CN112792122A - 低成本综合性能优良的直接冷拉拔弹簧钢线材的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,采用一火成材和三段式控冷工艺制备弹簧钢线材,具体包括转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、轧制、吐丝、控冷,控冷工艺具体为:(1)线材从吐丝至进入保温罩温度段以5‑7℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为650‑690℃;(2)线材从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.8‑1℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度范围为530‑630℃;(3)线材离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。本发明提供的弹簧钢线材具有高塑韧性、高强度及优异的冷拉拔性能,且减少了中间退火过程,成本低、能耗小。
Description
技术领域
本发明属于专用热轧盘条生产技术领域,具体涉及一种低成本综合性能性能优良的弹簧钢线材的生产方法。
背景技术
55SiCr是一种优质的弹簧钢材料,目前已被广泛用于生产各种规格、各种性能的汽车用弹簧钢。近年来随着现代汽车行业的迅速发展以及轻量化要求,弹簧钢正朝着高强度、长寿命的方向发展,对弹簧钢的组织均匀性、表面质量、脱碳层深度、力学性能等质量要求越来越高。由于目前国内大部分钢厂只能生产φ5.5-20mm范围内常用规格的热轧盘条,面对不同需求,下游用户需要对热轧盘条进行不同程度的冷拉拔加工,因此,具有塑韧性较好的热轧线材对下游用户提高拉丝速率、提高生产效率具有显著作用。
传统工艺生产弹簧钢热轧盘条为了获得良好的性能和质量,主要通过添加合金元素、大方坯进行开坯、铸坯修磨及钢坯表面涂层等工艺,这些方法或工艺增加生产制造成本,在当前钢铁行业不景气的背景下,不利于该钢种向低成本、高市场竞争力的方向发展,而且轧后线材的抗拉强度为930-1160MPa,断面收缩率普遍控制在30%-45%,显微组织中珠光体的片层间距比较宽,经过1道拉拔后,线材的断面收缩率明显下降,下降幅度>5%,这就要求用户减少拉拔面积,增加拉拔道数,增加制造成本。因此,传统工艺生产的弹簧钢线材一方面制造成本高,另一方面用户使用时也增加拉拔工艺成本,效率低。
申请号为201110353670.8的专利申请公开了“一种疲劳性能优良的直接冷拉拔弹簧钢线材的制造方法”,生产工艺为:配原料→电炉冶炼→LF+VD真空精炼→大方坯连铸坯→加热→初轧开坯→加热→控轧→吐丝→连续退火→盘条成品→包装入库。该方法增加了大方坯开坯工序和连续退火工序,生产工序较多,而且采用电炉冶炼,生产成本相对较高。
申请号为201910690380.9的专利申请公开了“一种具有高塑性的超高强度弹簧钢及其制备方法”,通过添加合金元素V和Nb,优化合金成分,通过锡浴低温等温淬火处理,可以使弹簧钢抗拉强度达到2200Mpa以上,断面收缩率40%以上。但是该方法是针对轧后成品热轧盘条进行的热处理,尚未在企业进行规模化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案如下:
低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,采用一火成材和三段式控冷工艺制备弹簧钢线材,具体包括包括转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控轧、吐丝、控冷等工艺,控冷工艺具体为:
(1)线材从吐丝至进入保温罩温度段以5-7℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为650-690℃;
(2)线材从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.8-1℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度范围为530-630℃;
(3)线材离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
本发明所述弹簧钢线材的化学成分组成及其质量百分含量为C:0.51-0.59%,Si:1.20-1.60%,Mn:0.50-0.80%,Cr:0.50-0.80%,Ni≤0.35%,Cu≤0.25%,P≤0.025%,S≤0.010%,[O]≤20ppm,[N]≤70ppm,其余为Fe和杂质元素。
本发明所述转炉冶炼之前对铁水进行预处理,铁水预处理后,硫控制在0.003-0.010%。
本发明所述转炉冶炼工序:选取上述材料,将铁水与废钢加入转炉中,严格控制终点C≥0.06%,控制好终点出钢下渣,将P控制在≤0.015%。
本发明所述炉外精炼工序:将获得的钢水钢包掉至LF炉工位,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度1.5~2.0,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间为≥20min,送电时间为≥30min。
本发明所述RH精炼工序:对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分;RH处理真空度≤100Pa,真空度保持时间≥10min;真空处理时选择吹氩,氩气量控制根据液面波动情况进行流量调节,保证钢液面不裸露,软吹时间保证≥15min,之后关闭氩气流量阀门,开始充分静置直至大包开浇。
