CN117888034A - 2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条及其生产工艺，盘条采用C‑Si‑Mn‑Cr‑V成分设计，热轧吐丝的盘条先经在线盐浴冷却槽按盘条冷速≥45℃/s快速降温至盘条贝氏体相区，完成贝氏体转变和残奥提升，避免铁素体等软相形成，再经在线盐浴高温回火槽升温回火提升残奥稳定性，制为组织包括体积百分比≥92%的回火贝氏体，其余为残余奥氏体和纳米析出相的热轧盘条，有效调节其强度和塑性匹配，可以达到盘条抗拉强度≥2010MPa，断面收缩率≥18%，实现一种拥有超高强度、拉拔能力强的55SiCrA弹簧钢盘条生产，免除下游油淬火工序，通过回火软化后绕簧制作超高强弹簧成品。

Description

2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条及其生产工艺

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条及其生产工艺。

背景技术

随着国家工业化进程的发展，弹簧钢产业结构也在不断提档升级，高质量弹簧钢供不应求，但由于技术装备原因，国内高质量弹簧钢产品较少，同时生产的弹簧钢市场竞争力不足，55SiCr弹簧钢钢种往往应用于高应力、高强度、抗弹减性、高疲劳强度等应用环境复杂的汽车、铁路等制造领域，因此备受重视，而高强塑性能的弹簧钢热轧盘条对提升弹簧成品性能以及节省工序能耗具有重要意义。

国内55SiCr弹簧钢盘条主要以钢坯经热轧后以斯太尔摩风冷线控冷的风冷产品为主，由于热轧吐丝后的盘条进入风冷线后，风冷线的辊道长度和风机风量有限，其冷却能力一般为盘条冷速5~12℃/s，盘条在吐丝后会以较长时间依次进入铁素体、珠光体相区实现热轧盘条的组织与性能调控，因此只能生产以显微组织为铁素体与珠光体软相组成的1000MPa级弹簧钢盘条（抗拉强度950~1150MPa、断面收缩率30%以上），不允许存在影响使用的马氏体或贝氏体等有害组织，例如专利CN117488044 A公开的一种应用于1960MPa级弹簧钢55SiCr的控轧控冷工艺，控轧控冷后仅能获得抗拉强度为1050-1100MPa的珠光体组织弹簧钢热轧盘条；其次，由于盘条经过风冷线时受风面（阳面）与背风面（阴面）的冷速存在差异，还容易引起热轧盘条性能波动，增加拉拔断丝风险。

在随后下游制丝加工过程中，由于低强度级别的热轧盘条限制弹簧成品强度级别的提升往往需要通过油淬火、回火热处理进一步提升强度来获取高强弹簧成品，例如专利CN117004888 A公开的一种高强度Cr-V-Mo系中碳弹簧钢的热处理工艺，控冷后的热轧盘条需要经过加热奥氏体化、油淬火、回火等热处理工艺，来得到回火屈氏体组织、抗拉强度2000MPa以上的弹簧钢丝产品；熔盐是一种高比热容、高换热能力和稳定性好的冷却/换热介质，但现有盐浴多为离线盐浴热处理，即风冷盘条进一步通过盐浴热处理提升强度来获取高强弹簧成品，例如专利CN117625895A公开的一种弹簧钢的热处理方法及所得弹簧钢，盘条需要依次经过加热奥氏体化、盐浴、淬火、回火等热处理工艺，来得到包括马氏体、残余奥氏体、下贝氏体以及痕量纳米级析出相、抗拉强度2000MPa以上的弹簧钢；因此热轧盘条通过斯太尔摩风冷线下线包装后的盘卷，运往下游制丝用户后，其需要通过拆包→单/多丝放线→除鳞→热处理工艺→拉丝加工获得高强弹簧钢丝，热处理工序给下游带来能耗和成本提升。

可见，目前缺乏一种拥有超高强度且拉拔能力强的55SiCr弹簧钢热轧盘条，以便免除下游淬火工序，通过回火软化后绕簧制作超高强弹簧成品。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条及其生产工艺，能够实现2000MPa级超高强度且拉拔能力强的55SiCr弹簧钢盘条生产，可以免除下游油淬火工序，通过回火软化后绕簧制作超高强弹簧成品。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条，其化学成分及质量百分比包括：C：0.50％~0.70％、Si：1.20％~1.60％、Mn：0.50％~0.80％、Cr：0.50％~0.80％、P≤0.020％、S≤0.015％、V：0.040％~0.080％，其余为Fe和不可避免杂质，其组织包括体积百分比≥92%的回火贝氏体，其余为残余奥氏体和纳米析出相。

