本发明属于齿轮钢生产技术领域，具体涉及一种提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺。
背景技术：
22crmoh是目前国内cr-mo系齿轮钢中需求量较大的钢种之一，主要用于加工制作各类重载齿轮；齿轮钢22crmoh需要具备良好的加工性和使用性，加工性是指材料易于加工成齿轮，使用性是指齿轮工作状态啮合精度高、噪音低、疲劳寿命高。
由于22crmoh化学成分中含有较高的mn、cr、mo元素，淬透性高，热轧圆钢生产工序各环节较难控制，使得热轧圆钢易于形成贝氏体、马氏体等硬相组织，导致圆钢硬度升高，最高可达290-320hbw，同时由于mn、cr、mo元素易于偏聚，导致圆钢硬度不均匀，同一圆钢横截面硬度波动高达40-55hbw。22crmoh热轧圆钢硬度高且波动大造成用户对圆钢剪切下料困难、剪切过程易损坏剪刃、剪切后的料节端面易出现开裂而使工件报废，用户需要先对22crmoh热轧圆钢进行退火处理降低圆钢硬度，然后才能正常剪切下料加工使用，大大增加了用户加工制造成本。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，可为用户免去退火工序，满足用户直接剪切下料的加工使用需求。
本发明所采用的技术方案为：
提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，包括转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸、铸坯加热、轧制和冷却工序；所述铸坯加热工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，加热段温度控制在1170～1200℃，均热段温度控制在1180～1200℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，加热段温度控制在1140～1170℃，均热段温度控制在1160～1180℃。
上述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，所述轧制工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，开轧温度控制在1050～1080℃，终轧温度控制在930～960℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，开轧温度控制在1020～1050℃，终轧温度控制在900～930℃。
上述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，所述冷却工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于480℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于450℃；圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷不低于12小时。
上述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，所述铸坯加热工序：同一根铸坯温差不大于30℃，在炉总时间不低于120min。
上述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，所述转炉冶炼工序：控制终点成分碳为0.08-0.12wt%，控制终点成分磷≤0.015wt%；
所述lf精炼工序白渣保持时间15～30分钟；
所述rh精炼工序真空度在60pa及以下，纯脱气时间10～15min，软吹时间10～15min。
上述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，所述连铸坯化学成分的重量百分含量分别为：c0.20％～0.23％、si0.20％～0.26％、mn0.70％～0.80％、cr1.00％～1.10％、mo0.35％～0.45％、s≤0.010％、p≤0.020％、als0.015％～0.030％、ca0.0015％～0.0030％、ni≤0.03％、b≤0.0006％、o≤0.0015％、n≤0.0060％，余量为fe和不可避免的杂质。
上述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，所述连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，采用低过热度浇铸，连浇包钢水温度1520～1540℃；拉速控制在1.10±0.1m/min；二冷比水量控制在0.48±0.03l/kg；开启结晶器电磁搅拌，电流350±10a、频率3.0±0.3hz；开启末端电磁搅拌，电流250±10a、频率8.0±0.3hz，铸坯下线避风堆冷不少于12小时。