本发明所述连铸工序:全程采用氩气保护,大包下渣检测,并使用专用保护渣,所述专用保护渣的化学成分组成及其质量分数为:SiO2:34.1~40.1%,Al2O3:3.1~5.1%,CaO:24.8~30.8%,MgO:2.4~5.4%,Na2O:8.6~13.6%,F:5.6~10.6%,T.C:5.3~9.3%,CaO/SiO2:0.69~0.81%;采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:300-320A,搅拌频率2.4-2.9Hz,末端电磁搅拌电流控制在280-300A,搅拌频率8-11Hz,控制过热度15~35℃,目标过热度:15~30℃,控制拉速1.7~1.9m/min,目标拉速:1.85m/min,连铸成方坯;
本发明所述加热工序为加热时间控制在1.0~1.5h,加热段温度850~1050℃,均热段温度1000~1040℃,炉内残氧量≤2.0%
本发明所述轧制、吐丝工艺为开轧温度900~980℃,控制进精轧温度为840~860℃,控制吐丝温度为800~830℃,目标温度815℃。
本发明连铸坯加热前进行表面修磨(修磨深度≤2mm)、磁粉探伤、局部修磨处理。
本发明所述弹簧钢线材的奥氏体晶粒度8级以上,珠光体片层间距在0.25-0.30μm,抗拉强度990-1100MPa、断面收缩率45%-55%。
本发明的发明原理如下:
本发明采用一火成材,通过合理设置电磁搅拌参数,有效改善铸坯内部质量,减少了开坯工序成本。
线材的热轧工序采用控轧控冷工艺,根据线材直径不同控制斯太尔摩风冷辊道的辊道速度、风机风量、风机数量:线材从吐丝至进入保温罩温度段以5-7℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为650-690℃;线材从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.7-1℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度范围为530-630℃;线材离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温,得到弹簧钢线材成品。
具体说明如下:
一火成材工艺的主要目的是减少开坯工序成本,通过全程的氩气保护氛围,防止钢水在连铸过程的二次氧化,采用大包下渣检测以及专用保护渣来杜绝钢水受到二次污染和良好的保温吸附夹杂的效果,采用150*150mm方坯,优化结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺参数,得到内部质量良好的连铸坯。
线材轧制阶段采用低温轧制、合理的控轧控冷工艺,即采用低温轧制,细化晶粒,吐丝后至珠光体相变前以适当冷速快冷,目的是抑制大量先共析铁素体析出,增加相变过冷度;珠光体转变区选择缓冷速度,保证在保温罩内实现索氏体转变;第三阶段是线材离开保温罩后利用空气作为冷却介质的自然冷却阶段。
本发明的有益效果在于:
本发明采用一火成材、控轧控冷工艺生产,通过低温轧制、控轧控冷获得的弹簧钢具有良好的显微组织和力学性能,其中奥氏体晶粒度8级以上,珠光体片层间距控制在0.25-0.30μm,抗拉强度990-1100MPa、断面收缩率45%-55%,中心偏析≤1级,本发明获得弹簧钢的良好的纯净度指标,B类和D类夹杂物级别得到了有效的控制,线材表面总脱碳层0.5~0.7%D,平均0.6%D。
本发明提供的弹簧钢塑韧性显著提高,热轧线材经过直接拉拔后,断面收缩率降低幅度<5%,显著提高了下游用户生产效率。
本发明得到的弹簧钢线材具有低成本、高塑韧性、高强度、优异的冷拉拔性能,减少了中间退火过程,投资小、能耗低,经济效益显著提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
工艺路线:铁水预处理-转炉-LF精炼- RH精炼-连铸-铸坯修磨-磁粉探伤局部修磨处理-轧制-控冷。
实施例1
φ8mm规格热轧弹簧钢线材,其化学成分,以重量百分比计,含有C:0.51%,Si:1.20%,Mn:0.50%,Cr:0.50%,Ni:0.01%,Cu:0.02%,还包括如下重量百分比的残余成分:P:0.011%,S:0.002%,O:7ppm,N:56ppm,其余为Fe和杂质元素。
生产过程如下:
(1)铁水预处理:铁水预处理后,硫控制在0.003%;
(2)转炉冶炼:选取上述材料,采用转炉冶炼,将铁水与废钢加入转炉中,终点C控制在0.06,控制好终点出钢下渣,将P控制在0.011%;
(3)炉外精炼:将获得的钢水钢包掉至LF炉工位,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度1.5,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间为20min,送电时间为30min;
(4)RH真空脱气处理:对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分;RH处理真空度100Pa,真空度保持时间10min;真空处理时选择吹氩,氩气量控制根据液面波动情况进行流量调节,保证钢液面不裸露,软吹时间保证15min,之后关闭氩气流量阀门,开始充分静置直至大包开浇;
(5)连铸:采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:300A,搅拌频率2.4Hz,末端电磁搅拌电流控制在280A,搅拌频率8Hz,控制过热度15℃,控制拉速1.7m/min,连铸成方坯;
(6)铸坯修磨工序:使用修磨机对连铸坯进行修磨,去除脱碳层及表面缺陷,单边修磨量为2mm,并对修磨后的初轧坯角部倒角;
(7)铸坯磁粉探伤:对修磨后的铸坯进行探伤,表面质量良好。
(8)铸坯加热:本发明所述加热工序为加热时间控制在1h,加热段温度980℃,均热段温度1000℃,炉内残氧量2.0%。
