Estudou-se o processo de refino (LF, VD) usando sopro de nitrogênio pelo fundo para substituir o núcleo de liga contendo nitrogênio na nitretização do aço para engrenagens, com foco na solução do problema central de controle estável do teor de nitrogênio no aço líquido. Por meio de análises termodinâmicas e cinéticas, foram esclarecidos os mecanismos de influência dos componentes do aço líquido (especialmente o teor de S e O), a pressão parcial de nitrogênio, o fluxo e o tempo de sopro como fatores chave. As seguintes medidas foram adotadas para alcançar o controle estável do teor de nitrogênio: controle rigoroso do teor de S no aço líquido de entrada do LF ≤0,025% para reduzir a resistência da interface e melhorar a eficiência do enriquecimento de nitrogênio; na fase de refino LF, uso de pressão parcial otimizada de nitrogênio entre 0,4~0,7 MPa e fluxo de 0,9 m³/(min·t), combinados com controle do tempo de sopro para controlar o aumento inicial de nitrogênio; na fase de tratamento a vácuo VD, uso flexível do processo de sopro de nitrogênio pelo fundo (pressão parcial 0,7 MPa, fluxo 0,6 m³/(min·t)) para ajustar e estabilizar o teor de nitrogênio utilizando o equilíbrio dinâmico entre enriquecimento e desnitrificação. Os resultados práticos de produção mostram que, por meio dessas medidas abrangentes de controle, o refino LF e o tratamento a vácuo VD com nitrogênio como gás de agitação podem realizar efetivamente a operação de liga, conseguindo controlar estávelmente o teor final de nitrogênio do aço para engrenagens 20MnCrS5 dentro do intervalo alvo de (100~140)×10^-6. O estudo também constatou que o teor de enxofre no aço líquido é um fator chave que afeta o efeito de aumento de nitrogênio da sopro LF; quanto menor o teor de S (w［S］≤0,025%), maior a taxa de aumento (aproximadamente 6,9×10^-6 min^-1). O refino a vácuo VD usando nitrogênio no lugar do argônio apresenta fenômeno de coexistência de aumento e desnitrificação de nitrogênio no aço líquido, manifestando-se como aumento de nitrogênio com taxa aproximada de 2,19×10^-6 min^-1.

aço para engrenagens; refino; nitrogênio; 20MnCrS5; controle estável