上述热轧盘条化学成分及质量百分比的设计依据包括：

（1）碳、铬、钒：C元素作为经济强化元素，用于固溶强化和形成足够的碳化物析出强化相，显著增强材料强度；Cr是中强碳化物形成元素，可以显著提高钢的淬透性，增强基体；V微合金元素主要用于在中温段等温形成弥散析出强化相VC，增强基体，同时降低盘条抗氢致裂纹敏感性，但C过高会劣化钢的塑韧性能，Cr过高会增加回火脆性，V过高会造成盘条成本显著提高，故C的质量百分比限定为0.50％~0.70％，Cr的质量百分比限定为0.50％~0.80％，V的质量百分比限定为0.040％~0.080％。

（2）硅、锰：Si和Mn在炼钢过程中可以作为脱氧剂，Si在钢中起固溶强化作用可扩大铁素体形成范围，助于提高回火稳定性、改善盘条的塑性，Mn可扩大奥氏体相区，有利于相变组织的细化和调控基体组织含量，以及提高钢的强度，但Si过高会增加钢轧制过程中的脱碳倾向，Mn过高会促进晶粒长大以及增加回火脆性，故Si的质量百分比限定为1.20％~1.60％，Mn的质量百分比限定为0.50％~0.80％。

（3）磷、硫：P会引起晶粒粗化，使钢的可塑性和韧性明显下降，S会增加钢种的有害杂物，引起热脆性，因此P的质量百分比限定为≤0.020％，S的质量百分比限定为≤0.0015％。

上述热轧盘条采用C-Si-Mn-Cr-V成分设计，其组织以回火贝氏体为主、与少量残余奥氏体及纳米析出相组成混合组织，相较铁素体与珠光体软相组织，回火贝氏体组织能显著提高盘条强度并消除贝氏体脆性，进而韧化基体、提升残余奥氏体稳定性并塑化盘条，从组织上实现高V成分体系的55SiCr热轧盘条的强化及塑化。

优选的，所述热轧盘条的直径为6.5~14mm，抗拉强度≥2010MPa，断面收缩率≥18%，同圈力学波动＜30MPa，所述纳米析出相包括弥散析出的VC，使产品具有优异的抗氢脆性能和强塑性匹配。

一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，基于如上所述2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的化学成分热轧生产盘条，盘条依次经在线盐浴冷却槽按盘条冷速≥45℃/s快速降温至盘条贝氏体相区、在线盐浴高温回火槽升温回火，制为组织包括体积百分比≥92%的回火贝氏体，其余为残余奥氏体和纳米析出相的热轧盘条。

相较于斯太尔摩风冷线将贝氏体视为脆性异常组织，热轧生产盘条直接进入在线盐浴冷却槽，可以按盘条冷速≥45℃/s，以极快的速度降温至盘条贝氏体相区，进行在线熔盐淬火，可以避免铁素体、珠光体软相形成，实现盘条大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，再通过线盐浴高温回火槽快速升温回火，实现盘条贝氏体组织向回火贝氏体组织转变、少量配分残余奥氏体稳定化和合金碳化物VC的大量弥散析出，完成超高强含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条回火贝氏体及残奥复相组织控制，调控合金碳化物VC弥散析出强化盘条；其次，用在线盐浴热处理盘条，盘条从盐浴中通过熔盐能充分接触盘条表面，相较风冷不存在阴阳面，传热更为均匀，可以进一步降低同圈力学性能波动。

优选的，包括用连铸坯热轧生产盘条，所述连铸坯由钢液经连铸工序获得，连铸坯的C偏析指数≤1.05，可以通过控制连铸坯的内部质量，避免C偏析严重而即使奥氏体化也残留无法消除，引起淬火回火后力学性能的局部差异，进而导致降低强度和严重降低塑性。

