專利名稱：一種彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法
技術領域：
本發明屬于彈簧鋼生產技術領域，具體的說是一種彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，特別是一種^SiCr彈簧鋼表面脫碳的控制方法。
背景技術：
彈簧是十分重要的機械零件，在國防、工業、農業、科技以及日常生活中，都得到了廣泛的使用。彈簧鋼的生產發展水平及質量和性能在彈簧制造業、汽車、機車、機械等工業部門的發展中，扮演著十分重要的角色。汽車、發動機制造業和鐵路行業是彈簧鋼的主要用戶。近年來，隨著汽車的輕量化和高性能化，迫切要求提高彈簧鋼的強度，提高彈簧的設計應力。與此同時，隨著國內火車運行速度的不斷提高，特別是貨車向高速、重載方向發展，同樣要求提高列車轉向架懸掛彈簧的強度，延長疲勞壽命。鑒于此，國內外近年來開展了大量的研究工作，以期進一步提高彈簧鋼的強度水平和使用壽命。彈簧鋼表面情況對其疲勞性能影響非常大，表面如果存在脫碳組織會嚴重降低彈簧的疲勞強度和使用壽命。彈簧表面存在0.1 mm的脫碳層時就會明顯影響疲勞性能，如果表面出現全脫碳層，會影響疲勞壽命50%。因此脫碳層深度和形貌的控制是生產高強度優質彈簧鋼很重要的一個方面。目前關于彈簧鋼表面脫碳的研究多集中于實驗室研究，研究的鋼種多數是 BOSi2Mn ；關于55SiCr的脫碳研究比較少，且都是實驗室研究，研究的主要方向是關于加熱溫度對其表面脫碳的影響。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提出一種彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，可以使55SiCr彈簧鋼線材表面不產生全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過 30Mm。本發明解決以上技術問題的技術方案是
一種彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，具體按以下步驟進行控制 ⑴連鑄坯化學成分質量百分比為C :0. 51 0. 59%, Mn :0. 50 0. 80%, Si :1. 20 1. 60%, Cr 0. 5 0. 8%, Ni ^ 0. 35%, Cu ^ 0. 25%，余量為！^e 及不可避免的雜質；
⑵為減少坯料加熱過程中氧化和脫碳層厚度，并保證坯料加熱均勻，加熱爐一段爐溫控制在900 960°C，二段爐溫控制在990 1050°C，均熱段爐溫控制在1050 1100°C，在爐時間90 150min ；
⑶加熱爐均熱段空燃比控制在0. 7 0. 8，預熱段和均熱段空燃比控制在0. 9 1. 1 ； ⑷線材吐絲溫度控制在810 830°C，為防止冷卻過程中發生鐵素體脫碳，細化晶粒并減少產品中鐵素體組織比例，線材吐絲后以8 irC /s的冷速快速冷卻至650 670°C， 然后進保溫罩緩冷。本發明進一步限定的技術方案是前述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，連鑄坯化學成分質量百分比為C:0. 52%， Mn :0. 70%, Si :1. 50%, Cr :0. 72%, Ni :0. 35%, Cu :0. 25%, P :0. 0094%, S :0. 0023%，余量為 Fe。前述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，連鑄坯化學成分質量百分比為C: 0. 52%, Mn :0. 68%, Si :1. 48%, Cr :0. 70%, Ni :0. 3%, Cu :0. 2%, P :0. 0076%, S :0. 0015%，余量為Fe。前述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，連鑄坯化學成分質量百分比為C: 0. 54%, Mn :0. 67%, Si :1. 49%, Cr :0. 69%, Ni :0. 25%, Cu :0. 15%, P :0. 0096%, S :0. 0034%，余量
