專利名稱：：一種55Si2MnVNbN彈簧鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，涉及一種彈簧鋼及其生產(chǎn)工藝，具體的說是一種55Si2MnVNbN彈簧鋼及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：60Si2MnA是國內(nèi)使用最廣泛的彈簧鋼品種之一，其用量占彈簧鋼總量的70%左右，主要用于汽車、拖拉機(jī)、鐵路車輛上的板簧，螺旋彈簧。伴隨著汽車輕量化、節(jié)能和鐵路不斷提速的進(jìn)程，要求不斷開發(fā)出高強(qiáng)度、節(jié)能型、抗腐蝕、耐氫至裂紋的優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度彈簧鋼品種。60Si2MnA鋼強(qiáng)度高、抗彈減性好、價(jià)格相對便宜。60Si2MnA由于有較高的碳含量、硅含量、錳含量，所以有較好的抗彈減性，但是易脫碳、碳偏析、過熱敏感性大、晶粒易粗大，淬透性相對較差。彈簧工業(yè)近來面臨的一個(gè)迫切問題是減輕彈簧重量，為此必須提高彈簧鋼的設(shè)計(jì)應(yīng)力和各項(xiàng)綜合能力。而提高設(shè)計(jì)應(yīng)力首要解決的問題之一是如何提高彈簧鋼的彈性減退抗力。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有60Si2MnA彈簧鋼存在的缺點(diǎn)，提出一種55Si2MnVNbN彈簧鋼及其生產(chǎn)工藝，具有優(yōu)良的抗延遲斷裂、耐腐蝕性能、疲勞性能和抗彈減性能。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種55Si2MnVNbN彈簧鋼，按重量百分比包括以下成份C:0.520.60%，Si:1.601.90%，Mn:0.600.80%，Cr:0.150.35%，V:0.060.12%，Nb:0.0150.025%，N:0.801.50%，P《0.0035%，S《0.0035X，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的55Si2MnVNbN彈簧鋼，優(yōu)選成份為C:0.530.59%，Si:1.701.90%，Mn:0.650.75%，Cr:0.150.35%，V:0.070.ll%，Nb:0.0150.025%，N:0.801.40%，P《0.0015%，S《0.0015%，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)?！N生產(chǎn)55Si2MnVNbN彈簧鋼的工藝，包括電爐冶煉、LF精煉、VD爐真空脫氣、連鑄和軋制；電爐冶煉工序中紅包無渣出鋼，鐵水加生鐵量^總配料量的30%，配碳量>總配料量的1.5%，點(diǎn)控制目標(biāo)00.15，P《0.008%，T>1630。C，定氧《700PPm;LF精煉工序中精煉過程中不采用鋁脫氧，使用SiC、電石總量0.30.5Kg/t，鋼水分35批次擴(kuò)散脫氧，確保白渣時(shí)間^20分鐘；吹A(chǔ)r壓力為0.250.50MPa，流量為60120L/Min，時(shí)間極in;VD爐真空脫氣工序中真空度<l.O毫巴下保持，保持時(shí)間1015min，破真空即保持靜攪狀態(tài)；靜攪過程中根據(jù)溫降加入保溫劑0.81.2Kg/噸鋼水；真空終點(diǎn)出站溫度連鑄第一爐15251535。C，連澆爐15151525°C;連鑄工序中液相線溫度1475"，過熱度20-3(TC，負(fù)滑脫率35%;軋制工序中予熱段《85(TC，加熱段1120115(TC，均熱段1100113(TC，總加熱時(shí)間2.53.0小時(shí)；水除鱗壓力^15MPa;開軋溫度^1050。C，終軋溫度^950°C;軋后軋材入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度^600°C，保溫時(shí)間>24小時(shí)，出坑溫度《200°C。本發(fā)明的彈簧鋼與60Si2MnA相比有較低碳含量、硅含量、錳含量，加入Cr、V、Nb、N元素。C:在所有元素中，碳提高強(qiáng)度的能力最大，碳對淬火回火鋼的強(qiáng)化效果大約為硅的5倍，鉻的9倍和錳的18倍，所以為保證彈簧鋼具有足夠的強(qiáng)度、硬度，彈性和抗疲勞等性能，鋼中必須含有相當(dāng)高的碳含量。Si:固溶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化都能使位錯(cuò)移動(dòng)困難，因而可有效提高鋼的彈減抗力。研究表明，在所有合金元素中硅提高彈減抗力的能力最強(qiáng)，所以彈減抗力優(yōu)良的彈簧鋼都含有較多的硅。