(9)轧制、吐丝:轧制过程中,开轧温度900℃,入精轧温度845℃,入减定径温度815℃,吐丝温度820℃;
(10)控冷:线材从吐丝至进入保温罩温度段以7℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为650℃;从进入保温罩至离开保温罩温度段以1℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度为530℃;离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
检验结果:抗拉强度990Mpa,断面收缩率51%,奥氏体晶粒度8.5级,珠光体片层间距0.25μm。
拉拔实验:热轧线材直接在拉丝机上拉丝,拉拔过程为:φ8→φ7.3→φ6.6→φ6(mm),直接冷拉拔3道次,每道次减面率16%,总减面率43.8%,拉拔过程无断线。
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条表面总脱碳层为0.70%D
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条:纯净度指标见表1,中心偏析指标见表2,力学性能指标见表3。
实施例2
φ10mm规格热轧弹簧钢线材,其化学成分,以重量百分比计,含有:C:0.55%,Si:1.40%,Mn:0.7%,Cr:0.60%,Ni:0.03%,Cu:0.05%,P:0.013%,S:0.004%,O:9ppm,N:60ppm,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产过程如下:
(1)铁水预处理:铁水预处理后,硫控制在0.004%;
(2)转炉冶炼:选取上述材料,采用转炉冶炼,将铁水与废钢加入转炉中,终点C控制在0.07%,控制好终点出钢下渣,将P控制在0.013%;
(3)炉外精炼:将获得的钢水钢包掉至LF炉工位,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度1.6,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间为22min,送电时间为32min;
(4)RH真空脱气处理:对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分;RH处理真空度90Pa,真空度保持时间12min;真空处理时选择吹氩,氩气量控制根据液面波动情况进行流量调节,保证钢液面不裸露,软吹时间保证17min,之后关闭氩气流量阀门,开始充分静置直至大包开浇;
(5)连铸:采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:305A,搅拌频率2.6Hz,末端电磁搅拌电流控制在285A,搅拌频率9Hz,控制过热度18℃,控制拉速1.75m/min,连铸成方坯;
(6)铸坯修磨工序:使用修磨机对连铸坯进行修磨,去除脱碳层及表面缺陷,单边修磨量为1.8mm,并对修磨后的初轧坯角部倒角;
(7)铸坯磁粉探伤:对修磨后的铸坯进行探伤,表面质量良好。
(8)铸坯加热:本发明所述加热工序为加热时间控制在1.4h,加热段温度1020℃,均热段温度1030℃,炉内残氧量1.9%。
(9)轧制、吐丝:轧制过程中,开轧温度 900℃,入精轧温度850℃,入减定径温度825℃,吐丝温度800℃;
(10)控冷:线材从吐丝至进入保温罩温度段以6.5℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为660℃;从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.8℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度为540℃;离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
检验结果:抗拉强度1000Mpa,断面收缩率52%,奥氏体晶粒度9级,珠光体片层间距0.27μm。
拉拔实验:热轧线材直接在拉丝机上拉丝,拉拔过程为:φ10→φ9.3→φ8.6→φ8(mm),直接冷拉拔3道次,每道次减面率16%,总减面率43.8%,拉拔过程无断线。
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条表面总脱碳层为0.50%D;
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条:纯净度指标见表1,中心偏析指标见表2,力学性能指标见表3。
实施例3
φ11mm规格热轧弹簧钢线材,其化学成分,以重量百分比计,含有:C:0.58%,Si:1.55%,Mn:0.73%,Cr:0.52%,Ni:0.05%,Cu:0.07%,P:0.016%,S:0.006%,O:11ppm,N:62ppm,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产过程如下:
(1)铁水预处理:铁水预处理后,硫控制在0.006%;
(2)转炉冶炼:选取上述材料,采用转炉冶炼,将铁水与废钢加入转炉中,终点C控制在0.08%,控制好终点出钢下渣,将P控制在0.015%;
(3)炉外精炼:将获得的钢水钢包掉至LF炉工位,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度1.7,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间为24min,送电时间为34min;
(4)RH真空脱气处理:对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分;RH处理真空度80Pa,真空度保持时间14min;真空处理时选择吹氩,氩气量控制根据液面波动情况进行流量调节,保证钢液面不裸露,软吹时间保证19min,之后关闭氩气流量阀门,开始充分静置直至大包开浇;
