[發(fā)明專利]一種高疲勞性能彈簧用鋼的冶煉方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210117250.8
• 申請(qǐng)日: 2022-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114540705B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 晁月林;呂迺冰;孫齊松;王翔;徐士新;熊家澤;郭青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首鋼集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/02
• 分類號(hào): C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/34;C22C33/06
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 王瑞琳

本申請(qǐng)涉及彈簧鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高疲勞性能彈簧用鋼的冶煉方法。以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述彈簧用鋼的化學(xué)成分包括：C：0.50％～0.70％、Si：1.4％～2.0％、Mn：0.7％～0.9％、Als：0.015％～0.025％、Cr：0?1％、Ca：0.0015％～0.0025％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。通過(guò)關(guān)鍵化學(xué)成分設(shè)計(jì)，控制Si、Al、Mn和Ca的含量，來(lái)控制鋼中夾雜物密度和夾雜物尺寸，提高彈簧鋼的疲勞性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及彈簧鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高疲勞性能彈簧用鋼的冶煉方法。

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)制造鐵路彈條主要采用彈簧鋼，隨著鐵路向高速化、輕型化發(fā)展，對(duì)使用的彈條扣件也提出了新的要求，要求鋼的彈性極限大、穩(wěn)定性好、疲勞壽命高、抗彈減性能良好。

鐵路鋼軌是支撐機(jī)車和機(jī)車方向的部件，鋼軌通過(guò)彈性扣件固定在道床的軌枕上。彈性扣件主要是通過(guò)彈條彎曲和扭曲，變形后產(chǎn)生扣壓力作用在軌道上，有效地保證鋼軌之間的長(zhǎng)期可靠地連接，從而保持軌道整體性；同時(shí)通過(guò)彈性扣件阻止鋼軌相對(duì)軌枕的縱橫向移動(dòng)，確保軌距正常，從而保證軌道車輛行駛安全。另外，由于火車車輪與鋼軌的接觸屬剛性接觸，不可避免產(chǎn)生震動(dòng)，而彈條特殊的彈性結(jié)構(gòu)可吸收車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的沖擊能量，達(dá)到減震作用。彈條在反復(fù)交變的應(yīng)力下工作，它承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、疲勞和腐蝕等多種作用，在車輛通過(guò)時(shí)，還要承受極高的瞬時(shí)沖擊載荷，所以對(duì)彈條的性能要求十分嚴(yán)格。

對(duì)承受拉、彎、壓、扭、沖擊等載荷周期性交變應(yīng)力作用的彈簧來(lái)說(shuō)，疲勞斷裂是其最主要的破壞形式，如何提高彈簧用鋼的抗疲勞性成為研究中的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N高疲勞性能彈簧用鋼的冶煉方法，以解決彈簧用鋼易發(fā)生疲勞斷裂的技術(shù)問(wèn)題。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N高疲勞性能彈簧用鋼，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述彈簧用鋼的化學(xué)成分包括：C：0.50％～0.70％、Si：1.4％～2.0％、Mn：0.7％～0.9％、Als：0.015％～0.025％、Cr：0-1％、Ca：0.0015％～0.0025％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

可選的，所述彈簧用鋼中夾雜物密度為27～50個(gè)/mm²，所述夾雜物的平均尺寸為1.8～2.2μm。

可選的，尺寸≤5μm的所述夾雜物的占所述夾雜物的比例≥95％。

可選的，所述彈簧用鋼疲勞壽命≥500萬(wàn)次。

第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝说谝环矫嫠龅膹椈捎娩摰囊睙挿椒ǎ龇椒òㄒ韵虏襟E：

對(duì)廢鋼進(jìn)行電爐處理，得到鋼水；

對(duì)所述鋼水進(jìn)行LF精煉處理，得到LF精煉鋼水；

對(duì)所述LF精煉鋼水進(jìn)行VD精煉處理，得到VD精煉鋼水；

對(duì)所述VD精煉鋼水進(jìn)行連鑄，得到高疲勞性能彈簧用鋼；

其中，所述VD精煉處理包括控制所述LF精煉鋼水中鈣含量、底吹氬氣和控制氬氣的壓力≤0.15Mpa。

可選的，所述LF精煉處理包括控制Al、Si和Mn的含量和控制爐渣二元堿度。

可選的，所述二元堿度的范圍為3～4。

可選的，所述電爐處理包括控制C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞0.08％，控制所述鋼水的溫度為1620～1650℃，添加出鋼渣料、精煉渣和脫氧劑。

可選的，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述精煉渣的組分包括：CaO：25％～40％、Al₂O₃：25％～35％、SiO₂≤10％、Al：10％～15％，余下為不可避免雜質(zhì)。