齿轮钢22crmoh钢液在凝固过程以树枝方式长大，由于选分结晶导致枝晶干和枝晶间化学成分不均匀，枝晶间会形成mn、cr、mo元素不同程度的偏聚，造成了铸坯内部化学成分的不均匀分布，这种铸坯中化学成分不均匀性若在后续的加热过程中得不到改善，会造成最终圆钢内部存在严重的成分偏析，导致圆钢硬度升高且圆钢横端面硬度不均匀。为了改善22crmoh铸坯mn、cr、mo元素偏析，结合200mm×200mm铸坯坯型尺寸，铸坯采用高温加热使mn、cr、mo偏析元素进行充分扩散，从而提高铸坯化学成分的均匀性。轧制过程采用合适的轧制温度以充分细化晶粒，进一步改善元素偏析。由于齿轮钢22crmoh具有很好的淬透性，轧制后圆钢内部会形成不同程度的贝氏体、马氏体组织，造成圆钢硬度升高，因此圆钢轧后需控制合适的缓冷温度对圆钢下铺上盖热钢避风堆冷，使圆钢硬度得到降低并均匀化，从而满足用户加工使用要求。
针对大规格圆钢轧制节奏快、轧制时间短、冷却速率慢，而小规格圆钢轧制节奏慢、轧制时间长、冷却速率快的特点，本发明通过分规格设计不同的铸坯加热工艺、轧制工艺、缓冷工艺，使规格与加热工艺、轧制工艺、缓冷工艺形成了动态匹配，保证了最终热轧态圆钢硬度满足用户加工使用需求。具体参数控制如下，铸坯加热工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，加热段温度控制在1170～1200℃，均热段温度控制在1180～1200℃；生产φ71mm～φ90mm规格加热段温度控制在1140～1170℃，均热段温度控制在1160～1180℃，同一根铸坯温差不大于30℃，在炉总时间不低于120min；铸坯轧制工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，开轧温度控制在1050～1080℃，终轧温度控制在930～960℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，开轧温度控制在1020～1050℃，终轧温度控制在900～930℃；生产φ50mm～φ70mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于480℃，生产φ71mm～φ90mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于450℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷不低于12小时。
本发明根据22crmoh钢种特性，加热轧制工艺方面，考虑圆钢规格效应，不同规格采用不同的加热工艺和终轧温度，设计了与圆钢规格相匹配的铸坯加热工艺和终轧温度，进一步改善了化学成分偏析，为圆钢硬度稳定性创造了必要条件；缓冷工艺方面，考虑圆钢规格效应，不同规格采用不同的缓冷温度控制，保证圆钢最终获得满足用户加工使用的硬度范围；同时，本发明从生产各工序全面系统进行控制，建立了化学成分控制、冶炼工艺控制、连铸工艺控制、加热轧制工艺控制、缓冷工艺控制五位一体的协调匹配性控制。化学成分方面主要是对影响硬度的主元素c、mn、cr、mo含量进行了窄范围设计与控制，同时加严了影响硬度波动的残余元素ni、b含量控制；冶炼工艺方面主要是保证软吹时间，充分均匀化学成分，同时加严了有害元素p、o的控制；连铸工艺方面通过过热度、拉速、双电搅、二冷等工艺协调配合，有效减轻了铸坯中各元素的偏析，保证了铸坯内在的均质化，为圆钢硬度的稳定性奠定了基础。
本发明所采用的化学成分控制、冶炼工艺控制、连铸工艺控制、加热轧制工艺控制、缓冷工艺控制形成了高匹配性衔接，有效保证了圆钢硬度，因而取消了热轧圆钢下线入缓冷坑缓冷工序、同时压减了铸坯避风堆垛缓冷时间、圆钢避风堆垛缓冷时间，这些都大大降低了生产制造成本。本发明可实现φ50mm～φ90mm热轧态齿轮钢22crmoh具有硬度适中、硬度均质化程度高等特点，可为用户免去退火工序，满足用户直接剪切下料加工使用需求。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明铸坯端面尺寸200mm×200mm，生产的规格为φ50mm～φ90mm的齿轮钢22crmoh具有硬度适中、硬度均匀性好等特点，热轧态圆钢硬度200-240hbw，同批次圆钢硬度最大离散值不大于15hbw，可为用户免去退火工序，满足用户直接剪切下料加工使用需求，大大降低了用户加工成本。
具体实施方式
本发明一种提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，齿轮钢化学成分的重量百分含量分别为：c0.20％～0.23％、si0.20％～0.26％、mn0.70％～0.80％、cr1.00％～1.10％、mo0.35％～0.45％、s≤0.010％、p≤0.020％、als0.015％～0.030％、ca0.0015％～0.0030％、ni≤0.03％、b≤0.0006％、o≤0.0015％、n≤0.0060％，余量为fe和不可避免的杂质。
转炉冶炼工序控制终点成分碳为0.08-0.12wt%，控制终点成分磷≤0.015wt%；lf精炼工序白渣保持时间15～30分钟；rh精炼工序真空度在60pa及以下，纯脱气时间10～15min，软吹时间10～15min。
