Исследован процесс рафинирования (LF, VD) с заменой содержащего азот сплавного сердечника продувкой азота снизу для азотирования зубчатой стали, с акцентом на решение ключевой задачи стабильного контроля содержания азота в жидкой стали. Путем термодинамического и кинетического анализа выявлены механизмы влияния состава жидкой стали (особенно содержания S, O), парциального давления азота, расхода и времени продувки азотом. Для стабильного контроля содержания азота реализованы следующие меры: строгий контроль содержания S в стальной ванне LF при входе ≤0,025% для снижения сопротивления на интерфейсе и повышения эффективности азотирования; на стадии рафинирования LF применяются оптимизированные параметры парциального давления азота 0,4~0,7 МПа и расход 0,9 м³/(мин·т), а также контроль времени продувки для управления начальным приростом азота; на стадии вакуумной обработки VD гибко используется процесс продувки азотом снизу (парциальное давление 0,7 МПа, расход 0,6 м³/(мин·т)) для достижения динамического баланса между насыщением и дегазацией азота, что обеспечивает тонкую настройку и стабильность содержания азота. Результаты производственной практики показали, что при комплексном контроле LF рафинирование и VD вакуумная обработка при использовании азота как газа перемешивания эффективно осуществляют процесс легирования, позволяя стабильно контролировать конечное содержание азота в зубчатой стали 20MnCrS5 в целевом диапазоне (100~140)×10^-6. Исследование также выявило, что содержание S в жидкой стали является ключевым фактором, влияющим на эффективность прироста азота при продувке LF: чем ниже содержание S (w［S］≤0,025%), тем выше скорость прироста (около 6,9×10^-6 мин^-1). При вакуумном рафинировании VD с использованием азота вместо аргона наблюдается одновременное насыщение и дегазация азота, проявляющаяся как прирост азота со скоростью около 2,19×10^-6 мин^-1.

зубчатая сталь; рафинирование; азот; 20MnCrS5; стабильный контроль