转炉半钢炼钢试制易切削齿轮钢

齿轮钢广泛应用于汽车、摩托车产业，由于合金含量较大，钢种硬度较高，给齿轮的生产加
工带来一定困难。钢中硫含量增加能明显改善钢的易切削性能，因此，下游用户对齿轮用钢
提出了硫含量要求。如何在较高硫含量下保证总氧含量和夹杂物的控制、钢水可浇性、铸坯均
质性是冶炼中的重点。

1 冶炼工艺难点分析
用户要求的含硫易切削齿轮钢

20CrMnTiH（FQ）的化学成分和实际生产中成品成分控制情

况见表

1。实际生产中，碳含量、硅含量、锰含量、钛含量均按中限控制。由于铝能细化晶粒，

提高钢的强度，冶炼过程酸溶铝含量按

0.010%-0.030%控制；铬同样也可以细化晶粒并提

高钢的强度和硬度，冶炼过程中铬元素按用户要求的中上限控制，硫含量按

0.018%-

0.025%控制，磷含量按

≤0.010%控制。

表

1 20CrMnTiH（FQ）化学成分（质量分数%）

项目

C Si Mn Cr P S Ti Als

用户要求

0.17-0.23 0.17-0.37 0.80-1.10 1.00-1.35

≤0.030 0.015-0.030 0.04-0.10

实际成分

0.18-0.22 0.23-0.28 0.90-1.00 1.15-1.25

≤0.010 0.018-0.025 0.05-0.07 0.010-0.030

分析

20CrMnTiH（FQ）钢种特点及质量要求，认为冶炼过程的主要难点有以下四个方面：

（

1）保硫去氧该钢种要求总氧含量 T[O]）

≤20×10-6，各类夹杂物的要求也较高，精炼需

进行白渣工艺保证钢水纯净度，这就与钢中硫控制相矛盾，特别是半钢炼钢条件下要实现
经济生产的难度较大。
（

2）高硫含量下 A 类（硫化物）夹杂的控制硫含量为 0.015%-0.030%范围时，用户一般

要求

A 类夹杂物不超过 2.5 级。

（

3）钢水可浇性当钢水中酸溶铝含量为 0-0.03%时，使 Al2O3 变性为液态所需要钙的范围

为（

5-57）×10-6，对含硫钢水直接进行钙处理不但起不到预期的效果，反而会造成连铸水

口堵塞。
（

4）铸坯质量控制该钢种合金含量和硫含量较高，凝固过程易发生宏观偏析，影响钢的

均质化，不利于其淬透性和带状组织的控制。另外，铬及钛均影响钢水的流动性，硫高易在
晶界析出低熔点的

FeS 发生晶界脆性而产生裂纹，因此对结晶器保护渣和二冷制度有较高

要求。
2 冶炼过程控制
冶炼工艺路线：铁水预处理

→120t 顶底复吹转炉提钒→120t 顶底复吹转炉炼钢→出钢渣洗预

精炼

→LF 炉精炼→钙处理→RH 真空处理（加入含硫合金）→钙处理→200mm×200mm 方坯

连铸

→产品成材加工。