為Fe。前述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，連鑄坯化學成分質量百分比為c: 0. 53%, Mn :0. 69%, Si :1. 47%, Cr :0. 68%, Ni :0. 15%, Cu :0. 125%, P :0. 0098%, S :0. 0014%，余
量為Fe。前述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，鑄坯斷面尺寸為150mmX 150mm，產品規格為Φ8 18mm。本發明的優點是⑴通過本發明所述的工藝，55SiCr彈簧鋼線材表面不產生全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過30Mffl;⑵本發明通過對加熱爐加熱溫度、爐內氣氛和控軋控冷工藝進行控制，對設備要求不高，便于實施，質量穩定。


圖1是本發明55SiCr彈簧鋼表面脫碳組織照片。圖2是本發明四分之一處金相組織照片。
具體實施例方式實施例1
實施施例1連鑄坯化學成分質量百分比為:C :0. 52%，Mn :0. 70%, Si :1. 50%, Cr :0. 72%， Ni :0. 35%, Cu :0. 25%, P :0. 0094%, S :0. 0023%，余量為 Fe。本實施例55SiCr彈簧鋼工藝流程為原輔料驗收一配料一電爐冶煉一LF精煉一 VD脫氣一連鑄一鑄坯冷卻檢驗一坯料驗收一加熱一除鱗一軋制一吐絲一冷卻一成品檢驗 —打捆標志一稱重入庫一交付。本實施例為斷面尺寸為150mmX 150mm的連鑄坯，軋制直徑為12mm的55SiCr彈簧鋼線材，線材表面脫碳的控制方法具體為
加熱爐加熱工藝為減少坯料加熱過程中氧化和脫碳層厚度，并保證坯料加熱均勻，加熱爐一段爐溫控制在900°C，二段爐溫控制在990°C，均熱段爐溫控制在1050°C，在爐時間 90min ；加熱爐均熱段空燃比控制在0. 7，預熱段和均熱段空燃比控制在0. 9 ；
軋制工藝鋼坯出爐后除鱗水壓力18Mpa，精軋機入口溫度控制在870°C，減定徑入口溫度控制在86°C，線材吐絲溫度控制在810°C ；
斯太爾摩冷卻工藝為防止冷卻過程中發生鐵素體脫碳，細化晶粒并減少產品中鐵素體組織比例，線材吐絲后以8°C /s的冷速快速風冷至650°C，然后進保溫罩緩冷。本實施例通過對加熱爐加熱溫度和爐內氣氛進行控制，制定合理的軋制和斯太爾摩控制冷卻工藝，使55SiCr彈簧鋼線材表面不產生全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過30Mm。實施例2
實施施例2連鑄坯化學成分質量百分比為:C :0. 52%，Mn :0. 68%，Si :1. 48%，Cr :0. 70%， Ni :0. 3%, Cu :0. 2%, P :0. 0076%, S :0. 0015%，余量為 Fe。本實施例55SiCr彈簧鋼工藝流程為原輔料驗收一配料一電爐冶煉一LF精煉一 VD脫氣一連鑄一鑄坯冷卻檢驗一坯料驗收一加熱一除鱗一軋制一吐絲一冷卻一成品檢驗 —打捆標志一稱重入庫一交付。本實施例為斷面尺寸為150mmX 150mm的連鑄坯，軋制直徑為IOmm的55SiCr彈簧鋼線材，線材表面脫碳的控制方法具體為
加熱爐加熱工藝為減少坯料加熱過程中氧化和脫碳層厚度，并保證坯料加熱均勻，加熱爐一段爐溫控制在920°C，二段爐溫控制在1000°C，均熱段爐溫控制在1070°C，在爐時間 IOOmin ；加熱爐均熱段空燃比控制在0. 75，預熱段和均熱段空燃比控制在0. 95 ；
軋制工藝鋼坯出爐后除鱗水壓力19Mpa，精軋機入口溫度控制在880°C，減定徑入口溫度控制在870°C，線材吐絲溫度控制在820°C ；
