CN109158960A - 一种提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，针对大方坯生产流程，首先采用14‑18目粗砂轮对中间坯进行粗修，面部修磨量0.5‑0.8mm，减少方坯表面脱碳层及表面缺陷，角部区域修磨3道，每道宽度≥8mm，面部的磨头进刀量11‑13mm，保证角部粗糙度；其次采用20‑28目细砂轮对中间坯进行精修，面部修磨量0.2‑0.3mm，面部的磨头进刀量9‑11mm，保证精修后的表面粗糙度，对粗修过的角部进行二次倒角，每道宽度≥5mm；改善修磨质量，减少表面缺陷；最后采用抛丸机抛丸，采用抛丸机对精修后的中间坯进行两遍抛丸，控制辊道速度在0.2‑0.5m/s，通过这三方面综合作用，本发明获得的弹簧钢线材，表面无全脱碳层，半脱碳层深度≤20μm，结疤、翘皮、凹坑判次占比≤0.5％，具有优异的综合表面质量。

Description

一种提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法。

背景技术

弹簧钢的生产发展水平在弹簧制造业、汽车、机车、机械等行业的发展中扮演着十分重要的角色。近年来，随着汽车的轻量化和高性能化，迫切要求提高弹簧钢的强度，提高弹簧的设计应力，与此同时，随着国内火车运行速度的不断提高，特别是货车向高速、重载方向发展，同样要求提高列车转向架悬挂弹簧的强度，延长疲劳寿命。鉴于此，国内外近年来开展了大量的研究工作，以期进一步提高弹簧钢的强度水平和使用寿命。

弹簧钢坯料由于冶炼时表面质量控制不稳定，容易出现划伤、凹坑、震痕和压痕，如果不加以清除，在轧制时极易造成成品的表面缺陷，生产过程中常见的问题就是脱碳和表面结疤、翘皮及凹坑，在表面形成弹簧钢的薄弱环节，在外力作用下形成微裂纹，并迅速扩展断裂，宏观上表征为抗拉强度较低、韧性差，并且影响机加工过程。弹簧钢成品强度高、承受复杂的交变应力、疲劳寿命要求苛刻，上述指标对弹簧钢表面质量要求较高。若弹簧表面存在0.1mm的脱碳层时就会明显影响疲劳性能，如果表面出现全脱碳层，会使疲劳寿命降低50％，因此，脱碳层和表面结疤、翘皮、凹坑控制是弹簧钢生产中的关键环节，提高弹簧钢坯料的表面质量以保证产品质量具有实际的攻关意义。

专利CN102560046A及CN103045935A采用限制钢坯成分、加热炉参数及轧钢工艺参数来控脱碳层，首先该方法仅适用于特定钢种，其次该方法的明显效果仅表现在减轻脱碳程度，对改善坯料表面的裂纹、凹陷及成品表面结疤、翘皮、凹坑未见明显改善效果。专利CN101733273A采用轧钢时增加规圆机架的方式提高大规格线材尺寸精度及表面质量，该种方式在设备方面及生产场地要求较高，对场合，并且对因开坯引发的脱碳层深度及结疤翘皮没有明显改善作用。专利CN104141039A、CN105132657A及CN107385177A采用控制环节包括：开坯加热过程、修磨过程及轧钢加热过程、轧制及冷却过程，最终达到控制轧材的脱碳深度。该方案的修磨量偏大，导致坯料成材率偏低，并且脱碳层深度控制有限，并且未提到对凹坑结疤翘皮的积极作用。专利CN106425759A指出可以通过修磨的方法使钢坯表面平缓化，提高金属的连续性，从而将缺陷清除，但是针对弹簧钢，该方案并未针对关键问题，即选用砂轮目数、修磨道次及修磨量作出有效约束，并且该方案做能达到的有效效果并未给予详述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，该方法针对大方坯-开坯-修磨-轧钢的大规格弹簧钢生产流程，核心内容为粗修与精修结合，在尽量低的修磨量下完成最佳的修磨效果，一方面保证高的成材率，另一方面提高成品线材表面质量。采用大方坯生产的大规格弹簧钢线材，表面无全脱碳层，半脱碳层深度≤20μm，结疤、翘皮、凹坑判次占比≤0.5％，具有优异的综合表面质量。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，大规格弹簧钢生产流程包括大方坯开坯-修磨-轧钢，适用于140-160mm规格中间坯，其中：