优选的，所述连铸工序的连铸中间包过热度控制在12~33℃，通过控制过热度增加等轴晶比例，改善碳偏析，结晶器钢液面波动控制±5mm以内，通过控制结晶器液面波动在增加坯壳的均匀性，首端电磁搅拌电流为220~420A，频率为2~5Hz；末端电磁搅拌电流为380~560A，频率为8~12Hz，通过首端电磁搅拌和末端电磁搅拌结合，使得钢液中杂质充分上浮而降低夹杂物，减少柱状晶的搭桥现象而降低偏析程度，进而改善连铸坯内部质量。

优选的，包括用连铸坯依次经加热炉、热轧和吐丝工序生产盘条，所述热轧工序的终轧温度在870~920℃，终轧压下量为5~10%，盘条晶粒尺寸≤20μm，可以有效利用低温终轧形变储能细化盘条晶粒，为后续盘条组织转变提供良好的组织准备，从而调控合金碳化物VC弥散析出，从组织上进一步提高高V成分体系的55SiCr热轧盘条的强度及塑性。

优选的，所述吐丝工序的吐丝温度为850-900℃，相较热轧与斯太尔摩风冷线结合控轧控冷中，采用低温轧制可能导致吐丝或控冷初期为网碳析出敏感区，易产生网碳缺陷，本发明采用低温轧制和在线熔盐淬火+回火处理工艺设计，通过在线盐浴淬火快速地降温至网碳析出温度区间以下避免网碳析出，使大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，进而达到低温轧制细化晶粒及在线熔盐淬火+回火处理的结合优势。

优选的，所述热轧工序轧制前用高压除鳞水去除连铸坯表面的氧化皮，高压除鳞水压力为18~22MPa，可以防止氧化皮在轧制过程压入而降低盘条表面质量。

优选的，所述在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为380~480℃，盘条冷速≤60℃/s，盘条降温时间为10~30s，可以通过盘条与熔盐换热使盘条快速降至熔盐温度，熔盐温度过高、降温时间过短则导致贝氏体组织转变量过低、后续回火贝氏体含量降低、引起强度下降，熔盐温度过低会导致马氏体或屈氏体产生，回火后引起盘条塑性降低。

优选的，所述在线盐浴冷却槽的熔盐循环量为240~350t/h，熔盐温升≤15℃，熔盐循环量越多则熔盐温升越少、能耗越高，通过控制熔盐温升可以进一步提高在线熔盐淬火的控制精度，降低盘条力学性能波动。

优选的，所述在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为450~500℃，盘条等温时间为200~400s，此温度处于中温回火温度区间，可以进一步控制贝氏体组织向回火贝氏体组织转变和少量配分残余奥氏体稳定化，且处于VC的析出温度区间，可以稳定地弥散析出大量合金碳化物VC形成纳米级析出相，盘条等温时间过短，则贝氏体组织未充分转变，导致盘条材料变脆，盘条等温时间过长，则残余奥氏体含量增加，盘条强度下降。

优选的，所述在线盐浴高温回火槽的熔盐循环量为200~370t/h，沿盘条生产方向，在线盐浴高温回火槽的前方与后方分别循环熔盐，前方熔盐循环量高于后方熔盐循环量130~160t/h，熔盐温升≤10℃，由于盘条进入在线盐浴高温回火槽前段的温度，相较经过换热后处于在线盐浴高温回火槽后段的温度更低，因此回火阶段前期通过增加熔盐循环量起到快速换热与稳定熔盐温升作用，回火阶段后期无需过高的熔盐循环量，可以通过降低熔盐循环量节约能耗，进而通过控制熔盐温升进一步控制盘条性能精度。

一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的应用，包括用于通过回火软化制造超高强弹簧，则热轧盘条的下游用户可以通过免除油淬火工序，来降低能耗和成本，有利于弹簧成品强度级别的提升。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明所述抗拉强度2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条，采用C-Si-Mn-Cr-V成分设计，显微组织类型为以回火贝氏体为主、少量残余奥氏体及纳米析出相所组成的混合组织，通过回火贝氏体韧化基体、提升残奥稳定性塑化盘条、调控合金碳化物VC弥散析出强化盘条，从组织上有效调节含高V成分体系的55SiCr热轧盘条强度和塑性匹配，可以达到盘条抗拉强度≥2010MPa，断面收缩率≥18%，用于制造超高强弹簧应用领域，实现免除下游油淬火工序，通过回火软化后绕簧制作超高强弹簧成品。

