝饼；

[0060] LF精炼过程中：

[0061] 向转炉出钢后的钢水中在线或在LF位喂入铝线300m，此时氩气流量为150L/min，完成喂入铝线的操作后将氩气流量调高至450L/min，依次进行合金化操作和增碳操作，合金化控制中各化学成分的重量百分含量控制标准为Si：0.17～0.35％、Mn：0.65～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr：0.90～1.25％、Mo：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％，增碳控制中碳的重量百分含量控制标准为C：0.13～0.17％，增碳操作前保证钢水温度为1550℃；合金化和增碳操作完成后，降低氩气流量至180L/min；取样分析钢水中铝的含量，当铝的重量百分含量为0.060％以下时，补喂铝线至铝的重量百分含量达到0.070％；取样后按160L/min控制氩气流量，通过向钢水中添加脱氧剂控制白渣精炼时间为25min以实现钢水脱氧的目的，取样前脱氧剂为铝粒，取样后脱氧剂为硅铁粉和碳粉；

[0062] 在LF精炼过程中通过观察钢包内钢水裸露液面的直径大小调整氩气流量，钢包内钢水裸露液面的直径标准是100～200mm，面积过大则适当降低氩气流量，面积过小则适当提高氩气流量；

[0063] RH真空脱气过程中：

[0064] 向LF精炼后的钢水中喂入铝线使钢水中铝的重量百分含量达到0.040％，喂入硅钙线的量为2.5m/t；喂入铝线和硅钙线的操作完成后，在67Pa极限真空度下进行真空环流20min，其中0～12min内氩气流量为1800L/min，12min之后氩气流量为1200L/min；真空环流结束后将氩气流量降至70L/min开始对钢水进行软吹，以钢水不裸露，渣面微动为标准，软吹时间为25min；

[0065] 方坯连铸过程中：

[0066] 软吹后钢水全程在氩气保护下进行浇注，对钢水采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的方式进行搅拌，结晶器电磁搅拌参数为500A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌，末端电磁搅拌参数为400A/8.0Hz，搅拌方式采用连续式电磁搅拌；浇注过程中控制连铸过热度为30℃，结晶器冷却水流量为2400L/min；拉速为钢水过热度处于30℃的工作状态下0.75m/min。

[0067] 完成方坯连铸后将连铸坯及时入缓冷坑缓冷，缓冷时间为48h。

[0068] 实施例4

[0069] 本实施例提供的高品质汽车齿轮用特殊钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.12～0.18％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.55～0.90％、P≤0.030％、S≤0.025％、Cr：0.85～
1.25％、Mo：0.10～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.30％、Al：0.020～0.040％，其余为Fe及不可避免杂质。

[0070] 本实施例提供的高品质汽车齿轮用特殊钢的生产工艺，其特征在于所述生产工艺包括转炉炼钢→LF精炼→RH真空脱气→方坯连铸→缓冷，其中：

[0071] 转炉炼钢过程中：

[0072] 转炉冶炼钢铁料采用总重量为100t的铁水和优质废钢，转炉出钢钢包全程底吹氩气，采用氩气流量为550L/min，气压为9.0bar进行强搅拌，强搅拌15min后改为氩气流量150L/min、3.0bar进行软搅拌直至钢水进入LF精炼位；当钢水中碳的重量百分含量为
0.05％，磷的重量百分含量为0.010％以下即达到转炉炼钢终点，在1660℃温度下开始出钢；转炉出钢50t时按石灰添加量6Kg/t，合成精炼渣添加量2Kg/t，顶渣改质剂添加量1Kg/t，铝饼添加量1.3Kg/t向钢水中加入石灰、合成精炼渣、顶渣改质剂和铝饼；

[0073] LF精炼过程中：

[0074] 向转炉出钢后的钢水中在线或在LF位喂入铝线300m，此时氩气流量为160L/min，完成喂入铝线的操作后将氩气流量调高至480L/min，依次进行合金化操作和增碳操作，合金化控制中各化学成分的重量百分含量控制标准为Si：0.17～0.35％、Mn：0.65～0.90％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr：0.90～1.25％、Mo：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％，增碳控制中碳的重量百分含量控制标准为C：0.13～0.17％，增碳操作前保证钢水温度为1550℃；合金化和增碳操作完成后，降低氩气流量至160L/min；取样分析钢水中铝的含量，当铝的重量百分含量为0.060％以下时，补喂铝线至铝的重量百分含量达到0.070％；取样后按140L/min控制氩气流量，通过向钢水中添加脱氧剂控制白渣精炼时间为20min以实现钢水脱氧的目的，取样前脱氧剂为铝粒，取样后脱氧剂为硅铁粉和碳粉；