硅所以能有效提高彈減抗力，據(jù)研究是因?yàn)樗哂袕?qiáng)烈的固溶強(qiáng)化能力，而且能抑制滲碳體在回火過程中的晶核形成和長大，改變滲碳體的形狀和間距。鋼中加入Si可提高鋼回火穩(wěn)定性，但脫碳敏感性較大，熱處理時(shí)易出現(xiàn)石墨化。硅也易降低鋼的塑性和韌性。Mn和Cr:對鋼起強(qiáng)化作用。V和Nb:均是強(qiáng)碳化物形成元素，在鋼中有沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用，提高鋼的強(qiáng)度和韌性及回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)。N:與V、Nb復(fù)合，起細(xì)晶強(qiáng)化作用。防止延遲斷裂的措施有晶粒細(xì)化、晶界強(qiáng)化、增加氫捕集點(diǎn)；添加Nb、N可以得到足夠的延遲斷裂強(qiáng)度；Nb、N可改善晶界強(qiáng)度，改善延遲斷裂強(qiáng)度；真空脫氣處理主要是減少鋼液中的氧、氫等氣體成分的處理，以減少大型的非金屬夾雜物，減少非金屬夾雜物的數(shù)量能改善疲勞特性。鈣處理和鎂處理能有效控制硬質(zhì)的非金屬夾雜物，使之成為軟性的夾雜物，軟性夾雜物對疲勞極限的影響小于硬性夾雜物的影響。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的彈簧鋼可適應(yīng)彈簧的各種苛刻工作環(huán)境、高強(qiáng)度、高壽命的要求，除高的抗拉強(qiáng)度外，還具有優(yōu)良的抗延遲斷裂、耐腐蝕性能、疲勞性能和抗彈減性具體實(shí)施方式實(shí)施例一本實(shí)施例為55Si2MnVNbN彈簧鋼，對比例為60Si2MnA彈簧鋼，成份如下表所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>具體工藝如下電爐冶煉要求紅包無渣出鋼。電爐新砌爐殼前三爐不得用于生產(chǎn)本方案中彈簧鋼，盡量避免使用新鋼包，在不得已使用新鋼包時(shí)須適當(dāng)延長LF精煉及VD真空處理時(shí)間。100噸電爐冶煉，因需要走真空，鋼包要留有自由空間，出鋼量目標(biāo)為88噸，配料選用優(yōu)質(zhì)廢鋼、鐵水、生鐵。鐵水加生鐵量>總配料量的30%。配碳量^1.5%，要求電爐冶煉配碳量>1.5%、脫碳量>1.0。電爐終點(diǎn)控制目標(biāo)O0.15，P《0.008%，T>1630。C，定氧《700PPm，電爐出鋼過程中鋼包內(nèi)每噸鋼水渣料及合金加入量Mn-Fe9Kg，石灰8Kg，螢石2Kg，LAl-LTi-FeSi23Kg，LTi-HC-CrFe2Kg等。LF精煉爐精煉過程中不采用鋁脫氧。嚴(yán)禁使用鋁材料及鋁釩土。依據(jù)渣況使用SiC、電石總量0.3-0.5Kg/t，鋼水分3-5批次擴(kuò)散脫氧，確保白渣時(shí)間^20分鐘以上。吹A(chǔ)r:壓力為0.25-0.50MPa，流量為60-120L/Min，時(shí)間>40Min。VD爐真空真空度<1.0毫巴下保持，保持時(shí)間10-15min，破真空即保持靜攪狀態(tài)。破真空取棒棒糖樣分析全成分。根據(jù)樣結(jié)果按優(yōu)化目標(biāo)值進(jìn)行微調(diào)，然后喂入MnN線(根據(jù)N含量，100m二26卯mN，100m=0.037%Mn)，微調(diào)N至0.0010-0.0012%，也微調(diào)其它成份至優(yōu)化值。攪拌2min完畢后，保持靜攪3min以上喂入Ca-Si線(喂入量lm/t鋼水，靜攪3min以上取樣分析，并繼續(xù)保持靜攪，根據(jù)等樣結(jié)果繼續(xù)微調(diào)成份至優(yōu)化值，微調(diào)合格后，取成品樣后吊包上連鑄。靜攪過程中根據(jù)溫降加入保溫劑0.81.2Kg/噸鋼水。真空終點(diǎn)出站溫度連鑄第一爐15251535"，連澆爐15151525°C。連鑄液相線溫度1475°C。最佳過熱度20-30°C。結(jié)晶器保護(hù)渣ST-SP/F8。覆蓋劑雙層，保護(hù)套管A1-C。拉速150mmX150mm:AT>35。C最大拉速2.lm/minAT=2035。C最大拉速2.2m/minAT<20。C最大拉速2.3m/min。電磁攪拌(電流*頻率)MEMS:350A*3.5Hz，F(xiàn)EMS:400A*13Hz。負(fù)滑脫率35%。連鑄坯下連鑄線后保持良好的避風(fēng)堆冷。無結(jié)晶器電磁攪拌或末端電磁攪拌流拉速相應(yīng)降低150*150:-0.2m/min。