连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，采用低过热度浇铸，连浇包钢水温度1520～1540℃；拉速控制在1.10±0.1m/min；二冷比水量控制在0.48±0.03l/kg；开启结晶器电磁搅拌，电流350±10a、频率3.0±0.3hz；开启末端电磁搅拌，电流250±10a、频率8.0±0.3hz，铸坯下线避风堆冷不少于12小时。
铸坯端面尺寸为200mm×200mm，铸坯加热工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，加热段温度控制在1170～1200℃，均热段温度控制在1180～1200℃；生产φ71mm～φ90mm规格加热段温度控制在1140～1170℃，均热段温度控制在1160～1180℃，同一根铸坯温差不大于30℃，在炉总时间不低于120min；铸坯轧制工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，开轧温度控制在1050～1080℃，终轧温度控制在930～960℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，开轧温度控制在1020～1050℃，终轧温度控制在900～930℃；生产φ50mm～φ70mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于480℃，生产φ71mm～φ90mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于450℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷不低于12小时。
以下通过具体实施例对本发明做进一步详细的说明：
实施例1：生产φ50mm齿轮钢22crmoh，首先经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸工序得到200mm×200mm合格铸坯。铸坯化学成分的重量百分含量为：c0.20％、si0.22％、mn0.70％、cr1.05％、mo0.36％、s0.003％、p0.016％、als0.018％、ca0.0016％、ni0.03％、b0.0004％、o0.0010％、n0.0036％，余量为fe和不可避免的杂质。转炉冶炼工序控制终点成分碳为0.10wt%，控制终点成分磷0.013wt%；lf精炼工序白渣保持时间16分钟；rh精炼工序真空度在36pa，纯脱气时间11min，软吹时间13min。连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，连浇包钢水温度1523℃；拉速1.10m/min；二冷比水量控制在0.48/kg；结晶器电磁搅拌电流350a、频率3.0hz；末端电磁搅拌电流260a、频率8.0hz，铸坯下线避风堆冷12小时。
铸坯在加热炉加热，依次经过除鳞、轧制、剪切、收集、打捆、堆垛缓冷等工序。加热段温度1170～1200℃，均热段温度1180～1200℃，同一根铸坯温差26℃，在炉总时间120min；铸坯出加热炉除鳞水压18mpa，轧制工序开轧温度1080℃，终轧温度930℃；圆钢下线堆垛缓冷温度495℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷12小时。经检验，圆钢硬度225-240hbw，同批次圆钢硬度离散值12hbw，满足用户加工使用需求。
实施例2：生产φ60mm齿轮钢22crmoh，首先经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸工序得到200mm×200mm合格铸坯。铸坯化学成分的重量百分含量为：c0.22％、si0.25％、mn0.75％、cr1.00％、mo0.35％、s0.010％、p0.015％、als0.022％、ca0.0015％、ni0.03％、b0.0005％、o0.0009％、n0.0050％，余量为fe和不可避免的杂质。转炉冶炼工序控制终点成分碳为0.11wt%，控制终点成分磷0.012wt%；lf精炼工序白渣保持时间17分钟；rh精炼工序真空度在40pa，纯脱气时间12min，软吹时间12min。连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，连浇包钢水温度1530℃；拉速1.10m/min；二冷比水量控制在0.48/kg；结晶器电磁搅拌电流350a、频率3.0hz；末端电磁搅拌电流250a、频率8.0hz，铸坯下线避风堆冷12小时。
铸坯在加热炉加热，依次经过除鳞、轧制、剪切、收集、打捆、堆垛缓冷等工序。加热段温度1172～1197℃，均热段温度1180～1196℃，同一根铸坯温差30℃，在炉总时间120min；铸坯出加热炉除鳞水压18mpa，轧制工序开轧温度1069℃，终轧温度948℃；圆钢下线堆垛缓冷温度489℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷12小时。经检验，圆钢硬度223-237hbw，同批次圆钢硬度离散值11hbw，满足用户加工使用需求。