[0075] 在LF精炼过程中通过观察钢包内钢水裸露液面的直径大小调整氩气流量，钢包内钢水裸露液面的直径标准是100～200mm，面积过大则适当降低氩气流量，面积过小则适当提高氩气流量；

[0076] RH真空脱气过程中：

[0077] 向LF精炼后的钢水中喂入铝线使钢水中铝的重量百分含量达到0.040％，喂入硅钙线的量为2.5m/t；喂入铝线和硅钙线的操作完成后，在67Pa极限真空度下进行真空环流18min，其中0～12min内氩气流量为1800L/min，12min之后氩气流量为1200L/min；真空环流结束后将氩气流量降至80L/min开始对钢水进行软吹，以钢水不裸露，渣面微动为标准，软吹时间为20min；

[0078] 方坯连铸过程中：

[0079] 软吹后钢水全程在氩气保护下进行浇注，对钢水采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的方式进行搅拌，结晶器电磁搅拌参数为500A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌，末端电磁搅拌参数为400A/8.0Hz，搅拌方式采用连续式电磁搅拌；浇注过程中控制连铸过热度为32℃，结晶器冷却水流量为2400L/min；拉速为钢水过热度处于32℃的工作状态下0.75m/min。

[0080] 完成方坯连铸后将连铸坯及时入缓冷坑缓冷，缓冷时间为48h。

[0081] 对比例1

[0082] 本对比例与实施例2的区别仅在于，对比例1在RH真空脱气过程中，真空脱气前不喂铝线，仅喂1.5m/t的硅钙线，在67Pa极限真空度下进行真空环流18min，其中18min内氩气流量始终保持1800L/min，软吹时间为18min；

[0083] 对比例1在方坯连铸过程中，结晶器电磁搅拌参数为400/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌，末端电磁搅拌参数为320A/8.0Hz，搅拌方式连续式电磁搅拌；结晶器冷却水流量为2275～2325L/min，拉速为在25～40℃工作状态下0.68m/min。

[0084] 对比例2

[0085] 本对比例与实施例2的区别仅在于，对比例2在LF精炼过程中全程使用铝粒作为脱氧剂，RH真空脱气前不喂铝线和硅钙线，在67Pa极限真空度下进行真空环流15min，其中15min内氩气流量始终保持1200L/min，软吹时间为15min；

[0086] 对比例2在方坯连铸过程中，结晶器电磁搅拌参数为280/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌，末端电磁搅拌参数为220A/8.0Hz，搅拌方式连续式电磁搅拌；结晶器冷却水流量为2275L～2325/min，拉速为在20～45℃工作状态下0.65m/min。

[0087] 检测实验一、连铸方坯碳偏析检测

[0088] 实施例2、对比例1、对比例2制得的横剖面尺寸为250mm×280mm的连铸方坯按图1所示方法切取厚度为30mm的横剖面料段，按图2所示连铸方坯横剖面料段碳偏析检测的取样标准，将横剖面分成5行×6列共30个检测取样点，用直径为6mm的钻头在各检测取样点上钻取钢屑，采用钻沫化学分析法对各检测取样点钻取的钢屑进行碳偏析检测。

[0089] 实施例2制得的连铸方坯测得的碳偏析范围为0.125～0.166％，偏差范围为0.04％(±0.02％)，实施例2制得的连铸方坯具体各检测取样点碳偏析数值如表1所示：

[0090] 表1

[0091]

[0092] 实施例2、对比例1、对比例2制得的连铸方坯测得的碳偏析数值如表2所示：

[0093] 表2

[0094]测试项 实施例2 对比例1 对比例2
碳偏析范围(％) 0.125～0.166 0.118～0.172 0.113～0.190
偏差范围(％) 0.04(±0.02) 0.06(±0.03) 0.08(±0.04)

[0095] 检测实验二、成品棒材碳偏析检测

[0096] 将实施例1、对比例2和对比例3制得的连铸方坯轧制成棒材，如图3所示的成品棒材横剖面碳偏析检测的取样标准，在棒材圆心处，距离圆心二分之一处和距离圆心四分之一设置三个测试取样点，用直径为6mm的钻头在各检测取样点上钻取钢屑，采用钻沫化学分析法对各检测取样点钻取的钢屑进行碳偏析检测。

