[发明专利]一种用于控制夹杂物的弹簧钢线材生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制夹杂物的弹簧钢线材生产工艺，属于冶金技术领域。

背景技术

车辆的轻型化和节能，对车用弹簧自身重量提出要求；铁路客货车的高速与重载，大大增加弹簧的工作负荷，这些对弹簧的设计应力提出了更高要求。在高应力条件下，显微夹杂物成为疲劳裂纹源，使材料的疲劳极限下降，最终导致弹簧断裂。钢中夹杂物的影响已成为目前弹簧失效最主要的原因之一。

提高弹簧的疲劳性能必须控制钢中的非金属夹杂物。钢中存在的脆性和不变形非金属夹杂物是弹簧疲劳断裂的重要原因，所以必须控制钢中析出夹杂物的形态。传统的铝脱氧工艺有效地将钢的总氧量降到10×10^-6以下，但易在局部富铝区域形成颗粒较大的脱氧产物，而该工艺下去除颗粒尺寸小于20～30μm的脱氧产物仍十分困难。钢中残存的高硬度脆性夹杂物刚玉(A1₂O₃)和铝酸钙(mCaO·n A1₂O₃)在钢坯热加工时不能随钢基体一起流变，在夹杂物与钢基体的接触面上产生微裂纹，弹簧在交变应力的作用下微裂纹扩展，对其疲劳性能影响很大。

为避免钢液中析出较大颗粒的A1₂O₃夹杂物，可采取夹杂物变性生产工艺，控制夹杂物成分和形态，避免钢中形成有害夹杂物。国外关于弹簧钢中夹杂物形态控制的研究起步较早较深入，而国内的研究起步较晚，过去的研究表明，目前国内钢铁企业虽有一些研究，但仍处于模仿阶段，尚未完全掌握夹杂物变性生产工艺。因此，关于弹簧钢的夹杂物形态控制技术急需进一步系统深入研究。

在所查公开发表文献中，有关于弹簧钢用线材夹杂物的报道，相关中文文献5篇，外文文献6篇，罗列如下：1、《LF炉低碱度渣精炼工艺》(申请号:CN201110266757.1)中主要针对70、60Si2Mn的LF炉精炼工艺进行研究，并未涉及其它工艺方法。2、《一种免铁水预处理冶炼低氧低硫纯净钢的精炼工艺》（申请号:CN201110385828.X）中主要研究了为能够免铁水预处理，采用双LF的冶炼工艺生产弹簧钢和帘线钢，与本发明的弹簧钢工艺路线（转炉—氩站—LF—真空）及专用的冶炼方法不同。3、《转炉模注生产汽车用弹簧钢的夹杂物控制》介绍了转炉模注生产汽车弹簧钢的工艺实践，主要是设计相适应的专用酸洗精炼合成渣系，并未涉及具体的工艺。4、《弹簧钢非金属夹杂物在冶炼过程中形成规律与控制方案》介绍弹簧钢50CrVA的电炉生产，主要从原材料方面采取措施：控制废钢质量、采用优质生铁，并将生产配比提高到35%，其次在LF炉工艺中增加复合精炼渣使用量、改进炉渣成分。工艺方法上仅对软吹工艺进行了研究，没有涉及其它工艺方法。5、《60Si2Mn弹簧钢盘条的开发》主要介绍了LF精炼工艺中采用高碱度渣系工艺，与本发明的塑性化低碱度工艺完全不同。6、《MAEDE HIROFUMI.PRODUCTION OF SPRING STEEL WIRE ROD》（申请号:JP05012148）公开了一种有优异疲劳特性的弹簧钢线棒材的生产方法，主要针对氧化物类型的夹杂物成分进行了分析，没有涉及具体生产工艺。文献7、8、9、10、11《Si-KILLED STEEL WIRE ROD AND SPRING SUPERIOR IN FATIGUE CHARACTERISTIC》（申请号:JP2006356308、JP2006356309、JP2006356310、JP2006356312、JP2006356313）公开了一种耐疲劳特性优异的弹簧用硅镇静钢，和由这种线材得到的优异耐疲劳特性的弹簧。仅对特殊成分及线材中的氧化物系夹杂物的成分含量控制范围进行了确定，并未涉及生产工艺方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的技术问题，提供一种用于控制夹杂物的弹簧钢线材生产工艺，通过控制脱氧条件、钢中夹杂物的析出，保证了弹簧钢55SiCr钢中生成具有良好变形能力的低熔点系夹杂物所需要的钢液成分。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种用于控制夹杂物的弹簧钢线材生产工艺，包括如下步骤：1）按无铝脱氧工艺进行冶炼，2）转炉顶底复合吹炼，3）Ar站吹氩处理，4）LF钢包吹氩精炼，5）真空处理，6）浇注成方坯；