专利名称：一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法
技术领域：
本发明属于弹簧钢生产技术领域，具体的说是一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，特别是一种^SiCr弹簧钢表面脱碳的控制方法。
背景技术：
弹簧是十分重要的机械零件，在国防、工业、农业、科技以及日常生活中，都得到了广泛的使用。弹簧钢的生产发展水平及质量和性能在弹簧制造业、汽车、机车、机械等工业部门的发展中，扮演着十分重要的角色。汽车、发动机制造业和铁路行业是弹簧钢的主要用户。近年来，随着汽车的轻量化和高性能化，迫切要求提高弹簧钢的强度，提高弹簧的设计应力。与此同时，随着国内火车运行速度的不断提高，特别是货车向高速、重载方向发展，同样要求提高列车转向架悬挂弹簧的强度，延长疲劳寿命。鉴于此，国内外近年来开展了大量的研究工作，以期进一步提高弹簧钢的强度水平和使用寿命。弹簧钢表面情况对其疲劳性能影响非常大，表面如果存在脱碳组织会严重降低弹簧的疲劳强度和使用寿命。弹簧表面存在0.1 mm的脱碳层时就会明显影响疲劳性能，如果表面出现全脱碳层，会影响疲劳寿命50%。因此脱碳层深度和形貌的控制是生产高强度优质弹簧钢很重要的一个方面。目前关于弹簧钢表面脱碳的研究多集中于实验室研究，研究的钢种多数是 BOSi2Mn ；关于55SiCr的脱碳研究比较少，且都是实验室研究，研究的主要方向是关于加热温度对其表面脱碳的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提出一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，可以使55SiCr弹簧钢线材表面不产生全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过 30Mm。本发明解决以上技术问题的技术方案是
一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，具体按以下步骤进行控制 ⑴连铸坯化学成分质量百分比为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%，余量为！^e 及不可避免的杂质；
⑵为减少坯料加热过程中氧化和脱碳层厚度，并保证坯料加热均勻，加热炉一段炉温控制在900 960°C，二段炉温控制在990 1050°C，均热段炉温控制在1050 1100°C，在炉时间90 150min ；
⑶加热炉均热段空燃比控制在0. 7 0. 8，预热段和均热段空燃比控制在0. 9 1. 1 ； ⑷线材吐丝温度控制在810 830°C，为防止冷却过程中发生铁素体脱碳，细化晶粒并减少产品中铁素体组织比例，线材吐丝后以8 irC /s的冷速快速冷却至650 670°C， 然后进保温罩缓冷。本发明进一步限定的技术方案是前述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，连铸坯化学成分质量百分比为C:0. 52%， Mn :0. 70%, Si :1. 50%, Cr :0. 72%, Ni :0. 35%, Cu :0. 25%, P :0. 0094%, S :0. 0023%，余量为 Fe。前述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，连铸坯化学成分质量百分比为C: 0. 52%, Mn :0. 68%, Si :1. 48%, Cr :0. 70%, Ni :0. 3%, Cu :0. 2%, P :0. 0076%, S :0. 0015%，余量为Fe。前述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，连铸坯化学成分质量百分比为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
为Fe。前述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，连铸坯化学成分质量百分比为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
量为Fe。前述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，铸坯断面尺寸为150mmX 150mm，产品规格为Φ8 18mm。本发明的优点是⑴通过本发明所述的工艺，55SiCr弹簧钢线材表面不产生全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过30Mffl;⑵本发明通过对加热炉加热温度、炉内气氛和控轧控冷工艺进行控制，对设备要求不高，便于实施，质量稳定。
图1是本发明55SiCr弹簧钢表面脱碳组织照片。图2是本发明四分之一处金相组织照片。
具体实施例方式实施例1