（2）本发明所述抗拉强度2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条生产工艺，采用在线熔盐淬火+回火处理处理热轧后的盘条，避免铁素体、珠光体软相形成，先将大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，再通过线盐浴高温回火槽快速升温回火，实现盘条贝氏体组织向回火贝氏体组织转变、少量配分残余奥氏体稳定化和合金碳化物VC的大量弥散析出，实现一种拥有超高强度、拉拔能力强的55SiCr弹簧钢盘条生产。

（3）本发明所述抗拉强度2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条生产工艺，可以进一步通过低温轧制形变储能结合在线熔盐淬火+回火处理优势，进一步细化晶粒，调控合金碳化物VC弥散析出，提高盘条强塑性；可以通过进一步控制连铸内部质量，结合在线盐浴优势，提高组织均匀性和成材率，使热轧盘条同圈力学波动＜30MPa，具有良好的工业适应性。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例1的连铸坯低倍图。

图2是本发明实施例1与对比例1的盘条组织对比图，图2中(a)表示实施例1的回火贝氏体+残余奥氏体+纳米析出相组织图，图2中(b)表示对比例1获得的珠光体+铁素体组织图。

图3是本发明实施例2的盘条组织对比图。

图4是本发明实施例3的盘条组织对比图。

图5是本发明实施例4的盘条组织对比图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的范围有任何限制。

实施例1：

一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，所述热轧盘条的化学成分及质量百分比包括：C：0.5％、Si：1.32％、Mn：0.75％、Cr：0.68％、P：0.018％、S：0.015％、V：0.67％，其余为Fe和不可避免杂质；其生产工艺按照连铸→加热炉→热轧→吐丝→在线盐浴冷却槽→在线盐浴高温回火槽的工艺流程生产，具体的：

所述连铸工序用于将高温钢水通过连铸机制为连铸坯，连铸中间包过热度控制在12~20℃，结晶器钢液面波动控制±5mm以内，采用首端电磁搅拌与末端电磁搅拌结合搅拌，首端电磁搅拌电流为300A，频率为3Hz；末端电磁搅拌电流为400A，频率为9Hz；连铸坯低倍图如图1所示，连铸坯的C偏析指数为1.01，规格为220mm×220mm方坯。

所述加热炉工序用于将连铸坯通过加热炉加热达到可轧制塑性的高温连铸坯；所述热轧工序用于通过热轧将高温连铸坯轧制线材，采用从加热炉出炉的高温连铸坯经过高压除鳞水，高压除鳞水压力为19MPa，用于去除连铸坯表面的氧化皮，再将除鳞后的高温连铸坯通过轧制线轧制为线材，采用低温轧制，控制终轧温度在870℃，终轧压下量为6.5%，利用低温终轧形变储能细化盘条晶粒，使盘条晶粒尺寸≤15μm，为后续盘条组织转变提供良好的组织准备；所述吐丝工序用于将轧制线下线的线材通过吐丝机制为盘条，吐丝温度为850℃，盘条规格为直径12mm。

吐丝后的盘条经过在线盐浴冷却槽，在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为380℃，在线盐浴冷却槽的熔盐循环量为260~270t/h，熔盐温升≤15℃，使盘条按盘条冷速为55℃/s快速降温至熔盐温度，即盘条贝氏体相区进行在线熔盐淬火，盘条降温时间为25s，实现盘条大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，避免铁素体、珠光体软相以及异常组织马氏体或屈氏体的形成。

经过在线盐浴冷却槽的盘条进入在线盐浴高温回火槽，在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为495℃，沿盘条生产方向，在线盐浴高温回火槽的前方与后方分别循环熔盐，占在线盐浴高温回火槽长度前1/3的熔盐循环量为350t/h，占在线盐浴高温回火槽长度后2/3的熔盐循环量为200t/h，熔盐温升≤9℃，使盘条与熔盐换热升温至熔盐温度，即在中温回火温度区间回火，盘条等温时间为200s，进一步控制贝氏体组织向回火贝氏体组织转变、少量配分残余奥氏体稳定化以及稳定地弥散析出大量合金碳化物VC；出在线盐浴高温回火槽的盘条组织如图2中(a)所示，经过清理烘干集卷后，获得热轧盘条。

