LFおよびVDの精錬工程において、含窒素合金芯線の代わりに底吹窒素を用いて歯車鋼の窒素合金化を行うプロセスを研究し、鋼溶湯中の窒素含有量を安定的に制御するという核心的な課題を解決することに重点を置いた。熱力学および動力学の解析を通じて、鋼溶湯成分（特にS、O含有量）、窒素分圧、吹き込み窒素の流量および時間などの主要因子の影響メカニズムを明確にした。安定した窒素含有量の制御を以下の対策で実現した：LF進鋼溶湯中のw［S］≤0.025％を厳格に管理し、界面抵抗を低減して窒素増加効率を向上させること；LF精錬段階では窒素分圧0.4〜0.7 MPa、流量0.9 m³／（min·t）の最適条件を用い、吹き込み時間の制御で初期窒素増加量を調整；VD真空処理段階では底吹窒素法（分圧0.7 MPa、流量0.6 m³／（min·t））を柔軟に採用し、窒素の増加と脱窒の動的平衡を利用して窒素含有量の微調整と安定化を図った。生産実践の結果、上記の総合的な制御手段により、LF精錬およびVD真空処理において窒素を攪拌ガスとして用いることで、歯車鋼20MnCrS5の最終窒素含有量を（100〜140）×10^-6の目標範囲内で安定的に制御できることが示された。また、鋼溶湯中のS含有量がLF底吹窒素による窒素増加効果に重要な影響を及ぼし、S含有量が低いほど（w［S］≤0.025％）窒素増加速度が速く（約6.9×10^-6 min^-1）なることが判明した。VD真空精錬でアルゴンの代わりに窒素を使用すると、鋼溶湯中で窒素の増加と脱窒が共存する現象が発生し、増加現象として約2.19×10^-6 min^-1の増加速度が観察された。

歯車鋼; 精錬; 窒素; 20MnCrS5; 安定制御