实施例3：生产φ70mm齿轮钢22crmoh，首先经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸工序得到200mm×200mm合格铸坯。铸坯化学成分的重量百分含量为：c0.22％、si0.26％、mn0.76％、cr1.06％、mo0.39％、s0.006％、p0.013％、als0.015％、ca0.0019％、ni0.03％、b0.0005％、o0.0007％、n0.0046％，余量为fe和不可避免的杂质。转炉冶炼工序控制终点成分碳为0.12wt%，控制终点成分磷0.010wt%；lf精炼工序白渣保持时间19分钟；rh精炼工序真空度在45pa，纯脱气时间14min，软吹时间13min。连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，连浇包钢水温度1532℃；拉速1.10m/min；二冷比水量控制在0.48/kg；结晶器电磁搅拌电流360a、频率3.0hz；末端电磁搅拌电流250a、频率8.0hz，铸坯下线避风堆冷12小时。
铸坯在加热炉加热，依次经过除鳞、轧制、剪切、收集、打捆、堆垛缓冷等工序。加热段温度1170～1197℃，均热段温度1180～1200℃，同一根铸坯温差28℃，在炉总时间120min；铸坯出加热炉除鳞水压18mpa，轧制工序开轧温度1050℃，终轧温度960℃；圆钢下线堆垛缓冷温度480℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷12小时。经检验，圆钢硬度218-231hbw，同批次圆钢硬度离散值12hbw，满足用户加工使用需求。
实施例4：生产φ80mm齿轮钢22crmoh，首先经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸工序得到200mm×200mm合格铸坯。铸坯化学成分的重量百分含量为：c0.23％、si0.23％、mn0.78％、cr1.08％、mo0.40％、s0.008％、p0.016％、als0.026％、ca0.0030％、ni0.03％、b0.0004％、o0.0006％、n0.0039％，余量为fe和不可避免的杂质。转炉冶炼工序控制终点成分碳为0.11wt%，控制终点成分磷0.013wt%；lf精炼工序白渣保持时间21分钟；rh精炼工序真空度在36pa，纯脱气时间13min，软吹时间12min。连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，连浇包钢水温度1535℃；拉速1.10m/min；二冷比水量控制在0.48/kg；结晶器电磁搅拌电流350a、频率3.0hz；末端电磁搅拌电流250a、频率8.0hz，铸坯下线避风堆冷12小时。
铸坯在加热炉加热，依次经过除鳞、轧制、剪切、收集、打捆、堆垛缓冷等工序。加热段温度1140～1170℃，均热段温度1160～1180℃，同一根铸坯温差30℃，在炉总时间120min；铸坯出加热炉除鳞水压18mpa，轧制工序开轧温度1050℃，终轧温度930℃；圆钢下线堆垛缓冷温度476℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷12小时。经检验，圆钢硬度216-229hbw，同批次圆钢硬度离散值10hbw，满足用户加工使用需求。
实施例5：生产φ85mm齿轮钢22crmoh，首先经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸工序得到200mm×200mm合格铸坯。铸坯化学成分的重量百分含量为：c0.22％、si0.20％、mn0.78％、cr1.10％、mo0.42％、s0.003％、p0.020％、als0.028％、ca0.0025％、ni0.03％、b0.0006％、o0.0015％、n0.0060％，余量为fe和不可避免的杂质。转炉冶炼工序控制终点成分碳为0.08wt%，控制终点成分磷0.015wt%；lf精炼工序白渣保持时间20分钟；rh精炼工序真空度60pa，纯脱气时间11min，软吹时间12min。连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，连浇包钢水温度1533℃；拉速1.10m/min；二冷比水量控制在0.48/kg；结晶器电磁搅拌电流360a、频率3.0hz；末端电磁搅拌电流260a、频率8.0hz，铸坯下线避风堆冷12小时。
铸坯在加热炉加热，依次经过除鳞、轧制、剪切、收集、打捆、堆垛缓冷等工序。加热段温度1140～1169℃，均热段温度1160～1180℃，同一根铸坯温差26℃，在炉总时间120min；铸坯出加热炉除鳞水压18mpa，轧制工序开轧温度1023℃，终轧温度906℃；圆钢下线堆垛缓冷温度453℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷12小时。经检验，圆钢硬度213-226hbw，同批次圆钢硬度离散值9hbw，满足用户加工使用需求。