(5)连铸:采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:309A,搅拌频率2.7Hz,末端电磁搅拌电流控制在290A,搅拌频率10Hz,控制过热度20℃,控制拉速1.8m/min,连铸成方坯;
(6)铸坯修磨工序:使用修磨机对连铸坯进行修磨,去除脱碳层及表面缺陷,单边修磨量为1.7mm,并对修磨后的初轧坯角部倒角;
(7)铸坯磁粉探伤:对修磨后的铸坯进行探伤,发现表面局部存在凹坑缺陷,进行局部修磨;
(8)铸坯加热:本发明所述加热工序为加热时间控制在1.5h,加热段温度 850℃,均热段温度 1040℃,炉内残氧量1.7%。
(9)轧制、吐丝:轧制过程中,开轧温度980℃,入精轧温度855℃,入减定径温度830℃,吐丝温度805℃;
(10)控冷:线材从吐丝至进入保温罩温度段以6℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为665℃;从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.85℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度为550℃;离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
检验结果:抗拉强度1040Mpa,断面收缩率50%,奥氏体晶粒度8级,珠光体片层间距0.28μm。
拉拔实验:热轧线材直接在拉丝机上拉丝,拉拔过程为:φ11→φ10.3→φ9.6→φ9(mm),直接冷拉拔3道次,每道次减面率16%,总减面率43.8%,拉拔过程无断线。
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条表面总脱碳层为0.60%D;
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条:纯净度指标见表1,中心偏析指标见表2,力学性能指标见表3。
实施例4
φ12mm规格热轧弹簧钢线材,其化学成分,以重量百分比计,含有:C:0.59%,Si:1.60%,Mn:0.80%,Cr:0.80%,Ni:0.10%,Cu:0.15%,P:0.014%,S:0.008%,O:13ppm,N:50ppm,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产过程如下:
(1)铁水预处理:铁水预处理后,硫控制在0.008%;
(2)转炉冶炼:选取上述材料,采用转炉冶炼,将铁水与废钢加入转炉中,终点C控制在0.09%,控制好终点出钢下渣,将P控制在0.012%;
(3)炉外精炼:将获得的钢水钢包掉至LF炉工位,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度1.8,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间为26min,送电时间为35min;
(4)RH真空脱气处理:对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分;RH处理真空度85Pa,真空度保持时间16min;真空处理时选择吹氩,氩气量控制根据液面波动情况进行流量调节,保证钢液面不裸露,软吹时间保证20min,之后关闭氩气流量阀门,开始充分静置直至大包开浇;
(5)连铸:采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:310A,搅拌频率2.8Hz,末端电磁搅拌电流控制在293A,搅拌频率11Hz,控制过热度35℃,控制拉速1.85m/min,连铸成方坯;
(6)铸坯修磨工序:使用修磨机对连铸坯进行修磨,去除脱碳层及表面缺陷,单边修磨量为1.6mm,并对修磨后的初轧坯角部倒角;
(7)铸坯磁粉探伤:对修磨后的铸坯进行探伤,发现表面局部存在微裂纹缺陷,进行局部修磨;
(8)铸坯加热:本发明所述加热工序为加热时间控制在1.1h,加热段温度 1012℃,均热段温度 1010℃,炉内残氧量1.6%。
(9)轧制、吐丝:轧制过程中,开轧温度980℃,入精轧温度860℃,入减定径温度840℃,吐丝温度810℃;
(10)控冷:线材从吐丝至进入保温罩温度段以5.5℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为670℃;从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.85℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度为550℃;离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
检验结果:抗拉强度1020Mpa,断面收缩率54%,奥氏体晶粒度8.5级,珠光体片层间距0.29μm。
拉拔实验:热轧线材直接在拉丝机上拉丝,拉拔过程为:φ12→φ11.3→φ10.6→φ10(mm),直接冷拉拔3道次,每道次减面率16%,总减面率43.8%,拉拔过程无断线。
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条表面总脱碳层为0.7%D;
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条:纯净度指标见表1,中心偏析指标见表2,力学性能指标见表3。
实施例5
