一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织的控制方法

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，具体包括以下步骤：低拉速浇注；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，实现降低柱状晶区和中心等轴晶区交界处成分偏析和夹杂聚集对产品质量的影响。

权利要求

1.一种齿轮钢矩形坯内部凝固组织的控制方法，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，所述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；且控制二次冷却比水量0.30～0.35L/Kg；并且，弱化结晶器电搅功效，控制结晶器电搅运行电流强度50～100A，频率2～3Hz，强化末端电搅功效，所述强化末端电搅功效模式为：控制末端电搅运行电流强度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

[0001] 本发明涉及连续浇铸领域，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

[0002] 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、苛刻，包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。

[0003] 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分偏析和夹杂聚集。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，实现降低柱状晶区和中心等轴晶区交界处成分偏析和夹杂聚集，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

[0004] 本发明的目的是针对以上齿轮钢成分偏析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。

[0005] 为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

[0006] 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：

[0007] 低拉速浇注：控制拉坯速度0.50～1.05m/min；并且，

[0008] 扇形段采用中强二次冷却控制；并且，

[0009] 弱化结晶器电搅功效，强化末端电搅功效。

[0010] 根据本发明所述的控制方法，其中，所述各步骤同时在矩形坯连铸过程中进行。

[0011] 根据本发明所述的控制方法，其中，步骤1)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；此步骤的优点为：在保证铸坯质量的合理拉速范围
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。

[0012] 根据本发明所述的控制方法，其中，步骤2)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；且控制二次冷却比水量
0.30～0.35L/Kg；此步骤的优点为：在保证铸坯质量的合理冷却制度范围内，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。

[0013] 根据本发明所述的控制方法，其中，步骤3)所述弱化结晶器电搅功效具体优选为：控制结晶器电搅运行电流强度50～100A，频率2～3Hz；所述强化末端电搅功效具体优选为：
控制末端电搅运行电流强度300～400A，频率12～13Hz；此步骤的优点为：在保证铸坯质量
的合理电搅搅拌范围内，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；强化末端电搅功效降低铸坯中心偏析。

[0014] 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，降低铸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，实现降低柱状晶区和中心等轴晶区交界处成分偏析
和夹杂聚集对产品质量的影响。

[0015] 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，实现降低柱状晶区和中心等轴晶区交界处成分偏析和夹杂聚集对产品质
量的影响。

具体实施方式

[0016] 为了使本技术领域的人员更好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
动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

[0017] 实施例一

[0018] 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步骤：

[0019] 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，

[0020] 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；控制二次冷却比水量0.30L/Kg；并且，

[0021] 弱化结晶器电搅功效，强化末端电搅功效模式；结晶器电搅运行电流强度80A，频率2Hz；末端电搅运行电流强度380A，频率13Hz。

[0022] 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％。

[0023] 实施例二

[0024] 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步骤：

[0025] 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，

[0026] 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；控制二次冷却比水量0.34L/Kg；并且

[0027] 弱化结晶器电搅功效，强化末端电搅功效模式；结晶器电搅运行电流强度80A，频率2Hz；末端电搅运行电流强度380A，频率13Hz。

[0028] 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％。

[0029] 实施例三

[0030] 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步骤：

[0031] 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，

[0032] 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；控制二次冷却比水量0.30L/Kg；并且，

[0033] 弱化结晶器电搅功效，强化末端电搅功效模式；结晶器电搅运行电流强度60A，频率2Hz；末端电搅运行电流强度350A，频率13Hz。

[0034] 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％。

[0035] 实施例四

[0036] 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步骤：

[0037] 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

[0038] 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；控制二次冷却比水量0.32L/Kg；并且，

[0039] 弱化结晶器电搅功效，强化末端电搅功效模式；结晶器电搅运行电流强度50A，频率2Hz；末端电搅运行电流强度400A，频率13Hz。

[0040] 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％。

[0041] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明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范围，其均应涵盖在本发明
的权利要求范围当中。