对比例1：

一种含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其与实施例1的区别在于，生产工艺按照连铸→加热炉→热轧→吐丝→斯太尔摩风冷线的工艺流程生产，具体的：

所述斯太尔摩风冷线控制吐丝后的盘条，以8.5℃/s的冷速风冷降温，之后进入保温罩，进罩温度在680℃，在罩内以0.8℃/s的冷速完成相变，集卷下线后获得热轧盘条，热轧盘条的盘条组织如图2中(b)所示，获得热轧盘条。

对比例2：

一种55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其与实施例1的区别在于，钢种成分不含矾，获得热轧盘条。

实施例2：

一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，所述热轧盘条的化学成分及质量百分比包括：C：0.66％、Si：1.20％、Mn：0.80％、Cr：0.50％、P：0.018％、S：0.007％、V：0.80％，其余为Fe和不可避免杂质；其生产工艺按照连铸→加热炉→热轧→吐丝→在线盐浴冷却槽→在线盐浴高温回火槽的工艺流程生产，具体的：

所述连铸工序用于将高温钢水通过连铸机制为连铸坯，连铸中间包过热度控制在29~33℃，结晶器钢液面波动控制±5mm以内，采用首端电磁搅拌与末端电磁搅拌结合搅拌，首端电磁搅拌电流为380A，频率为3Hz；末端电磁搅拌电流为520A，频率为11Hz；连铸坯的C偏析指数为1.04，规格为220mm×220mm方坯。

所述加热炉工序用于将连铸坯通过加热炉加热达到可轧制塑性的高温连铸坯；所述热轧工序用于通过热轧将高温连铸坯轧制线材，采用从加热炉出炉的高温连铸坯经过高压除鳞水，高压除鳞水压力为21MPa，用于去除连铸坯表面的氧化皮，再将除鳞后的高温连铸坯通过轧制线轧制为线材，采用低温轧制，控制终轧温度在882℃，终轧压下量为7%，利用低温终轧形变储能细化盘条晶粒，使盘条晶粒尺寸≤16μm，为后续盘条组织转变提供良好的组织准备；所述吐丝工序用于将轧制线下线的线材通过吐丝机制为盘条，吐丝温度为862℃，盘条规格为直径9mm。

吐丝后的盘条经过在线盐浴冷却槽，在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为420℃，在线盐浴冷却槽的熔盐循环量为265~275t/h，熔盐温升≤14℃，使盘条按盘条冷速为51℃/s快速降温至熔盐温度，即盘条贝氏体相区进行在线熔盐淬火，盘条降温时间为22s，实现盘条大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，避免铁素体、珠光体软相以及异常组织马氏体或屈氏体的形成。

经过在线盐浴冷却槽的盘条进入在线盐浴高温回火槽，在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为483℃，沿盘条生产方向，在线盐浴高温回火槽的前方与后方分别循环熔盐，占在线盐浴高温回火槽长度前1/3的熔盐循环量为340t/h，占在线盐浴高温回火槽长度后2/3的熔盐循环量为210t/h，熔盐温升≤9℃，使盘条与熔盐换热升温至熔盐温度，即在中温回火温度区间回火，盘条等温时间为276s，进一步控制贝氏体组织向回火贝氏体组织转变、少量配分残余奥氏体稳定化以及稳定地弥散析出大量合金碳化物VC；出在线盐浴高温回火槽的盘条组织如图3所示，经过清理烘干集卷后，获得热轧盘条。

对比例3：

一种含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其与实施例2的区别在于：

吐丝后的盘条经过在线盐浴冷却槽，在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为290℃，使盘条按盘条冷速为59℃/s快速降温至熔盐温度，进行在线熔盐淬火，盘条降温时间为35s；经过在线盐浴冷却槽的盘条进入在线盐浴高温回火槽，在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为460℃，使盘条与熔盐换热升温至熔盐温度，盘条等温时间为250s。

对比例4：

一种含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其与实施例2的区别在于：

吐丝后的盘条经过在线盐浴冷却槽，在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为470℃，使盘条按盘条冷速为37℃/s快速降温至熔盐温度，进行在线熔盐淬火，盘条降温时间为30s；经过在线盐浴冷却槽的盘条进入在线盐浴高温回火槽，在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为760℃，使盘条与熔盐换热升温至熔盐温度，盘条等温时间为200s；经过清理烘干集卷后，获得热轧盘条。