φ13mm规格热轧弹簧钢线材,其化学成分,以重量百分比计,含有:C:0.58%,Si:1.40%,Mn:0.70%,Cr:0.60%,Ni:0.20%,Cu:0.30%,P:0.020%,S:0.009%,O:20ppm,N:65ppm,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产过程如下:
(1)铁水预处理:铁水预处理后,硫控制在0.009%;
(2)转炉冶炼:选取上述材料,采用转炉冶炼,将铁水与废钢加入转炉中,终点C控制在0.10%,控制好终点出钢下渣,将P控制在0.010%;
(3)炉外精炼:将获得的钢水钢包掉至LF炉工位,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度1.9,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间为27min,送电时间为36min;
(4)RH真空脱气处理:对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分;RH处理真空度95Pa,真空度保持时间17min;真空处理时选择吹氩,氩气量控制根据液面波动情况进行流量调节,保证钢液面不裸露,软吹时间保证21min,之后关闭氩气流量阀门,开始充分静置直至大包开浇;
(5)连铸:采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:315A,搅拌频率2.85Hz,末端电磁搅拌电流控制在295A,搅拌频率10Hz,控制过热度28℃,控制拉速1.87m/min,连铸成方坯;
(6)铸坯修磨工序:使用修磨机对连铸坯进行修磨,去除脱碳层及表面缺陷,单边修磨量为1.4mm,并对修磨后的初轧坯角部倒角;
(7)铸坯磁粉探伤:对修磨后的铸坯进行探伤,发现表面局部存在微裂纹缺陷,进行局部修磨;
(8)铸坯加热:本发明所述加热工序为加热时间控制在1.3h,加热段温度1038℃,均热段温度1020℃,炉内残氧量1.4%。
(9)轧制、吐丝:轧制过程中,开轧温度955℃,入精轧温度840℃,入减定径温度850℃,吐丝温度807℃;
(10)控冷:线材从吐丝至进入保温罩温度段以5℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为675℃;从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.90℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度为550℃;离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
检验结果:抗拉强度1030Mpa,断面收缩率55%,奥氏体晶粒度9级,珠光体片层间距0.26μm。
拉拔实验:热轧线材直接在拉丝机上拉丝,拉拔过程为:φ13→φ12.3→φ11.6→φ11(mm),直接冷拉拔3道次,每道次减面率16%,总减面率43.8%,拉拔过程无断线。
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条表面总脱碳层为0.6%D;
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条:纯净度指标见表1,中心偏析指标见表2,力学性能指标见表3。
实施例6
φ14mm规格热轧弹簧钢线材,其化学成分,以重量百分比计,含有:C:0.59%,Si:1.60%,Mn:0.80%,Cr:0.80%,Ni:0.35%,Cu:0.25%,P:0.025%,S:0.010%,O:15ppm,N:70ppm,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产过程如下:
(1)铁水预处理:铁水预处理后,硫控制在0.010%;
(2)转炉冶炼:选取上述材料,采用转炉冶炼,将铁水与废钢加入转炉中,终点C控制在0.95%,控制好终点出钢下渣,将P控制在0.014%;
(3)炉外精炼:将获得的钢水钢包掉至LF炉工位,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度2.0,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间为28min,送电时间为33min;
(4)RH真空脱气处理:对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分;RH处理真空度82Pa,真空度保持时间19min;真空处理时选择吹氩,氩气量控制根据液面波动情况进行流量调节,保证钢液面不裸露,软吹时间保证22min,之后关闭氩气流量阀门,开始充分静置直至大包开浇;
(5)连铸:采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:320A,搅拌频率2.9Hz,末端电磁搅拌电流控制在300A,搅拌频率11Hz,控制过热度30℃,控制拉速1.9m/min,连铸成方坯;
(6)铸坯修磨工序:使用修磨机对连铸坯进行修磨,去除脱碳层及表面缺陷,单边修磨量为1.6mm,并对修磨后的初轧坯角部倒角;
(7)铸坯磁粉探伤:对修磨后的铸坯进行探伤,表面良好;
(8)铸坯加热:本发明所述加热工序为加热时间控制在1.3h,加热段温度1050℃,均热段温度1000℃,炉内残氧量1.4%。
(9)轧制、吐丝:轧制过程中,开轧温度960℃,入精轧温度850℃,入减定径温度845℃,吐丝温度830℃;
(10)控冷:线材从吐丝至进入保温罩温度段以5.2℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为690℃;从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.80℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度为630℃;离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
