山钢齿轮钢：优特钢产品的“金名片”

□ 通讯员 吕娟 张庆祥 赵建忠 方金林

近日，在山钢股份莱芜分公司，特钢事业部生产技术室区域师林敏拿着一个齿轮，一边模拟安装，一边介绍：“齿轮装到车上，连上动力装置，车轮就转动起来了；齿轮装到风机上，连接发电机，风能就会转变为电能。”

银山脚下起伏的山岭间，坐落着山东省最大的优特钢生产基地，同时也是国内最大的齿轮钢生产企业——莱芜分公司特钢事业部。这里生产的齿轮钢主要用于商用车、工程机械、风电设备、重型机械等高端装备制造业，2021 年销量61.4 万吨，约占全国用量的15.6%。

像齿轮一样“咬合”客户

特钢产品产销研团队为齿轮钢重点用户提供专业服务，并将专业服务送上门，定制产品送进家。他们用定制化新理念服务客户，了解用户的需求，针对产品表面、尺寸精度、性能等质量方面进行现场交流，提出解决方案。

2021 年5 月份，产销研专业服务团队接到国内某大型商用车驱动桥总成制造企业客户关于德国ZF 系列高端变速器齿轮钢的订单需求，第一时间进入样件试制工作。服务团队与用户开展技术沟通交流，深入了解用户加工工艺、使用环境和对产品性能的要求，及时做好用户端、现场端产品技术特性和使用特性的辨识。在产品开发过程中，围绕生产过程某特有元素加入方式、加入时机以及出钢温度精确控制等一系列问题，组织专题研讨，优化全流程质量管控关键工艺设计，确定最优生产方案，实现一次成功开发。

“该订单要求提高淬透性控制稳定性这一关键指标。淬透性是一个企业对齿轮钢控制能力的重要评价标准，淬透性控制越稳定，用户在加工齿轮时，热处理后齿轮的变形量越小，齿轮的寿命越长。”营销总公司特钢销售部高级主管张伟介绍。

团队成员经过不懈努力，不仅在17CrMnBH 齿轮钢窄淬透性带宽控制样品试制方面取得重大突破，而且在20CrMnTiH(S)系列齿轮钢全淬透性带的精准控制及A、B 面极差控制方面也取得重要突破，成功实现J3 ～J30 全淬透性带精准控制。

2021 年6 月，该产品通过国内某大型商用车驱动桥总成制造企业二方认证，7 月份用户就批量采购2000余吨。首批使用后，用户对齿轮钢产品质量十分满意，陆续追加了订单。

窄淬透性带宽、全淬透性带精准控制等关键核心技术的突破，使山钢集团成为国内首家成功开发20CrMnTiH1 ～20CrMnTiH6 全系列化窄淬透性齿轮钢子钢号的企业，为山钢齿轮钢高质量发展提供了重要技术保障，品牌影响力和市场占有率得到进一步提升。

山钢股份莱芜分公司特钢事业部新中型发货现场

从实际出发，以用户为中心，才能真正达到对用户需求的了解。2021 年以来，特钢产品产销研团队参与重点用户技术交流与服务60 余次，签订技术协议28 项，为不同用户提供个性化的需求和服务，用户服务能力及水平不断提升，推动山钢产品服务质量和产品质量逐渐提高。

攻克技术瓶颈

齿轮钢由于钢材珠光体偏聚和带状级别过高，造成下游用户在热处理过程中力学性能与组织性能不均匀，工件热处理容易变形或开裂。技术人员收到反馈后，立即组建“控制齿轮钢带状组织”攻关团队，迅速展开攻关。

60 多天重点攻关，3 次专题研讨会，583 炉齿轮钢带状组织检测……技术人员对带状组织进行比对分析，找寻其中的差距，制定试验方案，调整加热制度，提高高温段温度，延长高温扩散时长。经过为期20 多天、180 炉次的跟踪试验，形成温度控制与带状级别对应模型，进一步优化生产。“齿轮钢带状组织最终控制在1.0 级左右，CrMnTi 系列齿轮钢珠光体偏聚情况消除，CrMo 系列、CrNiMo 系列贝氏体条带消失，完全满足重点用户使用需求。”该事业部生产技术室齿轮钢攻关团队成员李浩秋表示。

2021 年12 月，冰天雪地的日子里，莱芜分公司特钢事业部100 吨电炉车间内，技术人员吴会翔等人的内心却是火热兴奋的，因为他们生产的齿轮钢氧含量和合格率实现了新突破。

“为进一步稳定齿轮钢氧含量控制，特钢事业部100 吨电炉车间采用‘抓电炉源头、控精炼过程、保VD 终点’的工作思路，全流程分析齿轮钢洁净度的影响因素，从工艺优化改进、现场操作提升等方面持续改善，进一步提高齿轮钢过程控制能力。”特钢事业部生产技术室区域师林敏介绍。

不仅如此，技术人员针对不同料源结构进行现场跟踪写实，通过进一步优化电炉冶炼操作模型、缩短电炉冶炼周期、减少电炉过氧化程度等举措，强化了电炉源头和精炼过程控制，保证VD 炉软吹时间和软吹效果，杜绝了钢水二次氧化，成分均质化有效提高，达到了齿轮钢氧含量＜15ppm、合格率100%的目标。

更要与时俱进

“创新要与时俱进，拓展前沿领域。”莱芜分公司技术中心优特钢研究所高级工程师、所长戈文英表示。

随着汽车行业的蓬勃发展以及我国碳达峰、碳中和目标的提出，真空高温渗碳炉及其工艺将快速发展，但与此同时，会带来钢晶粒粗大等问题，现有齿轮钢制造工艺已很难满足我国现代工业产业的转型对重载齿轮钢的质量要求。

很多企业正在积极开展新型微合金化齿轮钢的研发及推广。通常在钢铁材料中添加N、Al 等1-3 种微合金化元素，这些微合金化元素以细小的碳氮化物的形式存在于钢铁组织中。

钢铁行业普遍认为，氮会使钢变脆，而且易产生皮下气泡、表面裂纹等缺陷，但随着氮与微合金元素的相互作用被重新认识，行业开始尝试提高钢中的氮含量。如何精准地控制氮含量以及如何确认氮与微合金元素的比例，是该技术的关键。此外，含硫含铝钢的浇注问题一直是钢铁行业面临的难题，易产生夹杂，堵塞水口，造成生产不顺等情况。

戈文英和他的研究团队通过与高校专业资深教授、齿轮主机厂专家进行深入交流，翻阅大量相关科技文献，蹲点现场收集、对比、分析大量相关工艺参数后，最终摸索总结出最佳铝控制工艺，解决了高氮含硫含铝齿轮钢的连铸水口结瘤及高氮钢易产生裂纹两大行业技术难题。

针对齿轮钢加工使用特点，该事业部创造性地研究了连铸及轧制工艺技术，钢的均匀性大幅提升，钢材带状组织、淬透性质量达到国际先进水平。“目前已完成研发试制CrMo 系列、CrNiMo、CrMn（B）系列高氮微合金齿轮钢，产品各项性能优异，具备批量供货资质。”戈文英表示。