WO2019007240A1 - 一种汽车安全带卷簧用sk5弹簧钢的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，生产工艺包括：100t UHP电炉、LF、VD真空炉、五机五流连铸、冷却、加热炉、轧制、冷却、冷轧、热处理；其中热处理包括：淬火温度850-910℃，保温15-60min，油冷至室温；回火温度400-460℃，保温40-90min，空冷至室温，确保钢材的组织构成和性能。

Description

一种汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺 技术领域
本发明涉及一种弹簧钢的生产工艺，具体的说是一种汽车安全带卷簧用弹簧钢的生产工艺。
背景技术
弹簧是各类工业产品中配套和维护的重要基础件，广泛应用于民生经济各个部门，主要用于控制机构运动或零件的位置，缓冲吸震，存储能量，测量力的大小等。安全带卷簧作为弹簧的一种，是安全带系统中重要的部件，其性能和质量直接影响到驾乘人员的安全，故要求此类弹簧钢带具有优良的综合性能。然而国内大多数同类产品在产品质量、性能稳定性、尤其是疲劳性能方面与国外有明显的差距，无法满足生产需求，高端产品依然依赖进口。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何使汽车安全带卷簧用弹簧钢获得较高的抗疲劳性能和寿命。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，包括以下步骤：㈠原料准备，其原料采用SK5弹簧钢；㈡电炉冶炼；100t UHP电炉，冶炼过程中采用大电炉、低铝洁净钢工艺；㈢LF；㈣VD真空炉；㈤连铸；采用五机五流连铸，低过热度、弱冷及低拉速浇铸工艺，使用结晶器电磁搅拌，可保证良好的铸坯质量；㈥冷却；㈦加热炉；㈧轧制；在轧制过程中严格控制加热温度和均热时间，缓慢加热，控制均热温度与均热时间，确保钢材表面质量和力学性能；㈨冷却；㈩冷轧；(十一)热处理；
其中SK5弹簧钢各元素及质量分数百分比为：C：0.80-0.90％，Si：0.1-0.50％，Mn：0.1-0.50％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Ni：≤0.20％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.01％，Ti≤0.01％，Cu：≤0.30％，其余为Fe；
其中热处理包括以下步骤：
⑴前处理：将冷轧后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢表面涂一层防氧化脱碳涂料；所述防氧化脱碳涂料的制备包括：①将凹凸棒石粘土、三氧化二铝、碳化硅和三氧化二铬按照重量百分比60％:15％:15％:10％混合均匀得涂料混合物；②以硅酸钾水溶液作为涂料粘结剂，与所述涂料混合物调配成防氧化脱碳涂料，所述硅酸钾水溶液的加入量为所述涂料混合物重量的30-40％；
⑵淬火：将步骤⑴处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢加热至850-910℃，保温15-60min，油冷至室温；
⑶再处理：将步骤⑵处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢清洗干净后再涂一层防氧化脱碳材料；
⑷回火：将步骤⑶处理后的汽车安全带卷簧用弹簧钢加热至400-460℃，保温40-90min，空冷至室温。
本申请发明人通过研究发现，钢的表面缺陷会对疲劳寿命造成影响，特别是城热处理过程中会使抗疲劳性能降低，因此本发明通过在淬火和回火前弹簧钢表面涂一层防氧化脱碳材料，对钢的表面进行了保护，消除了钢的表面缺陷对疲劳寿命造成的影响，并且通过优化淬火回火的热处理制度进一步提高弹簧钢抗疲劳性能和寿命，同时又可以增强弹性性能，塑性和韧性，一举两得。由此可见，本发明对钢的表面进行了保护，消除了钢的表面缺陷对疲劳寿命造成的影响；本发明采用最优化淬火回火的热处理制度，可以获得较高的抗疲劳性能和寿命，使国内能自己生产出优质的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢，且具有优良的弹性性能，塑性和韧性。
作为一个优选方案，SK5弹簧钢各元素及质量分数百分比为：C：0.78％，Si：0.451％，Mn：0.431％，P：0.008％，S：0.005％，Ni：0.037％，Cr：0.174％，Mo：0.009％，Ti：0.002％，其余为Fe。此成分限定，可以进一步提高其力学性能，且疲劳寿命可再增加8％左右。
具体实施方式
实施例1-9
本实施例是一种汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，包括以下步骤：㈠原料准备，其原料采用SK5弹簧钢；SK5弹簧钢各元素及质量分数百分比为：C：0.78％，Si：0.451％，Mn：0.431％，P：0.008％，S：0.005％，Ni：0.037％，Cr：0.174％，Mo：0.009％，Ti：0.002％，其余为Fe。㈡电炉冶炼；100t UHP电炉，冶炼过程中采用大电炉、低铝洁净钢工艺；㈢LF；㈣VD真空炉；㈤连铸；采用五机五流连铸，低过热度、弱冷及低拉速浇铸工艺，使用结晶器电磁搅拌，可保证良好的铸坯质量；㈥冷却；㈦加热炉；㈧轧制；在轧制过程中严格控制加热温度和均热时间，缓慢加热，控制均热温度与均热时间，确保钢材表面质量和力学性能；㈨冷却；㈩冷轧；(十一)热处理，热处理包括以下步骤：⑴前处理：将冷轧后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢表面涂一层防氧化脱碳涂料；防氧化脱碳涂料的制备包括：①将凹凸棒石粘土、三氧化二铝、碳化硅和三氧化二铬按照重量百分比60％:15％:15％:10％混合均匀 得涂料混合物；②以硅酸钾水溶液作为涂料粘结剂，与涂料混合物调配成防氧化脱碳涂料，硅酸钾水溶液的加入量为涂料混合物重量的30-40％；⑵淬火：将步骤⑴处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢加热至850-910℃，保温15-60min，油冷至室温；⑶再处理：将步骤⑵处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢清洗干净后再涂一层防氧化脱碳材料；⑷回火：将步骤⑶处理后的汽车安全带卷簧用弹簧钢加热至400-460℃，保温40-90min，空冷至室温。
实施例1-9的热处理具体如下：
实施例 淬火温度 淬火时间 回火温度 回火时间
实施例1 850℃ 15min 400℃ 90min
实施例2 850℃ 30min 430℃ 60min
实施例3 850℃ 60min 460℃ 40min
实施例4 880℃ 15min 430℃ 40min
实施例5 880℃ 30min 460℃ 90min
实施例6 880℃ 60min 400℃ 60min
实施例7 910℃ 15min 460℃ 60min
实施例8 910℃ 30min 400℃ 40min
实施例9 910℃ 60min 430℃ 90min
用上述热处理的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢试样进行拉伸试验，用此热处理过的试样制成卷簧进行疲劳性能试验。
试验中测得本工艺生产的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢力学性能符合标准。
试验中测得本工艺生产的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢疲劳寿命超过韩国汽车安全带卷簧寿命标准。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