检验结果:抗拉强度1100Mpa,断面收缩率45%,奥氏体晶粒度9级,珠光体片层间距0.30μm。
拉拔实验:热轧线材直接在拉丝机上拉丝,拉拔过程为:φ14→φ13.3→φ12.6→φ12(mm),直接冷拉拔3道次,每道次减面率16%,总减面率43.8%,拉拔过程无断线。
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条表面总脱碳层为0.7%D;
本实施例汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条:纯净度指标见表1,中心偏析指标见表2,力学性能指标见表3。
表1 实施例1-6汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条夹杂物控制级别
表2 实施例1-6汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条中心偏析级别
表3 实施例1-6汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条力学性能
表4实施例1-6汽车悬架用弹簧钢55SiCr热轧盘条脱碳层深度
上述实施例制备出来的弹簧线材55SiCr弹簧钢具有高纯净度,中心偏析良好,拉拔性能良好的特点。
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 (10)
1.低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:该方法采用一火成材和三段式控冷工艺制备弹簧钢线材,具体包括转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、轧制、吐丝、控冷,所述控冷工艺具体为:
(1)线材从吐丝至进入保温罩温度段以5-7℃/s的平均冷速快速冷却,进入风冷辊道保温罩前温度为650-690℃;
(2)线材从进入保温罩至离开保温罩温度段以0.8-1℃/s平均冷速进行缓慢冷却,离开保温罩的温度范围为530-630℃;
(3)线材离开保温罩后利用空气作为冷却介质自然冷却至室温。
2.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述弹簧钢线材的化学成分组成及其质量百分含量为C:0.51-0.59%,Si:1.20-1.60%,Mn:0.50-0.80%,Cr:0.50-0.80%,Ni≤0.35%,Cu≤0.25%,P≤0.025%,S≤0.010%,O≤20ppm,N≤70ppm,其余为Fe和杂质元素。
3.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述转炉冶炼,将铁水与废钢加入转炉中,严格控制终点C≥0.06%,控制好终点出钢下渣,将P控制在≤0.015%;所述炉外精炼,采用无铝脱氧,加入SiC扩散脱氧,加入活性石灰、萤石、硅灰石保持终渣碱度1.5~2.0,LF精炼全程底吹氩气,采用低氮增碳剂增碳,保持白渣时间≥20min,送电时间≥30min。
4.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述RH精炼工序,对钢水进行真空脱气处理,RH真空处理过程中,采用专用低铝硅铁微调硅成分,RH处理真空度≤100Pa,真空度保持时间≥10min;真空处理时吹氩,软吹时间≥15min,之后关闭氩气流量阀门,充分静置直至大包开浇。
5.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述连铸工序全程采用氩气保护,大包下渣检测,并使用专用保护渣,所述专用保护渣的化学成分组成及其质量分数为:SiO2:34.1~40.1%,Al2O3:3.1~5.1%,CaO:24.8~30.8%,MgO:2.4~5.4%,Na2O:8.6~13.6%,F:5.6~10.6%,T.C:5.3~9.3%,CaO/SiO2:0.69~0.81%。
6.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述连铸工序采用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌工艺,其中结晶器电磁搅拌电流控制在:300-320A,搅拌频率2.4-2.9Hz,末端电磁搅拌电流控制在280-300A,搅拌频率8-11Hz,控制过热度15~35℃,控制拉速1.7~1.9m/min。
7.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述加热工序为加热时间控制在1.0~1.5h,加热段温度850~1050℃,均热段温度1000~1040℃,炉内残氧量≤2.0%。
8.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述轧制、吐丝工序中开轧温度900~980℃,控制进精轧温度为840~860℃,控制吐丝温度为800~830℃,目标温度815℃。
9.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:连铸坯加热前进行表面修磨、磁粉探伤、局部修磨处理。
10.如权利要求1所述的低成本综合性能优良的弹簧钢线材的生产方法,其特征在于:所述弹簧钢线材的奥氏体晶粒度8级以上,珠光体片层间距在0.25-0.30μm,抗拉强度990-1100MPa、断面收缩率45%-55%。
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