(1)粗修：采用14-18目砂轮对中间坯进行粗修，中间坯面部修磨量0.5-0.8mm，保证修磨减少表面脱碳层并减少方坯表面缺陷；

(2)精修：采用20-28目砂轮对粗修后的中间坯进行精修，面部修磨量0.2-0.3mm，保证精修后的表面粗糙度；

(3)抛丸：对精修后的中间坯进行两遍抛丸，控制辊道速度在0.2-0.5m/s。将修磨后的坯料进行抛丸，目的在于将精修后留存的毛刺去除。

优选的，所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法中粗修过程采用16目砂轮进行。

进一步，所述的提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，粗修过程中控制角部区域修磨3道，每道宽度≥8mm，面部的磨头进刀量11-13mm，保证角部粗糙度。

更进一步，所述的提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，粗修过程中台车速度标定为60％，磨面时磨头压力标定为68％，磨棱时磨头压力标定为57％。

优选的，所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法中精修过程采用24目砂轮进行。

进一步，所述的提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，精修过程中面部的磨头进刀量9-11mm，对角部二次倒角，每道宽度≥5mm，改善修磨质量，减少表面缺陷。

更进一步，所述的提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，精修过程中台车速度标定为68％，磨头压力标定为50％。

更进一步，所述的提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，抛丸后中间坯进行磁粉探伤。

更进一步，所述的提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法制得的弹簧钢线材表面无全脱碳层，半脱碳层深度≤20μm。

更进一步，所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法适用于规格140×140-160×160mm的坯料。

采用14-18目粗砂轮对中间坯进行粗修，保证面部修磨量0.5-0.8mm，减少方坯表面脱碳层及表面缺陷，控制角部区域修磨3道，每道宽度≥8mm，面部的磨头进刀量11-13mm，保证角部粗糙度；其次采用20-28目细砂轮对中间坯进行精修，控制面部修磨量0.2-0.3mm，磨头进刀量9-11mm，保证精修后的表面粗糙度，对角部倒角，每道宽度≥5mm；改善修磨质量，减少表面缺陷；

粗修主要目的在于去除开坯料表面一定深度的缺陷，如脱碳层，横向裂纹、角部裂纹等。采用皮带传动14-18目砂轮，从坯料一侧逐渐向另一侧打磨，若粗修砂轮目数高于18目，在修磨量相同的情况下，修磨时间会大大增加，修磨效率降低，若粗修砂轮目数低于14目，粗修后坯料表面尤其是不同的修磨道次相接处，高低起伏过大，大尺寸毛刺多，后期精修不易除去。若修磨量低于0.5mm，磨头进刀量大于13mm，角部区域修磨道次小于3道次，或者每道宽度小于8mm，上述某一条件不满足时，该道次粗修过后，部分缺陷，尤其是角部缺陷不能有效去除，增加后续探伤及重修磨工作量，降低工作效率，增加成本；若修磨量高于0.8mm，磨头进刀量小于8mm，角部区域修磨道次大于3道次，则会大大增加工作量，降低成材率，浪费人工和材料。

精修的主要目的在于改善表面粗糙度，确保粗修后的痕迹能够很好地被去除。粗修后，角部还存在毛刺与未去除的脱碳层、小裂纹等。采用20-28目砂轮，控制精修的修磨量在0.2-0.3mm，面部的磨头进刀量9-11mm，倒棱二次倒角宽度≥5mm，能够既保证毛刺、脱碳层、小裂纹等缺陷被精修过程有效清除，同时也保证了表面光滑，不同道次之间起伏程度小，使得后续加工生产的盘条线材具有较好的表面质量，且修磨量不至于过大，造成坯料浪费，成材率低。