[0097] 由实施例2制得的连铸方坯轧制的棒材的碳偏析范围为0.13～0.15％，批量生产此成品棒材的碳偏析范围为0.02％(±0.01％)，实施例2制得的连铸方坯轧制的棒材的碳偏析范围如表3所示：

[0098] 表3

[0099]

[0100] 实施例2、对比例1、对比例2制得的连铸方坯轧制的棒材的碳偏析数值如表4所示：

[0101] 表4

[0102]测试项 实施例2 对比例1 对比例2
碳偏析范围(％) 0.13～0.15 0.13～0.17 0.12～0.18
偏差范围(％) 0.02(±0.01) 0.04(±0.02) 0.06(±0.03)

[0103] 检测试验三、非金属夹杂物检验

[0104] 在实施例2、对比例1和对比例2制得的连铸方坯轧制成的棒材上取样，按ASTME45A法评定进行刚才中非金属夹杂物检验，检测结果如表5所示：

[0105] 表5

[0106]

[0107] 由检测试验一、检测试验二和检测试验三的检测结果可以看出，由实施例2的冶炼过程制备的连铸方坯和成品棒材的碳偏析范围最小，且非金属夹杂物等级范围最低，说明本发明提供的高品质汽车齿轮用特殊钢的生产工艺生产的特殊钢成分均匀、纯净度高、质量稳定。

[0108] 原因在于本发明实施例2在RH真空脱气前喂硅钙线2.5m/t，对比例1仅喂硅钙线1.5m/t，而对比例3没有喂硅钙线，喂硅钙线的目的是使钢中的夹杂物变性，特别是铝脱氧钢，钢水中存在大量Al2O3固相夹杂物，在浇注过程中可能堵塞中间包水口，钢水经钙处理后，Al2O3固相夹杂物会被转化为低熔点CaAlO3液相夹杂，会很快聚集和排除，达到更好的钢水净化效果。

[0109] 本发明实施例2在RH真空脱气过程中的底吹氩气流量和软吹时间均高于对比例1和对比例2，这说明本发明设定的压气流量和软吹时间能更充分的带动钢水中的夹杂物上浮；而如果采用比本发明实施例2更高的氩气流量和软吹时间会造成易卷渣、吸气的现象，使钢水表面的夹杂物再次被卷入钢水中，软吹时间过长也会造成钢水裸露的部分与空气接触增多，易被氧化，重新生成夹杂物，因此本发明在RH真空脱气过程中的氩气流量和软吹时间能更好的起到减少钢水中的夹杂物、提升钢水纯净度的效果；

[0110] 对比例2在LF精炼过程中全程使用铝粒作为脱氧剂，没有使用硅铁粉和碳粉作为脱氧剂，无法达到本发明实施例2在取样前使用铝粒作为脱氧剂，取样后使用硅铁粉和碳粉作为脱氧剂迅速脱氧，成白渣快，脱氧效率高、后期保持气氛、减少钢种Al2O3夹杂物和钢水纯净度高的效果。

[0111] 本发明实施例2在方坯连铸过程中，结晶器电磁搅拌参数和末端电磁搅拌参数都高于对比例1和对比例2，由于更强的电磁力场对分散于钢水中的非金属颗粒夹杂物产生了更大的力的作用，使非金属颗粒被推斥而从钢水中分离，同时还可以改善铸坯凝固阻止，减轻中心偏析及中心疏松等内部缺陷；但更高的搅拌参数会使钢水由于漩涡作用而卷入弯月面的夹杂物直接被凝固壳捕获，很难排除。因此本发明在方坯连铸过程中设定的结晶器电磁搅拌参数和末端电磁搅拌参数的冶炼效果最佳。

[0112] 本发明实施例2通过结晶器冷却水流量、过热度和拉速工艺参数的合理匹配，使整罐钢水在方坯连铸过程中凝固地更加均匀充分，从而更好的降低了连铸方坯在纵向成分上的碳偏析范围，进而稳定了汽车齿轮用特殊钢的窄淬透性带宽；而如果拉速过快，会造成铸坯的中心疏松、缩孔和偏析缺陷，因此本发明设定的结晶器冷却水流量、过热度和拉速的冶炼效果最佳。