專利名稱:一種彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于彈簧鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域,具體說是一種控制彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的方法,特別涉及一種60Si2MnA彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法。
背景技術(shù):
60Si2MnA彈簧鋼根據(jù)其應(yīng)用,要求其具有良好的表面質(zhì)量和高組織索氏體化率,生產(chǎn)過程中常見的問題就是脫碳和鐵素體網(wǎng),在表面及內(nèi)部形成彈簧鋼的薄弱環(huán)節(jié),在外力作用下形成微裂紋,并迅速擴(kuò)展斷裂,宏觀上表征為抗拉強(qiáng)度較低、韌性差。因此,脫碳和鐵素體網(wǎng)控制成為60Si2MnA彈簧鋼生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。專利號為CN200810149557. 6,名稱為彈簧鋼及其制備方法的專利提出了彈簧鋼制備方法,但它僅僅是從煉鋼工藝角度進(jìn)行了界定,同樣,專利號為CN200910264814. 5的專利也介紹了一種彈簧鋼盤條的生產(chǎn)工藝,但它對工藝和成分的要求不嚴(yán)格。而牌號為60Si2MnA的硅錳彈簧鋼呈現(xiàn)的突出問題就是表面脫碳和鐵素體形態(tài)控制,專利號為CN201110151239. 5和專利號為CN201010102577. 5的專利提出一種脫碳的控制方法,但也僅從鑄坯加熱和熱處理方面進(jìn)行控制,沒有考慮軋制和冷卻控制,且沒有考慮鋼中鐵素體形態(tài)控制問題。上述未解決的問題 由于無法實現(xiàn)表面脫碳控制和鐵素體控制的統(tǒng)一,60Si2MnA彈簧鋼生產(chǎn)成本提高,使用壽命降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種能夠降低彈簧鋼生產(chǎn)成本,提高其使用壽命的控制彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的方法。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種控制彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的方法,其特征在于,包括如下步驟I)原料準(zhǔn)備60Si2MnA彈簧鋼盤條化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C:0. 57% O. 63%,S1: L 65 1.85%, Mn 0. 75% O. 90%, P ·.( O. 020%, S ·.( O. 015%,其余為 Fe ;2)轉(zhuǎn)爐冶煉出鋼時采用高拉碳操作,碳含量彡O. 15%,P含量彡O. 010%,如果P > O. 1%采用
雙渣;3) LF爐外精煉;4) VD真空脫氣處理;5)連鑄連鑄過程中采取全程保護(hù)澆注,保證鋼水潔凈度,過熱度控制在30±5°C,弱冷,拉速為 L 8 2. 5m/min ;6)探傷、修磨
鑄坯經(jīng)探傷、修磨后堆冷48h以上;7)加熱采用步進(jìn)式雙蓄熱二段或三段式加熱爐加熱,預(yù)熱段800-90(rC,開始慢速升溫,防止因內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生裂紋;加熱段1020-1080°C,均熱段1040-1100°C,總加熱時間控制在80-120min 之間;8)軋制線材軋制工序工藝控制A.開軋溫度 960°C 1000°C ;B.精軋溫度控制900°C~ 950°C,軋速控制在20 60 (m/s);9)軋后吐絲溫度控制到800°C 840°C ;10)斯太爾摩風(fēng)冷采用Stelmer線延遲型冷卻控制方式,當(dāng)經(jīng)過Ar3溫度以前,風(fēng)機(jī)開度100%,輥道速度O. 45m/s O. 7m/s,隨后采用適當(dāng)?shù)睦渌?冷速控制O. 5 6°C /s,使得線材最終組織由心部至表面為均勻、細(xì)片狀的珠光體和少量的鐵素體組織。11)集卷;12)檢驗;13)入庫。 所述步驟4)中,在合金化時采用低鋁硅鐵(硅鐵中鋁含量< O. 5%)。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明通過原料準(zhǔn)備一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF爐外精煉一VD真空脫氣處理一連鑄一探傷、修磨一加熱一軋制一吐絲一斯太爾摩風(fēng)冷一集卷一檢驗一入庫等工藝環(huán)節(jié)后軋制成Φ 8mm-Φ 18mm的線材,經(jīng)時效處理后抗拉強(qiáng)度(σ b)為950MPa llOOMPa、斷面收縮率(Z)為30% 50%,組織為索氏體加少量彌散分布的鐵素體。與其它工藝相比,強(qiáng)度有所下降,面縮有所提高,且強(qiáng)度和面縮的變化范圍變小,性能更加穩(wěn)定,有利于拉拔和卷簧操作,降低了彈簧鋼的生產(chǎn)成本,提高了其使用壽命。
