Es wurde der Raffinationsprozess (LF, VD) untersucht, bei dem das Stickstoff-Bodenblasverfahren anstelle eines stickstoffhaltigen Legierungskernseils zur Stickstofflegierung von Zahnradstahl eingesetzt wird, mit Schwerpunkt auf der Lösung des Kernproblems der stabilen Steuerung des Stickstoffgehalts in der Stahlschmelze. Durch thermodynamische und kinetische Analysen wurden die Wirkmechanismen der Stahlschmelzzusammensetzung (insbesondere S- und O-Gehalt), des Stickstoff-Teilbetriebsdrucks, der Stickstoffflussmenge und der Blaszeit als Schlüsselfaktoren aufgezeigt. Folgende Maßnahmen wurden ergriffen, um eine stabile Steuerung des Stickstoffgehalts zu erreichen: strikte Kontrolle des S-Gehalts im LF-Schmelzeintritt auf ≤0,025%, um den Grenzwiderstand zu verringern und die Stickstoffanreicherungseffizienz zu steigern; in der LF-Raffinationsphase Nutzung eines optimierten Stickstoff-Teilbetriebsdrucks von 0,4~0,7 MPa und eines Durchflusses von 0,9 m³/(min·t) kombiniert mit der Steuerung der Blaszeit zur Kontrolle der anfänglichen Stickstoffanreicherung; in der VD-Vakuumbehandlungsphase flexible Anwendung des Bodenblasverfahrens mit Stickstoff (Teilbetriebsdruck 0,7 MPa, Durchfluss 0,6 m³/(min·t)), um durch das dynamische Gleichgewicht von Stickstoffanreicherung und -entgasung eine Feineinstellung und Stabilisierung des Stickstoffgehalts zu ermöglichen. Die Produktionsergebnisse zeigen, dass durch die oben genannten umfassenden Steuerungsmaßnahmen LF-Raffinierung und VD-Vakuumbehandlung mit Stickstoff als Rührgas effektiv Legierungsoperationen durchführen können, wobei der endgültige Stickstoffgehalt des Zahnradstahls 20MnCrS5 stabil im Zielbereich von (100~140)×10^-6 gehalten wird. Die Studie ergab außerdem, dass der S-Gehalt in der Stahlschmelze ein entscheidender Faktor für die Stickstoffanreicherungseffizienz beim LF-Stickstoffblasen ist, wobei ein niedrigerer S-Gehalt (w［S］≤0,025%) eine höhere Anreicherungsrate (etwa 6,9×10^-6 min^-1) bewirkt. Beim VD-Vakuumraffinieren mit Stickstoff anstelle von Argon treten Koexistenzphänomene von Stickstoffanreicherung und -entgasung auf, wobei eine Anreicherung mit einer Rate von etwa 2,19×10^-6 min^-1 beobachtet wird.

Zahnradstahl; Raffinierung; Stickstoff; 20MnCrS5; stabile Steuerung