水冷工藝按弱冷工藝執(zhí)行，如下表所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>配水制度根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整，保證鑄坯不能產(chǎn)生脫方、縮孔和鼓肚。嚴(yán)禁水口插入深度<50mm，中包擋墻孔露出及擋墻倒必須換組。軋鋼予熱段《850。C，加熱段1120-1150。C，均熱段1100-113(TC，總加熱時(shí)間2.5-3.0小時(shí)。水除鱗壓力^lSMPa。開軋溫度^1050°C，終軋溫度^950°C。軋后軋材入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度^600°C，保溫時(shí)間>24小時(shí)，出坑溫度《200°C。力學(xué)性能如下表所示表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>夾雜物如下表所示表5<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>末端淬透性比較如下表所示表6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種55Si2MnVNbN彈簧鋼，其特征在于按重量百分比包括以下成份C0.52～0.60％，Si1.60～1.90％，Mn0.60～0.80％，Cr0.15～0.35％，V0.06～0.12％，Nb0.015～0.025％，N0.80～1.50％，P≤0.0035％，S≤0.0035％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的55Si2MnVNbN彈簧鋼，其特征在于按重量百分比包括以下成份C0.530.59%，Si1.701.90%，MnO.650.75%，Cr0.150.35%，V0.070.11%，Nb0.0150.025%，N0.801.40%，P《0.0015%，S《0.0015X，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。3.—種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的55Si2MnVNbN彈簧鋼的工藝，包括電爐冶煉、LF精煉、VD爐真空脫氣、連鑄和軋制，其特征在于所述電爐冶煉工序中紅包無渣出鋼，鐵水加生鐵量^總配料量的30%，配碳量>總配料量的1.5%，點(diǎn)控制目標(biāo)00.15，P《0.008%，T>1630。C，定氧《700PPm;所述LF精煉工序中精煉過程中不采用鋁脫氧，使用SiC、電石總量0.30.5Kg/t，鋼水分35批次擴(kuò)散脫氧，確保白渣時(shí)間^20分鐘；吹A(chǔ)r壓力為0.250.50MPa，流量為60120L/Min，時(shí)間極in:所述VD爐真空脫氣工序中真空度<l.O毫巴下保持，保持時(shí)間1015min，破真空即保持靜攪狀態(tài)；靜攪過程中根據(jù)溫降加入保溫劑0.81.2Kg/噸鋼水；真空終點(diǎn)出站溫度連鑄第一爐15251535"，連澆爐15151525°C;所述連鑄工序中液相線溫度1475t:，過熱度20-3(TC，負(fù)滑脫率35%;所述軋制工序中予熱段《850。C，加熱段11201150。C，均熱段11001130。C，總加熱時(shí)間2.53.0小時(shí)；水除鱗壓力^15MPa;開軋溫度^1050。C，終軋溫度^950°C;軋后軋材入坑緩冷，緩冷坑必須干燥，入坑溫度^600°C，保溫時(shí)間>24小時(shí)，出坑溫度《2Q0。C。全文摘要本發(fā)明涉及一種彈簧鋼及其生產(chǎn)工藝，是一種55Si2MnVNbN彈簧鋼及其生產(chǎn)工藝，按重量百分比包括以下成份C0.52～0.60％，Si1.60～1.90％，Mn0.60～0.80％，Cr0.15～0.35％，V0.06～0.12％，Nb0.015～0.025％，N0.80～1.50％，P≤0.0035％，S≤0.0035％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。工藝包括電爐冶煉、LF精煉、VD爐真空脫氣、連鑄和軋制。本發(fā)明的彈簧鋼可適應(yīng)彈簧的各種苛刻工作環(huán)境、高強(qiáng)度、高壽命的要求，除高的抗拉強(qiáng)度外，還具有優(yōu)良的抗延遲斷裂、耐腐蝕性能、疲勞性能和抗彈減性能。文檔編號C21D7/00GK101717893SQ200910263019公開日2010年6月2日申請日期2009年12月15日優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日發(fā)明者沈樸恒,王德炯,王時(shí)林,程維瑋申請人:南京鋼鐵股份有限公司