圖1是本發(fā)明脫碳情況金相圖;圖2是本發(fā)明鐵素體網(wǎng)消除情況金相圖;圖3是實施例一鐵素體分布狀態(tài)金相圖;圖4是實施例二鐵素體分布狀態(tài)金相圖;圖5是實施例二鐵素體分布狀態(tài)金相圖。
具體實施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效,茲例舉以下實施例,并配合附圖詳細(xì)說明如下—種彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法,具體按以下步驟進(jìn)行I)原料準(zhǔn)備60Si2MnA彈簧鋼盤條化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C :0. 57 % O. 63 %,S1:1. 65 1.85%, Mn 0. 75% O. 90%, P ■.( O. 020%, S ■.( O. 015%,其余為 Fe ;與其它工藝相比,成分控制范圍變小,工藝操作水平提高,成品性能波動減小,P、S危害減小。2)轉(zhuǎn)爐冶煉出鋼時采用高拉碳操作,要求碳含量> O. 15%,減少后道工序增碳劑添加以及帶入的有害雜質(zhì),要求P含量彡O. 010%,如果鐵水中P > O. 1%采用雙渣;3) LF爐外精煉4) VD真空脫氣處理Al2O3夾雜對彈簧鋼疲勞壽命的有害影響,過程中不采用鋁脫氧劑,同時合金化時采用低鋁硅鐵(硅鐵中鋁含量< O. 5%),減少鋼中Al2O3夾雜物含量。5)連鑄連鑄過程中采取全程保護(hù)澆注,保證鋼水潔凈度,過熱度(比液相線高出的溫度范圍)控制在30±5°C,弱冷,拉速為1. 8 2. 5m/min,減少了中心偏析和中心縮孔等內(nèi)部缺陷,提聞了鑄還質(zhì)量。6)探傷、修磨鑄坯經(jīng)探傷、修磨后堆冷48h以上;7)加熱采用步進(jìn)式雙蓄熱二段或三段式加熱爐加熱,預(yù)熱段800-900°C,開始慢速升溫,防止因內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生裂紋;加熱段1020-1080°C,均熱段1040-1100°C,結(jié)合該鋼種容易脫碳的特點,在晶型轉(zhuǎn)變后快速升溫,縮短在高溫區(qū)停留時間。這樣可以避免奧氏體晶粒過分粗大,為后續(xù)鐵素體相變提供更大阻力,避免成網(wǎng),減少脫碳,總加熱時間控制在80-120min 之間;8)軋制 線材軋制工序工藝控制A.開軋溫度 960 ΙΟΟΟ ;B.精軋溫度控制900°C~ 950°C,軋速控制在20 60 (m/s);軋制過程中主要結(jié)合各道次孔型和壓下量,在充分考慮軋制溫度的同時,通過降低軋速來保證充分再結(jié)晶和精軋溫度控制,使奧氏體晶粒均勻細(xì)小,而且鑄坯在本加熱條件下,采用常規(guī)軋制,就能夠滿足拉拔性能和卷簧的要求。9)軋后吐絲溫度控制到800°C 840°C;降低吐絲溫度,能夠防止奧氏體晶粒長大,減少相變過程中的脫碳和二次氧化,并抑制鐵素體析出;10)斯太爾摩風(fēng)冷采用Stelmer線延遲型冷卻控制方式,當(dāng)經(jīng)過Ar3溫度以前,為抑制鐵素體析出在風(fēng)冷段要采用大的風(fēng)冷量和高的運輸速度,風(fēng)機(jī)開度100%,輥道速度O. 45m/s O. 7m/s,由此降低Ar3點以得到細(xì)片狀珠光體,同時避免鐵素體成網(wǎng)。隨后采用適當(dāng)?shù)睦渌?,冷速控制O. 5 6V /s,使得線材最終組織由心部至表面為均勻、細(xì)片狀的珠光體和少量的鐵素體組織。11)集卷12)檢驗13)入庫。通過本發(fā)明,由圖1所示,脫碳層厚度由160μπι減小到70μπι左右;由圖2所示,鐵素體網(wǎng)有效消除,呈彌散分布。上述彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法中,優(yōu)選了三個實施例,其中每個實施例中的關(guān)鍵步驟如下
