CN111530925A - 一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢铁线材热轧领域，涉及一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法，包括钢坯加热、控制轧制、控制冷却工序，所述加热工序，钢坯在加热炉中加热温度1000～1080℃，总加热时间70～150min，加热炉残氧量≤3.0%；所述控制轧制工序，盘条进精轧温度850～980℃，吐丝温度850～950℃；所述控制冷却工序，吐丝后盘条快速冷却至780℃，控制冷却速度C1为5.0～10.0℃/s，盘条从780℃到600℃，控制平均冷却速度C2为0.5～4.0℃/s；获得的盘条为铁素体＋珠光体＋索氏体组织，表层无全脱碳。

Description

一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法
技术领域
本发明属于钢铁线材热轧领域，涉及一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法。
背景技术
弹簧钢热轧盘条主要用于制造汽车悬架簧、离合器簧、气门簧以及模具弹簧等，主要包括55SiCr、55SiCrV、60Si2Mn等牌号。高强度弹簧钢对表面脱碳的要求高，在悬架簧、气门簧等的服役过程中，脱碳特别是全脱碳对疲劳寿命的影响很大。目前针对弹簧钢脱碳问题，主要通过控制钢坯加热过程的加热温度、加热时间以及炉内气氛，来减少盘条总脱碳，但是不能有效消除弹簧钢盘条的全脱碳问题。
申请号201210039991.5的中国专利公开了一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，具体按以下步骤进行控制：⑴连铸坯化学成分质量百分比为：C ：0.51～0.59%，Mn ：0.50～0.80%，Si ：1.20～1.60%，Cr ：0.5～0.8%，Ni ：≤0.35%，Cu ：≤0.25%，余量为Fe 及不可避免的杂质；⑵为减少坯料加热过程中氧化和脱碳层厚度，并保证坯料加热均匀，加热炉一段炉温控制在900～960℃，二段炉温控制在990～1050℃，均热段炉温控制在1050～1100℃，在炉时间90～150min ；⑶加热炉均热段空燃比控制在0.7～0.8，预热段和均热段空燃比控制在0.9～1.1；⑷线材吐丝温度控制在810～830℃，为防止冷却过程中发生铁素体脱碳，细化晶粒并减少产品中铁素体组织比例，线材吐丝后以8～11℃/s的冷速快速冷却至650～670℃，然后进保温罩缓冷。
申请号201210546469.6的中国专利公开了一种弹簧钢盘条表面脱碳和铁素体分布的控制方法，钢坯加热采用步进式双蓄热二段或三段式加热炉加热，预热段：800-900℃，开始慢速升温，防止因内应力产生裂纹；加热段：1020-1080℃，均热段：1040-1100℃，总加热时间控制在80-120min 之间；线材轧制工序工艺控制：A.开轧温度960℃～1000℃；B．精轧温度控制：900℃～950℃，轧速控制在20～60（m/s），轧制过程中主要结合各道次孔型和压下量，在充分考虑轧制温度的同时，通过降低轧速来保证充分再结晶和精轧温度控制，使奥氏体晶粒均匀细小。轧后吐丝温度控制到800℃～840℃，降低吐丝温度，防止奥氏体晶粒长大，减少相变过程中的脱碳和二次氧化，并抑制铁素体析出。采用Stelmer线延迟型冷却控制方式，当经过Ar3 温度以前，风机开度100%，辊道速度0.45m/s～0.7m/s，由此降低Ar3点以得到细片状珠光体，同时避免铁素体成网。随后采用适当的冷速，冷速控制0.5～6℃/s，使得线材最终组织由心部至表面为均匀、细片状的珠光体和少量的铁素体组织。
以上专利公开的弹簧钢生产方法均是通过在控冷工序控制盘条快速冷却至相变温度，避免先共析铁素体的析出，进而避免盘条表面全脱碳，但是这种工艺只能控制盘条吐丝后不再出现全脱碳，对于在轧制过程出现的全脱碳无法消除，只能遗留至成品盘条。本专利将轧制过程产生的先共析铁素体在终轧过程重新奥氏体化，成功消除了轧制过程产生的全脱碳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在轧制、控冷过程消除全脱碳的弹簧钢盘条轧制方法。在钢坯加热和盘条轧制过程中由于温度较高，表层会出现碳含量较低的脱碳区域。盘条轧制或冷却过程中，若盘条长时间在先共析温度区间保温，脱碳区域会发生铁素体相变，形成的铁素体晶粒向盘条内部生长，形成全脱碳。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：轧制方法包括钢坯加热、控制轧制、控制冷却工序，所述钢坯加热工序，钢坯在加热炉中加热温度1000～1080℃，总加热时间70～150min，加热炉残氧量≤3.0%；所述控制轧制工序，盘条进精轧温度850～980℃，吐丝温度850～950℃；所述控制冷却工序，吐丝后盘条快速冷却至780℃，控制冷却速度C1为5.0～10.0℃/s，盘条从780℃到600℃，控制平均冷却速度C2为0.5～4.0℃/s。
钢坯在加热炉中进行加热，加热过程包括预热段、加热段、均热段，所述加热温度即是均热温度，总加热时间即是钢坯自进入加热炉至出加热炉的总的加热时间。加热炉加热温度过高、加热时间过长、残氧量过高，都会造成钢坯表面脱碳严重，进而造成盘条表面全脱碳，所以将加热参数设计为加热温度1000～1080℃，总加热时间70～150min，加热炉残氧量≤3%，残氧量越低越好。