粗修时，台车速度标定为60％，磨面时磨头压力标定为68％，磨棱时磨头压力标定为57％，精修时，台车速度标定为68％，磨头压力标定为50％；磨头进刀量、台车速度、磨头压力均能够影响表面粗糙度并限制修磨深度，上述参数过高会导致粗修的表面起伏大，精修工作量大，而过低则会导致表面脱碳层、小尺寸缺陷不能去除干净，影响中间坯表面质量，最终影响成品线材表面质量。

同现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

1、本发明通过采用14-18目砂轮粗修和20-28目砂轮精修相结合的过程，系统设计修磨量与修磨表面粗糙度，与传统修磨方式相比，固化了修磨工艺，减少坯料在修磨过程的磨损，提高了生产效率。

2、本发明通过控制修磨及抛丸环节，实现修磨后中间坯表面无脱碳层，弹簧钢成品线材表面无全脱碳层，半脱碳层深度≤20μm，结疤、翘皮、凹坑判次占比≤0.5％，具有良好的综合表面质量。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

本发明中提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，对于140×140-160×160mm规格坯料，实施例1-8与对比例1-4均采用大方坯-开坯-修磨-轧钢的大规格弹簧钢线材生产流程，其修磨过程中关键工艺参数如表1所示。

表1实施例及对比例修磨参数及效果对比

表2实施例及对比例表面质量对比

对制得的大规格弹簧钢线材的横截面进行金相分析，结果如表2所示。实施例1-8中无全脱碳层，总脱碳层厚度在20μm以下，半脱碳层深度≤20μm，且大规格弹簧钢线材表面结疤、翘皮、凹坑判次率在0.5％以下，而对比例1-4中全脱碳厚度23-42μm，总脱碳层厚度85-335μm，结疤、翘皮、凹坑判次率在3.5-15％。实施例的脱碳层厚度小于对比例的脱碳层厚度，判次率均低于对比例判次率，即实施例中的表面质量优于对比例中的表面质量。

Claims (10)

1.一种提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：针对大规格弹簧钢生产流程包括大方坯-开坯-修磨-轧钢，其中：

(1)粗修：采用14-18目砂轮对中间坯进行粗修，中间坯面部修磨量0.5-0.8mm；

(2)精修：采用20-28目砂轮对粗修后的中间坯进行精修，面部修磨量0.2-0.3mm；

(3)抛丸：对精修后的中间坯进行两遍抛丸，控制辊道速度在0.2-0.5m/s。

2.根据权利要求1所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：所述粗修过程采用16目粗砂轮进行。

3.根据权利要求1或2所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：所述粗修过程中控制角部区域修磨3道，每道宽度≥8mm，面部的磨头进刀量11-13mm。

4.根据权利要求3所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：所述粗修过程中台车速度标定为60％，磨面时磨头压力标定为68％，磨棱时磨头压力标定为57％。

5.根据权利要求1所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：精修过程采用24目细砂轮进行。

6.根据权利要求1或5所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：精修过程中面部的磨头进刀量9-11mm，对角部二次倒角，每道宽度≥5mm。

7.根据权利要求6所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：所述精修过程中台车速度标定为68％，磨头压力标定为50％。

8.根据权利要求1所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：所述抛丸后中间坯进行磁粉探伤。

9.根据权利要求1所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：所述方法制得的弹簧钢线材表面无全脱碳层，半脱碳层深度≤20μm。

10.根据权利要求1所述提高大规格弹簧钢坯表面质量的修磨方法，其特征在于：所述修磨方法适用于规格140×140-160×160mm的坯料。