實施例一60Si2MnA,規(guī)格Φ 13mmI)原料準(zhǔn)備熔煉成分為C=O. 6%, Si=L 693%, Mn=O. 783%, P=O. 018%, S=O. 003% ;N=21ppm,0=14ppm, H=L 2ppm ;5)連鑄中心偏析0. 5級,中心疏松0. 5級;6)探傷、修磨鑄坯下線堆垛緩冷時間48小時。7)加熱A.加熱溫度預(yù)熱,820-860 °C ;加熱,1020-1055 °C,加熱時間140min ;均熱,1075-1090°C ;8)軋制線材軋制工序工藝控制A.開軋溫度 960°C 1000°C ;B.精軋溫度915-935°C ;軋速 30m/s ;9)軋后水冷控制到800°C 840°C吐絲,降低吐絲溫度,防止奧氏體晶粒長大,減少相變過程中的脫碳和二次氧化,并抑制鐵素體析出;吐絲溫度810-836°C ;10)斯太爾摩風(fēng)冷輥道速度37m/min ;風(fēng)機(jī) 1#50%,2_3#100%,4#50%。本實施例中所取4個成品試樣脫碳層厚度分別為90 μ m,80 μ m, 105 μ m,80 μ m。本實施例試樣金相組織中鐵素體形態(tài)如圖3所示本實施例成品力學(xué)性能表
權(quán)利要求
1.一種彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法,其特征在于,包括如下步驟 1)原料準(zhǔn)備 60Si2MnA彈簧鋼盤條化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C :0. 57 % 0. 63 %, S1:1. 65 1.85%, Mn :0. 75% 0. 90%, P :彡 0. 020%, S .く 0. 015%,其余為 Fe ; 2)轉(zhuǎn)爐冶煉 出鋼時采用高拉碳操作,碳含量彡0. 15%,P含量彡0. 010%,如果鐵水中P > 0. 1%采用雙渣; 3)LF爐外精煉; 4)VD真空脫氣處理; 5)連鑄 連鑄過程中采取全程保護(hù)澆注,保證鋼水潔凈度,過熱度控制在30±5°C,弱冷,拉速為L 8 2. 5m/min ; 6)探傷、修磨 鑄坯經(jīng)探傷、修磨后堆冷48h以上; 7)加熱 采用步進(jìn)式雙蓄熱ニ段或三段式加熱爐加熱,預(yù)熱段800-900°C,開始慢速升溫,防止因內(nèi)應(yīng)カ產(chǎn)生裂紋;加熱段1020-1080°C,均熱段1040-1100°C,總加熱時間控制在80-120min 之間; 8)軋制 線材軋制エ序エ藝控制 A.開軋溫度960°C 1000°C; B.精軋溫度控制900°C~950°C,軋速控制在20 60 (m/s); 9)軋后吐絲溫度控制到800°C 840°C; 10)斯太爾摩風(fēng)冷 采用Stelmer線延遲型冷卻控制方式,當(dāng)經(jīng)過Ar3溫度以前,風(fēng)機(jī)開度100%,輥道速度0.45m/s 0. 7m/s,隨后采用適當(dāng)?shù)睦渌?冷速控制0. 5 6°C /s,使得線材最終組織由心部至表面為均勻、細(xì)片狀的珠光體和少量的鐵素體組織。
11)集卷; 12)檢驗; 13)入庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法,其特征在于,所述步驟4)中,在合金化時采用低鋁硅鐵(硅鐵中鋁含量< 0. 5%)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彈簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法,本發(fā)明通過原料準(zhǔn)備→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF爐外精煉→VD真空脫氣處理→連鑄→探傷、修磨→加熱→軋制→吐絲→斯太爾摩風(fēng)冷→集卷→檢驗→入庫等工藝環(huán)節(jié)后軋制成φ8mm-φ18mm的線材,經(jīng)時效處理后抗拉強(qiáng)度(σb)為950MPa~1100MPa、斷面收縮率(Z)為30%~50%,組織為索氏體加少量彌散分布的鐵素體。與其它工藝相比,強(qiáng)度有所下降,面縮有所提高,且強(qiáng)度和面縮的變化范圍變小,性能更加穩(wěn)定,有利于拉拔和卷簧操作,降低了彈簧鋼的生產(chǎn)成本,提高了其使用壽命。
文檔編號C21C7/00GK103045935SQ201210546469
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者孫偉, 梁云科, 劉學(xué)森, 徐龍慶, 信海喜 申請人:天津鋼鐵集團(tuán)有限公司