实施例3：

一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，所述热轧盘条的化学成分及质量百分比包括：C：0.70％、Si：1.53％、Mn：0.50％、Cr：0.66％、P：0.016％、S：0.012％、V：0.40％，其余为Fe和不可避免杂质；其生产工艺按照连铸→加热炉→热轧→吐丝→在线盐浴冷却槽→在线盐浴高温回火槽的工艺流程生产，具体的：

所述连铸工序用于将高温钢水通过连铸机制为连铸坯，连铸中间包过热度控制在20~25℃，结晶器钢液面波动控制±5mm以内，采用首端电磁搅拌与末端电磁搅拌结合搅拌，首端电磁搅拌电流为400A，频率为4Hz；末端电磁搅拌电流为520A，频率为8Hz；连铸坯的C偏析指数为≤1.03，规格为220mm×220mm方坯。

所述加热炉工序用于将连铸坯通过加热炉加热达到可轧制塑性的高温连铸坯；所述热轧工序用于通过热轧将高温连铸坯轧制线材，采用从加热炉出炉的高温连铸坯经过高压除鳞水，高压除鳞水压力为19MPa，用于去除连铸坯表面的氧化皮，再将除鳞后的高温连铸坯通过轧制线轧制为线材，采用低温轧制，控制终轧温度在905℃，终轧压下量为8%，利用低温终轧形变储能细化盘条晶粒，使盘条晶粒尺寸≤17μm，为后续盘条组织转变提供良好的组织准备；所述吐丝工序用于将轧制线下线的线材通过吐丝机制为盘条，吐丝温度为885℃，盘条规格为直径9mm。

吐丝后的盘条经过在线盐浴冷却槽，在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为380℃，在线盐浴冷却槽的熔盐循环量为320-330t/h，熔盐温升≤13℃，使盘条按盘条冷速为55℃/s快速降温至熔盐温度，即盘条贝氏体相区进行在线熔盐淬火，盘条降温时间为25s，实现盘条大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，避免铁素体、珠光体软相以及异常组织马氏体或屈氏体的形成。

经过在线盐浴冷却槽的盘条进入在线盐浴高温回火槽，在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为490℃，沿盘条生产方向，在线盐浴高温回火槽的前方与后方分别循环熔盐，占在线盐浴高温回火槽长度前1/3的熔盐循环量为340t/h，占在线盐浴高温回火槽长度后2/3的熔盐循环量为210t/h，熔盐温升≤9℃，进一步控制贝氏体组织向回火贝氏体组织转变、少量配分残余奥氏体稳定化以及稳定地弥散析出大量合金碳化物VC；出在线盐浴高温回火槽的盘条组织如图4所示，经过清理烘干集卷后，获得热轧盘条。

对比例5：

一种含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其与实施例3的区别在于：

所述热轧工序用于通过热轧将高温连铸坯轧制线材，控制终轧温度在1050℃，终轧压下量为4%，盘条晶粒尺寸为38μm以上，所述吐丝工序用于将轧制线下线的线材通过吐丝机制为盘条，吐丝温度为1029℃；获得热轧盘条。

实施例4：

一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，所述热轧盘条的化学成分及质量百分比包括：C：0.59％、Si：1.60％、Mn：0.76％、Cr：0.80％、P：016％、S：0.006％、V：0.71％，其余为Fe和不可避免杂质；其生产工艺按照连铸→加热炉→热轧→吐丝→在线盐浴冷却槽→在线盐浴高温回火槽的工艺流程生产，具体的：

所述连铸工序用于将高温钢水通过连铸机制为连铸坯，连铸中间包过热度控制在25~30℃，结晶器钢液面波动控制±5mm以内，采用首端电磁搅拌与末端电磁搅拌结合搅拌，首端电磁搅拌电流为250A，频率为3Hz；末端电磁搅拌电流为450A，频率为9Hz；连铸坯的C偏析指数为≤1.05，规格为220mm×220mm方坯。

