LF, VD 정련 공정에서 질소 함유 합금 심선 대신 바닥 부착 질소 가스를 사용하여 기어강에 질소 합금화하는 공정을 연구하였으며, 강용융액 내 질소 함량을 안정적으로 제어하는 핵심 문제를 해결하는 데 중점을 두었다. 열역학 및 동역학 분석을 통해 강용융액 성분(특히 S, O 함량), 질소 부분압, 질소 불어넣기 유량 및 시간 등 주요 인자의 영향 메커니즘을 명확히 하였다. 안정적인 질소 함량 제어를 위해 다음과 같은 조치를 취하였다: LF 입화 강용융액의 w［S］≤0.025%를 엄격히 관리하여 계면 저항을 낮추고 질소 증가 효율을 향상; LF 정련 단계에서 0.4~0.7 MPa의 최적 질소 부분압과 0.9 m³/(min·t) 유량을 적용하고 질소 불어넣기 시간을 조절하여 초기 질소 증가량 제어; VD 진공 처리 단계에서는 0.7 MPa 부분압과 0.6 m³/(min·t) 유량의 바닥 부착 질소 불어넣기 공정을 유연하게 적용하여 질소 증가와 탈질의 동적 평형을 이용하여 질소 함량을 미세 조정하고 안정화함. 생산 실험 결과, 위와 같은 종합적 제어 조치로 LF 정련과 VD 진공 처리에서 질소를 교반 가스로 사용하여 효과적인 합금화 작업이 가능하며, 기어강 20MnCrS5의 최종 질소 함량을 (100~140)×10^-6의 목표 범위 내에서 안정적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 또한 강용융액 내 S 함량이 LF 질소 불어넣기 증가 효과에 중요한 영향을 미치며, S 함량이 낮을수록(w［S］≤0.025%) 질소 증가 속도가 더 높아 약 6.9×10^-6 min^-1 수준임을 발견하였다. VD 진공 정련에서 아르곤 대신 질소를 사용하면 강용융액 내 질소 증가와 탈질이 공존하는 현상이 나타나며, 질소 증가 현상이 약 2.19×10^-6 min^-1 속도로 나타남을 확인하였다.

기어강; 정련; 질소; 20MnCrS5; 안정 제어