[發明專利]一種高強度耐疲勞的60Si2MnA彈簧鋼制備方法

有效

• 申請號: 202210211498.0
• 申請日: 2022-03-05
• 公開（公告）號: CN114574770B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 吾塔;宋維兆;吳作力
• 申請（專利權）人: 新疆八一鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/42;C22C38/34;C22C33/06;C21C7/064;C21C7/10;C21C7/00;C21C5/28;C21C7/06;B21B1/46;B22D11/00
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本發明公開了一種高強度耐疲勞的60Si2MnA彈簧鋼制備方法，成分要求各元素的控制精準，降低鋼坯偏析和軋后材料的帶狀，表面質量主要是連鑄坯皮下針孔的消除，純凈鋼生產就是解決Al₂O₃夾雜的生成，成分設計上采用不添加鋁的方法來實現。工藝路線為鐵水脫硫處理、頂底復吹轉爐冶煉、出鋼渣洗、LF精煉、RH真空處理、方坯連鑄以及熱連軋軋制；成分組成為C：0.58～0.61wt%，Si：1.65～1.75wt%，Mn：0.68～0.78wt%，P：≤0.012wt%，S：≤0.0030wt%，Cr:0.12～0.15wt%，Cu：0.10～0.15wt%，Ni：0.10～0.15wt%，N：≤0.0040wt%；在RH處理結束鋼水定氫，鋼水氫含量小于1.0 PPm；材料的制備方法：鐵水脫硫預處理→頂底復吹轉爐吹煉→LF精煉→RH真空處理→方坯連鑄→鋼坯入爐再均熱→軋制與冷卻→剪切，成品檢查及性能檢測。

技術領域

本發明涉及一種高強度耐疲勞的60Si2MnA彈簧鋼制備方法，屬于鋼鐵材料制造領域。

背景技術

60Si2MnA彈簧鋼根據用途分為板簧、彈簧圓鋼以及拉拔用彈簧鋼。影響其疲勞壽命和拉拔性能的主要因素是鋼質純凈度、熱處理后的材料硬度、強度以及表面和內部質量。鋼中的脆性夾雜物是造成彈簧在服役期限內疲勞斷裂的主要原因。國內外高硅系彈簧鋼夾雜物控制方法主要有如下三種。第一種方案是采用不加鋁、不控制鋁含量、中堿度LF精煉方案；第二種方案采用低鋁、低堿度的工藝方案，采用Si、Mn的脫氧方式，鋼中Al含量不大于0.005%，爐渣堿度在1.0～1.5，Al₂O₃含量在5%以下，該方案脫硫難，由于鋼包渣線位置為鎂碳磚，酸性渣對鋼包渣線位浸濕嚴重，鋼中夾雜物中多有高熔點的MgO，其次低堿度脫硫困難，LF精煉通電處理時間長，造成鋼水增氮嚴重；第三種方案出鋼采用硅鐵脫氧不加鋁脫氧，鋼中Al含量在0.005～0.015%，爐渣二元堿度在2.0～4.0，該方法生產的鋼中夾雜物含量較多，較易出現B類氧化物大顆粒夾雜物。低堿度爐渣對耐材易造成侵蝕；該渣系精煉過程脫硫難度大，埋弧效果差，鋼水升溫速度慢；該方案在氧化物夾雜控制方面不穩定。

造成彈簧鋼耐疲勞壽命低的一個主要因素是連鑄鋼坯表面的皮下氣泡，經軋制成為在材料淺表的微細裂紋，在材料使用過程中將成為腐蝕源或開裂源，制造中常常使用的方法是對鋼坯進行扒皮表面清理，這樣鋼坯有不能實現熱裝軋制，彈簧鋼生產的能耗和效率降低。

由于60Si2MnA是高硅彈簧鋼，鋼中硅含量達到了1.7%，需要大量的硅鐵為鋼水增硅，而低鋁硅鐵中的鋁含量通常為含量0.8%，轉爐出鋼過程或LF精煉處理過程加入硅鐵，其中的鋁被氧化，生成Al₂O₃為基體的B類復合夾雜存在在鋼水中，另外，LF精煉末期采用含鈣絲線進行鈣處理的方法，對非金屬夾雜物進行變性處理，喂線過程由于反應劇烈鋼水在鋼包內翻騰，裸露，造成鋼水接觸空氣而氧化、增氮。因此，以上三種方案都難以解決鋼中的B類、D類以及DS脆性夾雜。

文獻檢索：

(1)專利申請號2021110210453公開了“一種高硅系列彈簧鋼氧化物夾雜的控制方”。通過LF鋼包爐外精煉過程造高氧化鋁高堿度渣，爐渣二元堿度 在5.0～7.0；采用氬氣弱攪拌，攪拌流量控制在 100～600NL/min，鋁脫氧精煉吊包的Al含量控制在 0.025%～0.040%；采用VD真空處理+真空處理后軟吹時間。鋼中的氧含量≤7 .0ppm，平均6 .0ppm；B類粗系、細系夾雜物級別均≤0 .5級；D類粗系細系夾雜物級別≤0.5級。