所述加热炉工序用于将连铸坯通过加热炉加热达到可轧制塑性的高温连铸坯；所述热轧工序用于通过热轧将高温连铸坯轧制线材，采用从加热炉出炉的高温连铸坯经过高压除鳞水，高压除鳞水压力为20MPa，用于去除连铸坯表面的氧化皮，再将除鳞后的高温连铸坯通过轧制线轧制为线材，采用低温轧制，控制终轧温度在875℃，终轧压下量为7%，利用低温终轧形变储能细化盘条晶粒，使盘条晶粒尺寸≤15μm，为后续盘条组织转变提供良好的组织准备；所述吐丝工序用于将轧制线下线的线材通过吐丝机制为盘条，吐丝温度为854℃，盘条规格为直径12mm。

吐丝后的盘条经过在线盐浴冷却槽，在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为468℃，在线盐浴冷却槽的熔盐循环量为300~325t/h，熔盐温升≤12℃，使盘条按盘条冷速为46℃/s快速降温至熔盐温度，即盘条贝氏体相区进行在线熔盐淬火，实现盘条大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，避免铁素体、珠光体软相以及异常组织马氏体或屈氏体的形成，盘条降温时间为20s。

经过在线盐浴冷却槽的盘条进入在线盐浴高温回火槽，在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为497℃，沿盘条生产方向，在线盐浴高温回火槽的前方与后方分别循环熔盐，占在线盐浴高温回火槽长度前1/3的熔盐循环量为360t/h，占在线盐浴高温回火槽长度后2/3的熔盐循环量为205t/h，熔盐温升≤9℃，使盘条与熔盐换热升温至熔盐温度，即在中温回火温度区间回火，盘条等温时间为362s，进一步控制贝氏体组织向回火贝氏体组织转变、少量配分残余奥氏体稳定化以及稳定地弥散析出大量合金碳化物VC；出在线盐浴高温回火槽的盘条组织如图5所示，经过清理烘干集卷后，获得热轧盘条。

对比例6：

一种含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其与实施例4的区别在于：

所述连铸工序用于将高温钢水通过连铸机制为连铸坯，连铸中间包过热度控制在32~40℃，结晶器钢液面波动控制±8mm以内，采用末端电磁搅拌结合搅拌，末端电磁搅拌电流为220A，频率为6Hz；连铸坯的C偏析指数为1.32，规格为220mm×220mm方坯；获得热轧盘条。

对上述实施例和对比例所得热轧盘条进行组织与性能检测：同圈力学波动范围测试方法：距盘卷端部5m取2圈盘条，以搭接区域位置为基点，将每圈盘条平均等分为8段，在每段上各取1个拉伸试样，所取拉伸试样经拉伸测试后的强度极差即为盘条同圈差，拉伸测试采用《GB-T 228 .1-2021金属材料 拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行测试，获得抗拉强度和断面收缩率，获得的对比结果如下表1所示：

表1.不同热轧盘条成分与生产工艺的盘条组织性能的对比结果

由实施例1-4和对比例1的对比结果可见，本发明采用C-Si-Mn-Cr-V成分设计，通过对吐丝后55SiCrA弹簧钢高速线材直接进行在线快速盐浴冷却和盐浴高温回火，使高温吐丝盘条快速降至贝氏体转变温度，可以避免铁素体、珠光体软相形成，先将大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，完成贝氏体转变和残奥提升，再通过线盐浴高温回火槽快速升温回火，通过盐浴高温回火提升残奥稳定性，实现盘条贝氏体组织向回火贝氏体组织转变、少量配分残余奥氏体稳定化和合金碳化物VC的大量弥散析出，从组织上有效调节含V成分体系的55SiCr热轧盘条强度和塑性匹配，相较钢坯经热轧后以斯太尔摩风冷线控冷，获得的铁素体与珠光体软相组成的1000MPa级弹簧钢盘条风冷产品，可以提高到抗拉强度≥2010MPa，断面收缩率≥18%，达到现有风冷包装下线后下游用户奥氏体化、淬火回火的强度相当水平，进而用于制造超高强弹簧应用领域，实现免除下游油淬火工序，通过回火软化后绕簧制作超高强弹簧成品，进而降低能耗和成本，有利于弹簧成品强度级别的提升。

由实施例1和对比例2的对比结果可见，本发明采用C-Si-Mn-Cr-V成分设计，V微合金元素主要用于在中温段等温形成弥散析出强化相VC，增强基体，通过调控合金碳化物VC弥散析出，从组织上可以进一步提高高V成分体系的55SiCr热轧盘条的强度及塑性。