实施例6：生产φ90mm齿轮钢22crmoh，首先经转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸工序得到200mm×200mm合格铸坯。铸坯化学成分的重量百分含量为：c0.22％、si0.25％、mn0.80％、cr1.09％、mo0.45％、s0.003％、p0.013％、als0.030％、ca0.0023％、ni0.03％、b0.0005％、o0.0008％、n0.0046％，余量为fe和不可避免的杂质。转炉冶炼工序控制终点成分碳为0.12wt%，控制终点成分磷0.011wt%；lf精炼工序白渣保持时间20分钟；rh精炼工序真空度在39pa，纯脱气时间13min，软吹时间13min。连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，连浇包钢水温度1531℃；拉速1.10m/min；二冷比水量控制在0.48/kg；结晶器电磁搅拌电流350a、频率3.0hz；末端电磁搅拌电流260a、频率8.0hz，铸坯下线避风堆冷12小时。
铸坯在加热炉加热，依次经过除鳞、轧制、剪切、收集、打捆、堆垛缓冷等工序。加热段温度1143～1169℃，均热段温度1162～1180℃，同一根铸坯温差28℃，在炉总时间120min；铸坯出加热炉除鳞水压18mpa，轧制工序开轧温度1020℃，终轧温度900℃；圆钢下线堆垛缓冷温度450℃，圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷12小时。经检验，圆钢硬度211-222hbw，同批次圆钢硬度离散值8hbw，满足用户加工使用需求。
1.提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，包括转炉冶炼、lf精炼、rh精炼、连铸、铸坯加热、轧制和冷却工序；其特征在于：所述铸坯加热工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，加热段温度控制在1170～1200℃，均热段温度控制在1180～1200℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，加热段温度控制在1140～1170℃，均热段温度控制在1160～1180℃。
2.如权利要求1所述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，其特征在于：所述轧制工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，开轧温度控制在1050～1080℃，终轧温度控制在930～960℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，开轧温度控制在1020～1050℃，终轧温度控制在900～930℃。
3.如权利要求1所述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，其特征在于：所述冷却工序：生产φ50mm～φ70mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于480℃；生产φ71mm～φ90mm规格时，热轧态圆钢下线堆垛缓冷温度不低于450℃；圆钢下线后采用下铺上盖热钢避风堆冷不低于12小时。
4.如权利要求1所述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，其特征在于：所述铸坯加热工序：同一根铸坯温差不大于30℃，在炉总时间不低于120min。
5.如权利要求1所述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，其特征在于：所述转炉冶炼工序：控制终点成分碳为0.08-0.12wt%，控制终点成分磷≤0.015wt%；
所述lf精炼工序白渣保持时间15～30分钟；
所述rh精炼工序真空度在60pa及以下，纯脱气时间10～15min，软吹时间10～15min。
6.如权利要求1或4所述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，其特征在于：所述连铸坯化学成分的重量百分含量分别为：c0.20％～0.23％、si0.20％～0.26％、mn0.70％～0.80％、cr1.00％～1.10％、mo0.35％～0.45％、s≤0.010％、p≤0.020％、als0.015％～0.030％、ca0.0015％～0.0030％、ni≤0.03％、b≤0.0006％、o≤0.0015％、n≤0.0060％，余量为fe和不可避免的杂质。
7.如权利要求1或4所述的提高齿轮钢22crmoh硬度稳定性的生产工艺，其特征在于：所述连铸工序采用全过程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，结晶器使用低碳保护渣，采用低过热度浇铸，连浇包钢水温度1520～1540℃；拉速控制在1.10±0.1m/min；二冷比水量控制在0.48±0.03l/kg；开启结晶器电磁搅拌，电流350±10a、频率3.0±0.3hz；开启末端电磁搅拌，电流250±10a、频率8.0±0.3hz，铸坯下线避风堆冷不少于12小时。
技术总结