轧件在粗轧和中轧过程中，由于轧制速度较慢，温度逐渐下降，当温度降至780－840℃时，轧件表面碳含量较低的位置会首先相变析出铁素体晶粒并向基体内部生长，将进精轧温度设计为850～980℃，可利用终轧过程轧件轧速较高，应变速率大，轧件温升较大，使轧件表面达到奥氏体化温度，使先共析铁素体重新奥氏体化，消除粗中轧过程产生的全脱碳。将吐丝温度设计为850～950℃，采用较高的吐丝温度，盘条在奥氏体化温度以上有更长的回复时间，盘条充分奥氏体化及再结晶。吐丝温度低于850℃，则可能局部位置的先共析铁素体未能完全奥氏体化遗留下来，形成全脱碳。
控制冷却工序根据盘条规格调整保温罩开闭以及风机开度控制盘条冷却速度。吐丝后，盘条快速冷却至780℃，冷却速度C1为5.0～10.0℃/s，能够避免盘条表面析出先共析铁素体，但是C1超过10.0℃/s，则会产生马氏体组织。盘条780℃到600℃之间，控制平均冷速C2为0.5～4.0℃/s，使盘条有足够的相变孕育时间，进行充分的相变，得到均匀的铁素体＋珠光体＋索氏体组织，C2超过4.0℃/s，则在盘条局部位置可能会产生马氏体组织，但是C2低于0.5℃/s，所需的冷却时间和辊道长度都会延长，不利于连续生产。
优选的，所述钢坯规格为160mm×160mm。
优选的，所述盘条规格为Ф5.5～20mm。
优选的，所述弹簧钢盘条化学成分及其重量百分含量为：C 0.51～0.64%，Si 1.20～2.00%，Mn 0.60～0.90%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr≤0.80%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
附图说明
图1为实施例1弹簧钢盘条横截面显微组织；
图2为实施例1弹簧钢盘条表层组织金相照片；
图3为对比例1弹簧钢盘条表层组织金相照片；
图4为对比例2弹簧钢盘条表层组织金相照片；
图5为对比例3弹簧钢盘条表层组织金相照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法，钢的化学成分及重量百分含量列于表1中， 盘条规格Ф12mm，钢坯在加热炉中加热温度1000℃，总加热时间97min，加热炉残氧量1.1％，进精轧温度930℃，吐丝温度880℃，吐丝后调整保温罩开闭及风机开度，使盘条快速冷却至780℃冷速C1为7.9℃/s，盘条从780℃到600℃平均冷却速度C2为1.0℃/s。
实施例2－9和对比例1－3
实施例2－9和对比例1－3采用与实施例1相同的工艺轧制弹簧钢盘条，钢的化学成分及重量百分含量列于表1中，不同之处在于分别使用了表2中所列出的钢坯在加热炉中加热温度、总加热时间、加热炉残氧量、进精轧温度、吐丝温度、冷却速度C1、平均冷却速度C2、盘条规格代替实施例1中的加热温度、总加热时间、加热炉残氧量、进精轧温度、吐丝温度、冷却速度C1、平均冷却速度C2、盘条规格。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2
Figure 815258DEST_PATH_IMAGE002
利用光学显微镜对实施例1－9、对比例1－3生产的盘条表面全脱碳情况进行检验，检验结果列于表3中，附图1－5分别为实施例1、实施例1、对比例1、对比例2、对比例3盘条横截面显微组织及表面脱碳金相照片。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE003
对比例1加热温度较高，加热时间长，造成钢坯表面脱碳较重，虽然采用本发明的轧制参数进行轧制，终轧过程实现了重新奥氏体化，但是由于表层碳含量太低，控制冷却过程无法避免先共析铁素体的析出，进而造成表面全脱碳较重；对比例2采用较高的进精轧温度和吐丝温度，使得盘条虽然消除了粗中轧过程产生的先共析铁素体，但是在控制冷却过程冷却速度C1、C2较慢，产生了先共析铁素体，导致盘条全脱碳较重；对比例3进精轧温度较低，导致盘条表层先共析铁素体无法奥氏体化，遗留至成品盘条，所以检测盘条的全脱碳较重。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法，其特征在于，包括钢坯加热、控制轧制、控制冷却工序，所述钢坯加热工序，钢坯在加热炉中加热温度1000～1080℃，总加热时间70～150min，加热炉残氧量≤3.0%；所述控制轧制工序，盘条进精轧温度850～980℃，吐丝温度850～950℃；所述控制冷却工序，吐丝后盘条快速冷却至780℃，控制冷却速度C1为5.0～10.0℃/s，盘条从780℃到600℃，控制平均冷却速度C2为0.5～4.0℃/s。
2.根据权利要求1任一项所述的一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法，其特征在于，所述钢坯规格为160mm×160mm。
3.根据权利要求1任一项所述的一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法，其特征在于，所述盘条规格为Ф5.5－20mm。
4.根据权利要求1－3任一项所述的一种高强度汽车弹簧钢盘条的轧制方法，其特征在于，所述弹簧钢盘条化学成分及其重量百分含量为：C 0.51～0.64%，Si 1.20～2.00%，Mn0.60～0.90%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr≤0.80%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
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