  1. 一种汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，包括以下步骤：㈠原料准备，其原料采用SK5弹簧钢；㈡电炉冶炼；㈢LF；㈣VD真空炉；㈤连铸；㈥冷却；㈦加热炉；㈧轧制；㈨冷却；㈩冷轧；(十一)热处理；其特征在于：
    所述SK5弹簧钢各元素及质量分数百分比为：C：0.80-0.90％，Si：0.1-0.50％，Mn：0.1-0.50％，P：≤0.030％，S：≤0.030％，Ni：≤0.20％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.01％，Ti≤0.01％，Cu：≤0.30％，其余为Fe；
    所述热处理包括以下步骤：
    ⑴前处理：将冷轧后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢表面涂一层防氧化脱碳涂料；所述防氧化脱碳涂料的制备包括：①将凹凸棒石粘土、三氧化二铝、碳化硅和三氧化二铬按照重量百分比60％:15％:15％:10％混合均匀得涂料混合物；②以硅酸钾水溶液作为涂料粘结剂，与所述涂料混合物调配成防氧化脱碳涂料，所述硅酸钾水溶液的加入量为所述涂料混合物重量的30-40％；
    ⑵淬火：将步骤⑴处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢加热至850-910℃，保温15-60min，油冷至室温；
    ⑶再处理：将步骤⑵处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢清洗干净后再涂一层防氧化脱碳材料；
    ⑷回火：将步骤⑶处理后的汽车安全带卷簧用弹簧钢加热至400-460℃，保温40-90min，空冷至室温。
  2. 如权利要求1所述的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，其特征在于：所述SK5弹簧钢各元素及质量分数百分比为：C：0.78％，Si：0.451％，Mn：0.431％，P：0.008％，S：0.005％，Ni：0.037％，Cr：0.174％，Mo：0.009％，Ti：0.002％，其余为Fe。
  3. 如权利要求2所述的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，其特征在于：
    淬火：将步骤⑴处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢加热至850℃，保温15-60min，油冷至室温；
    回火：将步骤⑶处理后的汽车安全带卷簧用弹簧钢加热至400℃，保温40-90min，空冷至室温。
  4. 如权利要求2所述的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，其特征在于：
    淬火：将步骤⑴处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢加热至880℃，保温15-60min，油冷至室温；
    回火：将步骤⑶处理后的汽车安全带卷簧用弹簧钢加热至430℃，保温40-90min，空冷至室温。
  5. 如权利要求2所述的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢的生产工艺，其特征在于：
    淬火：将步骤⑴处理后的汽车安全带卷簧用SK5弹簧钢加热至910℃，保温15-60min，油冷至室温；
    回火：将步骤⑶处理后的汽车安全带卷簧用弹簧钢加热至460℃，保温40-90min，空冷至室温。
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