[发明专利]一种高Si弹簧圆钢的生产方法

说明书

一种高Si弹簧圆钢的生产方法，工艺路线为冶炼→连铸→热送热装→加热→除鳞→粗轧→中间坯冷却→全连轧→加速冷却→空冷→堆冷；钢的化学组成重量百分比为C=0.56%~0.64%，Si=1.50%~2.20%，Mn=0.40%~1.00%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr≤1.20%，V≤0.20%，且Si+Mn+Cr=2.70%~3.50%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明采用大尺寸铸坯进行热送热装和一火成材，同时采用高温加热和控轧控冷工艺，生产直径为φ20~90mm的圆钢，其表面无全脱碳层、总脱碳层深度不大于直径的0.6%，较好地兼顾了弹簧圆钢的弹性极限和疲劳强度。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种高Si弹簧圆钢的生产方法。

背景技术

弹簧通常在冲击、振动或长期交应力下使用，所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。为满足这些性能要求，弹簧钢应具有高的纯洁度和均匀性、严格控制表面缺陷和脱碳层深度、精确的外形和尺寸等。在成分设计上，通常采用中碳高硅的成分体系，Si是弹簧钢中对弹减抗力影响最大的合金元素，这主要是由于Si具有强烈的铁素体固溶强化作用，同时Si能抑制渗碳体在回火过程中的晶核形成和长大，改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态，提高钢的回火稳定性。但Si含量过高，将促进弹簧钢在加热轧制和热处理过程中的脱碳和石墨化倾向，并影响钢的表面质量。因此，高Si弹簧钢的生产和应用长期以来受到制约。

中国专利CN107747060A提出一种“高强度高疲劳寿命弹簧钢的生产方法”，采用150mm方的小尺寸连铸坯生产小规格线材弹簧钢，经洁净钢冶炼、保护浇注后，首先对连铸坯表面进行抛光、修磨，然后采用低温加热并控制均热时间，以减小弹簧钢的脱碳层深度；中国专利号CN111334708A提出“一种抗拉强度≥2250MPa且疲劳性能优异的高强度弹簧钢及其生产方法”，为提高钢的压缩比从而提高产品的内部品质，采用250mm方的连铸坯，但为了采用低温加热以控制脱碳层，需先开坯至150mm的方坯，然后进行表面扒皮，深度不低于1.2mm，该专利通过二火成材得到高强度高疲劳性能的φ6.5~16mm线材盘条；中国专利号CN108559910A提出“一种全流程TMCP热机轧制55SiCr弹簧钢及其生产方法”，同样采用二火成材，开坯后进行表面修磨，然后采用低温加热、以及控轧控冷工艺，可以获得全脱碳层为0、总脱碳层深度0.10mm的高表面质量高疲劳性的弹簧钢盘条。然而上述现有技术多应用在小规格线材弹簧钢产品，对大规格弹簧圆钢，如果采用小尺寸连铸坯，压缩比低；采用大尺寸连铸坯进行低温加热，又容易导致后续轧制过程出现表面缺陷、影响产品外形尺寸精度、组织和性能均匀性不良等问题。中国专利号CN109735765A开发“一种大规格、超细晶、高强韧性弹簧钢及其生产方法”，可适用于直径不小于φ80mm的圆棒，但为控制钢的脱碳倾向，采用0.15%~0.35%的低硅成分设计。

发明内容

本专利目的在于提供一种高Si弹簧圆钢的生产方法特别是φ20~90mm高Si弹簧圆钢的稳定、高效生产方法，产品表面无全脱碳层，总脱碳层深度不大于直径的0.6%。

本发明的技术方案：

一种高Si弹簧圆钢的生产方法，工艺路线为冶炼→连铸→热送热装→加热→除鳞→粗轧→中间坯冷却→全连轧→加速冷却→空冷→堆冷；钢的化学组成重量百分比为C=0.56%~0.64%，Si=1.50%~2.20%，Mn=0.40%~1.00%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr≤1.20%，V≤0.20%，且Si+Mn+Cr=2.70%~3.50%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

（1）冶炼、连铸：钢水经炉外精炼后，浇注成尺寸不小于240mm×240mm的连铸坯；