[发明专利]一种消除合金弹簧钢盘条近表层枝晶带状偏析的连铸方法

说明书

本发明公开了一种消除合金弹簧钢盘条近表层枝晶带状偏析的连铸方法，所述方法包括连铸中间包钢水过热度控制、连铸坯拉速控制、结晶器电磁搅拌控制、结晶器进水流量控制及振动参数控制工序；通过中间包电磁感应加热设备控制中间包钢水过热度在15～25℃；结晶器电磁搅拌安装在结晶器中部偏下位置，电磁搅拌电流强度为150～300A，频率1.5～2.5Hz；采用液压振动，振幅2.3～2.7mm，振频100～130cpm，液面波动控制在±2mm。本发明连铸方法生产的φ5.5～20mm合金弹簧钢盘条经枝晶腐蚀检测无近表层枝晶带状偏析，热处理后表层金相组织均匀一致，有效防止了因枝晶带状偏析导致的弹簧早期疲劳断裂。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种消除合金弹簧钢盘条近表层枝晶带状偏析的连铸方法。

背景技术

合金弹簧钢热轧盘条主要用于制造汽车悬架簧、离合器簧、气门簧以及模具弹簧等，主要包括55SiCr、55SiCrV、60Si2Mn等牌号。弹簧钢热轧盘条至少要经过拉拔、热处理、卷簧等加工过程才能成为最终使用的弹簧，若盘条存在一定程度的宏观偏析缺陷，可能会导致钢丝拉拔断裂，热处理后钢丝力学性能不均，卷出的弹簧尺寸不稳甚至弹簧早期疲劳断裂等问题。

弹簧钢的盘条枝晶带状偏析指的是盘条横截面经抛光，用苦味酸腐蚀后再轻抛处理，在金相显微镜下观测到的黑色条带状组织，距离盘条表面一般在200～700μm，缺陷长度可达1000μm以上，宽度约10～20μm。盘条枝晶带状偏析遗传自连铸坯近表层的凝固枝晶间偏析，严重的枝晶带状偏析一般对应铸坯角部皮下枝晶间裂纹。由于枝晶间溶质元素的富集，盘条枝晶带状偏析上P、S含量显著高于正常组织处，增加了材料的断裂敏感性。枝晶带状偏析也是一种宏观偏析，与锭型偏析和中心偏析相比，其在盘条上的分布位置在近表层，如图1所示。该缺陷的产生与结晶器电磁搅拌强度等连铸参数密切相关，且难以在后续的热处理过程中改善消除。螺旋弹簧工作中弹簧表层受力最大，故对表面与近表层的各种缺陷控制最为关注。对于高工作应力大振幅的悬架簧、模具弹簧而言，其疲劳断裂主要受控于疲劳裂纹的扩展。若在盘条中存在近表层的枝晶带状偏析，则在该位置容易产生疲劳裂纹源，或导致疲劳裂纹在此扩展加速，最终导致弹簧早期疲劳断裂。

专利CN 106399654 B公开了一种改善弹簧钢锭型偏析的方法，连铸中包过热度控制在25～35℃，连铸断面320mm×420mm，拉速0.3～0.5m/min，结晶器电磁搅拌电流强度300～450A，频率2Hz；开坯成185mm*185mm方坯工艺，然后轧制线材。该方法主要是用于解决因锭型偏析导致的产品改判问题，没有考虑解决盘条中存在近表层的枝晶带状偏析缺陷问题。

专利CN 108672666 A公开了一种改善圆坯弹簧钢60Si2CrVAT中心偏析的连铸方法，对圆坯连铸过程的中间包温度、结晶器水量、二冷区水量以及电磁搅拌参数、末端电磁搅拌位置等进行控制，以降低连铸坯中心偏析，减少了因中心偏析造成的塑性不合问题，同样也没有考虑解决盘条中存在近表层的枝晶带状偏析缺陷问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种消除合金弹簧钢盘条近表层枝晶带状偏析的连铸方法。该发明有效地消除合金弹簧钢盘条近表层枝晶带状偏析，从而保证了弹簧近表层金相组织的均匀性，进而改善了弹簧的疲劳性能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种消除合金弹簧钢盘条近表层枝晶带状偏析的连铸方法，所述方法包括连铸中间包钢水过热度控制、连铸坯拉速控制、结晶器电磁搅拌控制、结晶器进水流量控制及结晶器振动参数控制工序；所述连铸中间包钢水过热度控制工序，通过中间包电磁感应加热设备控制中间包钢水过热度在15～25℃；所述结晶器电磁搅拌控制工序，结晶器电磁搅拌安装在结晶器中部偏下位置，电磁搅拌电流强度为150～300A，频率1.5～2.5Hz；所述结晶器振动参数控制工序，结晶器采用液压振动，振幅2.3～2.7mm，振频100～130cpm，结晶器液面波动控制在±2mm。

本发明所述连铸坯拉速控制工序，连铸坯拉速控制在0.65～0.75m/min。