斯太爾摩冷卻工藝為防止冷卻過程中發生鐵素體脫碳，細化晶粒并減少產品中鐵素體組織比例，線材吐絲后以9°C /s的冷速快速風冷至660°C，然后進保溫罩緩冷。本實施例通過對加熱爐加熱溫度和爐內氣氛進行控制，制定合理的軋制和斯太爾摩控制冷卻工藝，使55SiCr彈簧鋼線材表面不產生全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過 30Mm。實施例3
實施施例3連鑄坯化學成分質量百分比為:C :0. 54%，Mn :0. 67%，Si :1. 49%，Cr :0. 69%， Ni :0. 25%, Cu :0. 15%, P :0. 0096%, S :0. 0034%，余量為 Fe。本實施例55SiCr彈簧鋼工藝流程為原輔料驗收一配料一電爐冶煉一LF精煉一 VD脫氣一連鑄一鑄坯冷卻檢驗一坯料驗收一加熱一除鱗一軋制一吐絲一冷卻一成品檢驗 —打捆標志一稱重入庫一交付。本實施例為斷面尺寸為150mmX 150mm的連鑄坯，軋制直徑為18mm的55SiCr彈簧鋼線材，線材表面脫碳的控制方法具體為
加熱爐加熱工藝為減少坯料加熱過程中氧化和脫碳層厚度，并保證坯料加熱均勻，加熱爐一段爐溫控制在945°C，二段爐溫控制在1020°C，均熱段爐溫控制在1080°C，在爐時間 120min ；加熱爐均熱段空燃比控制在0. 8，預熱段和均熱段空燃比控制在1. 0 ；
軋制工藝鋼坯出爐后除鱗水壓力19Mpa，精軋機入口溫度控制在885°C，減定徑入口溫度控制在875 °C，線材吐絲溫度控制在825 °C ；
斯太爾摩冷卻工藝為防止冷卻過程中發生鐵素體脫碳，細化晶粒并減少產品中鐵素體組織比例，線材吐絲后以10°C /s的冷速快速風冷至665°C，然后進保溫罩緩冷。本實施例通過對加熱爐加熱溫度和爐內氣氛進行控制，制定合理的軋制和斯太爾摩控制冷卻工藝，使55SiCr彈簧鋼線材表面不產生全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過 30Mm。實施例4
實施施例4連鑄坯化學成分質量百分比為:C :0. 53%，Mn :0. 69%，Si :1. 47%，Cr :0. 68%，Ni 0. 15%, Cu 0. 125%, P :0. 0098%, S :0. 0014%，余量為 Fe。本實施例55SiCr彈簧鋼工藝流程為原輔料驗收一配料一電爐冶煉一LF精煉一 VD脫氣一連鑄一鑄坯冷卻檢驗一坯料驗收一加熱一除鱗一軋制一吐絲一冷卻一成品檢驗 —打捆標志一稱重入庫一交付。本實施例為斷面尺寸為150mmX 150mm的連鑄坯，軋制直徑為8mm的55SiCr彈簧鋼線材，線材表面脫碳的控制方法具體為
加熱爐加熱工藝為減少坯料加熱過程中氧化和脫碳層厚度，并保證坯料加熱均勻，加熱爐一段爐溫控制在960°C，二段爐溫控制在1050°C，均熱段爐溫控制在1100°C，在爐時間 150min ；加熱爐均熱段空燃比控制在0. 8，預熱段和均熱段空燃比控制在1. 1 ；
軋制工藝鋼坯出爐后除鱗水壓力20Mpa，精軋機入口溫度控制在890°C，減定徑入口溫度控制在880°C，線材吐絲溫度控制在830°C ；
斯太爾摩冷卻工藝為防止冷卻過程中發生鐵素體脫碳，細化晶粒并減少產品中鐵素體組織比例，線材吐絲后以11°C /s的冷速快速風冷至670°C，然后進保溫罩緩冷。本實施例通過對加熱爐加熱溫度和爐內氣氛進行控制，制定合理的軋制和斯太爾摩控制冷卻工藝，使55SiCr彈簧鋼線材表面不產生全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過 30Mm。圖1是本發明55SiCr彈簧鋼表面脫碳組織照片，由照片可知，55SiCr彈簧鋼線材表面不產生全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過30Mm。圖2是本發明四分之一處金相組織照片，由圖2可知，組織以索氏體為主，含有少量的鐵素體和珠光體。