实施施例1连铸坯化学成分质量百分比为:C :0. 52%，Mn :0. 70%, Si :1. 50%, Cr :0. 72%， Ni :0. 35%, Cu :0. 25%, P :0. 0094%, S :0. 0023%，余量为 Fe。本实施例55SiCr弹簧钢工艺流程为原辅料验收一配料一电炉冶炼一LF精炼一 VD脱气一连铸一铸坯冷却检验一坯料验收一加热一除鳞一轧制一吐丝一冷却一成品检验 —打捆标志一称重入库一交付。本实施例为断面尺寸为150mmX 150mm的连铸坯，轧制直径为12mm的55SiCr弹簧钢线材，线材表面脱碳的控制方法具体为
加热炉加热工艺为减少坯料加热过程中氧化和脱碳层厚度，并保证坯料加热均勻，加热炉一段炉温控制在900°C，二段炉温控制在990°C，均热段炉温控制在1050°C，在炉时间 90min ；加热炉均热段空燃比控制在0. 7，预热段和均热段空燃比控制在0. 9 ；
轧制工艺钢坯出炉后除鳞水压力18Mpa，精轧机入口温度控制在870°C，减定径入口温度控制在86°C，线材吐丝温度控制在810°C ；
斯太尔摩冷却工艺为防止冷却过程中发生铁素体脱碳，细化晶粒并减少产品中铁素体组织比例，线材吐丝后以8°C /s的冷速快速风冷至650°C，然后进保温罩缓冷。本实施例通过对加热炉加热温度和炉内气氛进行控制，制定合理的轧制和斯太尔摩控制冷却工艺，使55SiCr弹簧钢线材表面不产生全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过30Mm。实施例2
实施施例2连铸坯化学成分质量百分比为:C :0. 52%，Mn :0. 68%，Si :1. 48%，Cr :0. 70%， Ni :0. 3%, Cu :0. 2%, P :0. 0076%, S :0. 0015%，余量为 Fe。本实施例55SiCr弹簧钢工艺流程为原辅料验收一配料一电炉冶炼一LF精炼一 VD脱气一连铸一铸坯冷却检验一坯料验收一加热一除鳞一轧制一吐丝一冷却一成品检验 —打捆标志一称重入库一交付。本实施例为断面尺寸为150mmX 150mm的连铸坯，轧制直径为IOmm的55SiCr弹簧钢线材，线材表面脱碳的控制方法具体为
加热炉加热工艺为减少坯料加热过程中氧化和脱碳层厚度，并保证坯料加热均勻，加热炉一段炉温控制在920°C，二段炉温控制在1000°C，均热段炉温控制在1070°C，在炉时间 IOOmin ；加热炉均热段空燃比控制在0. 75，预热段和均热段空燃比控制在0. 95 ；
轧制工艺钢坯出炉后除鳞水压力19Mpa，精轧机入口温度控制在880°C，减定径入口温度控制在870°C，线材吐丝温度控制在820°C ；
斯太尔摩冷却工艺为防止冷却过程中发生铁素体脱碳，细化晶粒并减少产品中铁素体组织比例，线材吐丝后以9°C /s的冷速快速风冷至660°C，然后进保温罩缓冷。本实施例通过对加热炉加热温度和炉内气氛进行控制，制定合理的轧制和斯太尔摩控制冷却工艺，使55SiCr弹簧钢线材表面不产生全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过 30Mm。实施例3
实施施例3连铸坯化学成分质量百分比为:C :0. 54%，Mn :0. 67%，Si :1. 49%，Cr :0. 69%， Ni :0. 25%, Cu :0. 15%, P :0. 0096%, S :0. 0034%，余量为 Fe。本实施例55SiCr弹簧钢工艺流程为原辅料验收一配料一电炉冶炼一LF精炼一 VD脱气一连铸一铸坯冷却检验一坯料验收一加热一除鳞一轧制一吐丝一冷却一成品检验 —打捆标志一称重入库一交付。本实施例为断面尺寸为150mmX 150mm的连铸坯，轧制直径为18mm的55SiCr弹簧钢线材，线材表面脱碳的控制方法具体为
加热炉加热工艺为减少坯料加热过程中氧化和脱碳层厚度，并保证坯料加热均勻，加热炉一段炉温控制在945°C，二段炉温控制在1020°C，均热段炉温控制在1080°C，在炉时间 120min ；加热炉均热段空燃比控制在0. 8，预热段和均热段空燃比控制在1. 0 ；
轧制工艺钢坯出炉后除鳞水压力19Mpa，精轧机入口温度控制在885°C，减定径入口温度控制在875 °C，线材吐丝温度控制在825 °C ；
斯太尔摩冷却工艺为防止冷却过程中发生铁素体脱碳，细化晶粒并减少产品中铁素体组织比例，线材吐丝后以10°C /s的冷速快速风冷至665°C，然后进保温罩缓冷。本实施例通过对加热炉加热温度和炉内气氛进行控制，制定合理的轧制和斯太尔摩控制冷却工艺，使55SiCr弹簧钢线材表面不产生全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过 30Mm。实施例4
实施施例4连铸坯化学成分质量百分比为:C :0. 53%，Mn :0. 69%，Si :1. 47%，Cr :0. 68%，Ni 0. 15%, Cu 0. 125%, P :0. 0098%, S :0. 0014%，余量为 Fe。本实施例55SiCr弹簧钢工艺流程为原辅料验收一配料一电炉冶炼一LF精炼一 VD脱气一连铸一铸坯冷却检验一坯料验收一加热一除鳞一轧制一吐丝一冷却一成品检验 —打捆标志一称重入库一交付。本实施例为断面尺寸为150mmX 150mm的连铸坯，轧制直径为8mm的55SiCr弹簧钢线材，线材表面脱碳的控制方法具体为