由实施例2和对比例3的对比结果可见，本发明通过盘条与熔盐换热使盘条快速降至熔盐温度，使盘条大部分高温奥氏体组织向贝氏体组织转变，避免异常组织马氏体或屈氏体产生和回火后引起盘条塑性降低，进而可以进一步通过线盐浴高温回火槽快速升温回火，实现盘条贝氏体组织向回火贝氏体组织转变，显著提高盘条强度并消除贝氏体脆性，进而韧化基体、提升残余奥氏体稳定性并塑化盘条。

由实施例2和对比例4的对比结果可见，本发明采用C-Si-Mn-Cr-V成分设计，通过在线盐浴高温回火槽控制盘条处于中温回火温度区间和VC的析出温度区间，可以进一步控制贝氏体组织向回火贝氏体组织转变和少量配分残余奥氏体稳定化，稳定地弥散析出大量合金碳化物VC形成纳米级析出相，产品具有优异的抗氢脆性能和强塑性匹配，同时具有良好的工业适应性。

由实施例3和对比例5的对比结果可见，本发明通过采用低温轧制和在线熔盐淬火+回火处理工艺设计，可以有效利用低温终轧形变储能细化盘条晶粒，为后续盘条组织转变提供良好的组织准备，达到低温轧制细化晶粒及在线熔盐淬火+回火处理的结合优势。

由实施例4和对比例6的对比结果可见，本发明通过降低连铸坯降低偏析程度，控制连铸坯内部质量，可以避免C偏析严重且无法消除，降低强度和严重降低塑性，增加同圈力学波动。

最后应说明的是：以上实施例各仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条，其特征在于，其化学成分及质量百分比包括：C：0.50％~0.70％、Si：1.20％~1.60％、Mn：0.50％~0.80％、Cr：0.50％~0.80％、P≤0.020％、S≤0.015％、V：0.040％~0.080％，其余为Fe和不可避免杂质，其组织包括体积百分比≥92%的回火贝氏体，其余为残余奥氏体和纳米析出相。

2.根据权利要求1所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条，其特征在于，所述热轧盘条的直径为6.5~14mm，抗拉强度≥2010MPa，断面收缩率≥18%，同圈力学波动＜30MPa，所述纳米析出相包括弥散析出的VC。

3.一种2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，基于权利要求1所述2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的化学成分热轧生产盘条，盘条依次经在线盐浴冷却槽按盘条冷速≥45℃/s快速降温至盘条贝氏体相区、在线盐浴高温回火槽升温回火，制为组织包括体积百分比≥92%的回火贝氏体，其余为残余奥氏体和纳米析出相的热轧盘条。

4.根据权利要求3所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，包括用连铸坯热轧生产盘条，所述连铸坯由钢液经连铸工序获得，连铸坯的C偏析指数≤1.05，所述连铸工序的连铸中间包过热度控制在12~33℃，结晶器钢液面波动控制±5mm以内，首端电磁搅拌电流为220~420A，频率为2~5Hz；末端电磁搅拌电流为380~560A，频率为8~12Hz。

5.根据权利要求3所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，包括用连铸坯依次经加热炉、热轧和吐丝工序生产盘条，所述热轧工序的终轧温度在870~920℃，终轧压下量为5~10%，盘条晶粒尺寸≤20μm，所述吐丝工序的吐丝温度为850-900℃。

6.根据权利要求5所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，所述热轧工序轧制前用高压除鳞水去除连铸坯表面的氧化皮，高压除鳞水压力为18~22MPa。

7.根据权利要求3~6任意一项所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，所述在线盐浴冷却槽内的熔盐温度为380~480℃，盘条冷速≤60℃/s，盘条降温时间为10~30s。

8.根据权利要求7所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，所述在线盐浴冷却槽的熔盐循环量为240~350t/h，熔盐温升≤15℃。

9.根据权利要求3~6任意一项所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，所述在线盐浴高温回火槽内的熔盐温度为450~500℃，盘条等温时间为200~400s。

10.根据权利要求9所述的2000MPa级含钒55SiCr弹簧钢热轧盘条的生产工艺，其特征在于，所述在线盐浴高温回火槽的熔盐循环量为200~370t/h，沿盘条生产方向，在线盐浴高温回火槽的前方与后方分别循环熔盐，前方熔盐循环量高于后方熔盐循环量130~160t/h，熔盐温升≤10℃。