[發(fā)明專利]一種高品質(zhì)彈簧鋼及其精煉方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010820348.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN112029958A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉青;王晨;肖冬;陳軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司
• 主分類號(hào): C21C7/06
• 分類號(hào): C21C7/06;C21C7/10;C21C7/064
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明提供了一種高品質(zhì)彈簧鋼及其精煉方法，涉及鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明所述方法采用高純硅和金屬錳脫氧，在LF精煉過程采用堿度為1.5～2.5的精煉渣脫硫，VD精煉過程采用堿度為0.8～1.0，Al₂O₃含量小于6％的精煉渣精煉鋼水，能夠很好地降低鋼液中S含量并控制鋼中Als含量小于0.0020％，從而改善彈簧鋼中的夾雜物，進(jìn)而提高其抗疲勞性能。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高品質(zhì)彈簧鋼及其精煉方法。

【背景技術(shù)】

彈簧鋼是汽車等很多機(jī)械行業(yè)用途廣泛的重要機(jī)械零件，疲勞斷裂往往是彈簧最主要的破壞形式。以汽車工業(yè)為例，隨著轎車行業(yè)由普及型逐漸向中高檔及家用轎車型方向轉(zhuǎn)變，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備正向著高速、高負(fù)荷、低能耗、低污染及輕量化發(fā)展，因而對(duì)汽車的關(guān)鍵零件彈簧的要求也越來越高。

彈簧鋼質(zhì)量與其化學(xué)成分、鋼水潔凈度(氣體、有害元素、夾雜物)和鑄坯質(zhì)量(成分偏析、脫碳及其表面狀況)密切相關(guān)。其中，彈簧鋼中非金屬夾雜物(種類、尺寸、分布等)是影響彈簧疲勞性能的重要因素，彈簧鋼中非金屬夾雜物主要包括硫化物和氧化物。現(xiàn)代超低氧高潔凈度彈簧鋼，隨著硫含量的增加鋼材使用壽命降低，為了獲得穩(wěn)定長(zhǎng)久的疲勞壽命，須減少硫化物夾雜，因此，要嚴(yán)格控制鋼中硫化物夾雜，具體控制方式為降低鋼中硫含量；氧化物夾雜中對(duì)鋼危害比較大的是含有大量Al₂O₃的不變形硬性?shī)A雜物，而鋼中酸溶鋁(Als)含量直接影響夾雜物中Al₂O₃的含量。因此，氧化物夾雜的控制方式為控制鋼中酸溶鋁(Als)含量，進(jìn)而控制鋼中夾雜物的成分，使其具有較低的熔點(diǎn)和良好的塑性，從而提高彈簧鋼的抗疲勞性能。

文獻(xiàn)“Effect of al content on the evolution of non-metallic Inclusionsin Si-Mn Deoxidized steel”(Steel Research International,2016:87(9))指出，欲獲得較好塑性化水平的夾雜物，需將鋼中Als的質(zhì)量百分含量控制在0.0020％以下，但是該文獻(xiàn)采用堿度為2.0左右的精煉渣進(jìn)行精煉，生產(chǎn)的彈簧鋼中Als含量在0.0020％～0.0030％之間，使其夾雜物中有硬質(zhì)核心存在，不益于夾雜物在鋼材軋制過程中隨鋼材進(jìn)行變形，降低了夾雜物塑性水平。

專利申請(qǐng)CN201510137575.2公開了一種Cr-Mn系列彈簧鋼冶煉工藝，其生產(chǎn)采用鋁脫氧工藝。此工藝雖可以對(duì)鋼液進(jìn)行充分的脫氧，但是獲得了大量的Al₂O₃夾雜物，此種夾雜物在鋼材軋制過程中不變形，會(huì)破壞彈簧鋼的抗疲勞性能。

文獻(xiàn)“氣門彈簧鋼54SiCr6的冶煉和連鑄工藝實(shí)踐”(特殊鋼，2015:36(4))記載了采用LF精煉渣堿度為0.5～0.8，通過“KR-BOF-LF-連鑄-開坯-軋制”工藝進(jìn)行生產(chǎn)，其缺點(diǎn)是精煉渣系堿度過低，基本不具有脫硫能力，需要通過增加鐵水預(yù)處理與之配合，增加了生產(chǎn)的復(fù)雜程度，并且沒有對(duì)鋼水進(jìn)行真空處理，易造成鋼水在精煉過程中吸氣。