加热炉加热工艺为减少坯料加热过程中氧化和脱碳层厚度，并保证坯料加热均勻，加热炉一段炉温控制在960°C，二段炉温控制在1050°C，均热段炉温控制在1100°C，在炉时间 150min ；加热炉均热段空燃比控制在0. 8，预热段和均热段空燃比控制在1. 1 ；
轧制工艺钢坯出炉后除鳞水压力20Mpa，精轧机入口温度控制在890°C，减定径入口温度控制在880°C，线材吐丝温度控制在830°C ；
斯太尔摩冷却工艺为防止冷却过程中发生铁素体脱碳，细化晶粒并减少产品中铁素体组织比例，线材吐丝后以11°C /s的冷速快速风冷至670°C，然后进保温罩缓冷。本实施例通过对加热炉加热温度和炉内气氛进行控制，制定合理的轧制和斯太尔摩控制冷却工艺，使55SiCr弹簧钢线材表面不产生全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过 30Mm。图1是本发明55SiCr弹簧钢表面脱碳组织照片，由照片可知，55SiCr弹簧钢线材表面不产生全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过30Mm。图2是本发明四分之一处金相组织照片，由图2可知，组织以索氏体为主，含有少量的铁素体和珠光体。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，其特征在于具体按以下步骤进行控制⑴连铸坯化学成分质量百分比为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%，余量为！^e 及不可避免的杂质；⑵为减少坯料加热过程中氧化和脱碳层厚度，并保证坯料加热均勻，加热炉一段炉温控制在900 960°C，二段炉温控制在990 1050°C，均热段炉温控制在1050 1100°C，在炉时间90 150min ；⑶加热炉均热段空燃比控制在0. 7 0. 8，预热段和均热段空燃比控制在0. 9 1. 1 ；⑷线材吐丝温度控制在810 830°C，为防止冷却过程中发生铁素体脱碳，细化晶粒并减少产品中铁素体组织比例，线材吐丝后以8 irC /s的冷速快速冷却至650 670°C，然后进保温罩缓冷。
2.如权利要求1所述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，其特征在于连铸坯化学成分质量百分比为:C :0. 52%, Mn :0. 70%, Si :1. 50%, Cr :0. 72%, Ni :0. 35%, Cu :0. 25%, P 0. 0094%, S 0. 0023%，余量为 Fe。
3.如权利要求1所述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，其特征在于连铸坯化学成分质量百分比为C 0. 52%, Mn 0. 68%, Si :1. 48%, Cr :0. 70%, Ni :0. 3%, Cu :0. 2%, P 0. 0076%, S 0. 0015%，余量为 Fe。
4.如权利要求1所述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，其特征在于连铸坯化学成分质量百分比为: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%，余量为 Fe。
5.如权利要求1所述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，其特征在于连铸坯化学成分质量百分比为:C :0. 53%, Mn :0. 69%, Si :1. 47%, Cr :0. 68%, Ni :0. 15%, Cu :0. 125%, P 0. 0098%, S 0. 0014%,余量为 Fe。
6.如权利要求1所述的弹簧钢线材表面脱碳的控制方法，其特征在于所述铸坯断面尺寸为15(tomX15(tom，产品规格为Φ8 18匪。
全文摘要
本发明属于弹簧钢生产技术领域，具体的说是一种弹簧钢线材表面脱碳的控制方法,该钢的化学成分按重量百分比为连铸坯化学成分质量百分比为C0.51～0.59%，Mn0.50～0.80%，Si1.20～1.60%，Cr0.5～0.8%，Ni≤0.35%，Cu≤0.25%，余量为Fe及不可避免的杂质；生产工艺为150mm×150mm连铸方坯，加热炉一段炉温控制在900～960℃，二段炉温控制在990～1050℃，均热段炉温控制在1050～1100℃，在炉时间90～150min，均热段空燃比控制在0.8左右，吐丝温度控制在820℃左右，吐丝后以10℃/s冷速快速冷却到660℃左右。利用本发明工艺生产的55SiCr弹簧钢线材表面无全脱碳层，局部脱碳层厚度不超过30μm。
文档编号C22C38/18GK102560046SQ20121003999
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者吴年春, 尹雨群, 李恒坤, 王晓文, 邱红雷 申请人:南京钢铁股份有限公司