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，其特征在于具體按以下步驟進行控制⑴連鑄坯化學成分質量百分比為C :0. 51 0. 59%, Mn :0. 50 0. 80%, Si :1. 20 1. 60%, Cr 0. 5 0. 8%, Ni ^ 0. 35%, Cu ^ 0. 25%，余量為！^e 及不可避免的雜質；⑵為減少坯料加熱過程中氧化和脫碳層厚度，并保證坯料加熱均勻，加熱爐一段爐溫控制在900 960°C，二段爐溫控制在990 1050°C，均熱段爐溫控制在1050 1100°C，在爐時間90 150min ；⑶加熱爐均熱段空燃比控制在0. 7 0. 8，預熱段和均熱段空燃比控制在0. 9 1. 1 ；⑷線材吐絲溫度控制在810 830°C，為防止冷卻過程中發生鐵素體脫碳，細化晶粒并減少產品中鐵素體組織比例，線材吐絲后以8 irC /s的冷速快速冷卻至650 670°C，然后進保溫罩緩冷。
2.如權利要求1所述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，其特征在于連鑄坯化學成分質量百分比為:C :0. 52%, Mn :0. 70%, Si :1. 50%, Cr :0. 72%, Ni :0. 35%, Cu :0. 25%, P 0. 0094%, S 0. 0023%，余量為 Fe。
3.如權利要求1所述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，其特征在于連鑄坯化學成分質量百分比為C 0. 52%, Mn 0. 68%, Si :1. 48%, Cr :0. 70%, Ni :0. 3%, Cu :0. 2%, P 0. 0076%, S 0. 0015%，余量為 Fe。
4.如權利要求1所述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，其特征在于連鑄坯化學成分質量百分比為:C :0. 54%, Mn :0. 67%, Si :1. 49%, Cr :0. 69%, Ni :0. 25%, Cu :0. 15%, P 0. 0096%, S 0. 00；34%，余量為 Fe。
5.如權利要求1所述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，其特征在于連鑄坯化學成分質量百分比為:C :0. 53%, Mn :0. 69%, Si :1. 47%, Cr :0. 68%, Ni :0. 15%, Cu :0. 125%, P 0. 0098%, S 0. 0014%,余量為 Fe。
6.如權利要求1所述的彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法，其特征在于所述鑄坯斷面尺寸為15(tomX15(tom，產品規格為Φ8 18匪。
全文摘要
本發明屬于彈簧鋼生產技術領域，具體的說是一種彈簧鋼線材表面脫碳的控制方法,該鋼的化學成分按重量百分比為連鑄坯化學成分質量百分比為C0.51～0.59%，Mn0.50～0.80%，Si1.20～1.60%，Cr0.5～0.8%，Ni≤0.35%，Cu≤0.25%，余量為Fe及不可避免的雜質；生產工藝為150mm×150mm連鑄方坯，加熱爐一段爐溫控制在900～960℃，二段爐溫控制在990～1050℃，均熱段爐溫控制在1050～1100℃，在爐時間90～150min，均熱段空燃比控制在0.8左右，吐絲溫度控制在820℃左右，吐絲后以10℃/s冷速快速冷卻到660℃左右。利用本發明工藝生產的55SiCr彈簧鋼線材表面無全脫碳層，局部脫碳層厚度不超過30μm。
文檔編號C22C38/18GK102560046SQ20121003999
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者吳年春, 尹雨群, 李恒坤, 王曉文, 邱紅雷 申請人:南京鋼鐵股份有限公司