碳素彈簧鋼絲SWRH67B+Cr通條性能的工藝優(yōu)化與控制

張秀香 孫曉明 姜洪剛 孫昌晴

摘 要：通過生產(chǎn)工藝優(yōu)化改善碳素彈簧鋼絲SWRH67B+Cr通條性能。碳素彈簧鋼絲SWRH67B+Cr主要通過成分優(yōu)化，提高化學(xué)成分內(nèi)控合格率為后續(xù)強度穩(wěn)定性奠定基礎(chǔ)。軋制工序通過加熱爐加熱溫度均勻、水冷后保證足夠的回復(fù)時間，使得盤條冷卻均勻；合理設(shè)定吐絲溫度保證此鋼種的相變開始溫度；風(fēng)冷輥道冷卻速度及風(fēng)量合理分配保證線圈的均勻冷卻；盤條頭尾未穿水部位的全部切除等以上工藝措施保證了此鋼種通條性能差在60MPa以內(nèi)。

關(guān)鍵詞：碳素彈簧鋼絲；成分優(yōu)化；成分內(nèi)控合格率；均勻冷卻；通條性能

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.33.094

碳素彈簧鋼絲特點是可塑性低，彈性強，抗應(yīng)力能力強。多用于席夢思床、汽車及各種靠墊、機械制造、文具電動工具、體育用械、扭簧用、拉簧用、電器設(shè)備等行業(yè)。由于彈簧本身長度較短，彈簧的制作過程實際上是對盤條通條性能的檢驗和考核過程。以往本鋼生產(chǎn)碳素彈簧鋼強度極差在100MPa以上，強度波動稍大，為了使產(chǎn)品使用性能更加穩(wěn)定，本鋼北營公司通過工藝優(yōu)化實現(xiàn)了碳素彈簧鋼通條性能差60MPa以下的目標。

1 盤條通條性能控制

1.1 化學(xué)成分內(nèi)控要求

根據(jù)以往生產(chǎn)的碳素彈簧鋼絲的強度余量進行了化學(xué)成分的優(yōu)化。碳含量是影響強度、性能均一性和線材異常組織的主要元素，碳含量過低強度不足，過高對控冷不利，形成異常組織使得拉拔性能變壞，其設(shè)定碳質(zhì)量份數(shù)目標0.65%；Cr、Mn增加鋼的淬透性，使索氏體比率提高，改善拉拔性能，但是其過多使得偏析加重，會使得線材中心馬氏體增多，設(shè)定鉻質(zhì)量份數(shù)目標0.32%，錳目標0.63%。P、S含量盡可能低，質(zhì)量份數(shù)目標控制在0.015%和0.010%以下。

1.2 鋼坯加熱溫度均勻

鋼坯加熱采用步進式加熱爐，“黑印”現(xiàn)象較輕，溫差較??；且每組鋼坯間都留有較大的間隙，實現(xiàn)三面、四面加熱，加熱速度快且溫度均勻，在爐時間保證1.8～2.2小時，保證了鋼坯奧氏體化完全和均勻，從而保證了后續(xù)軋制過程變形的均勻性。

1.3 水冷箱均勻水冷

預(yù)精軋及精軋機組后水冷箱，要保證足夠的冷卻水壓和反吹噴嘴壓力，有效抑制由于大變形引起的升溫后奧氏體晶粒急劇長大，保證后續(xù)相變所需的奧氏體晶粒相對的穩(wěn)定性。同時水冷箱后的回復(fù)段保證了冷卻后盤條足夠的溫度均衡時間。

1.4 吐絲溫度

吐絲溫度是相變開始的關(guān)鍵參數(shù)，吐絲溫度的高低直接影響過冷奧氏體的穩(wěn)定性，因而對性能有重要影響，吐絲溫度控制在890±10℃。

1.5 軋后冷卻控制

該鋼種在斯太爾摩輥道上的冷卻速度，對應(yīng)該鋼種連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。由于線圈在輥道上邊部比中間厚，搭接點密，通過“佳靈”裝置進行分量分配，實現(xiàn)線圈均勻冷卻。輥道之間通過下降段拉開線圈之間的搭接，從而大大改善線圈均勻冷卻的條件，也保證了每一圈線材強度的均勻性。

1.6 保證盤條頭尾充分切除

盤條經(jīng)過精軋后線材速度快，溫度高、尺寸小、硬度低，若頭部突然遇水在水中通過極易在水箱中堆鋼。所以在線材頭部到達吐絲機之前的夾送輥這段，水箱不進行水冷卻。此外，由于前后兩根鋼坯之間間隔較短，為不能把后根鋼頭部進行穿水，前一根盤條的尾部通過水箱之前需要對水箱斷水來保證下一根盤條頭部不穿水。整體需要頭部切除15圈，尾部切除10圈。由此保證整體通條性能差。

2 質(zhì)量檢驗

2.1 化學(xué)成分

產(chǎn)品實物化學(xué)成分檢驗結(jié)果與企業(yè)內(nèi)控要求對比見表1。

成分內(nèi)控合格率達到100%，窄成分范圍設(shè)定極高的內(nèi)控合格率保證了產(chǎn)品整體性能的通條穩(wěn)定性。

2.2 高倍組織檢驗

盤條高倍組織檢驗結(jié)果：晶粒度8.級，顯微組織形式為索氏體+珠光體+鐵素體，索氏體率1.5～2.0級別。夾雜物A類、B類、C類及D類夾雜控制在0～0.5級別，Ds類夾雜為0級。脫碳層控制在0.03mm～0.05mm。

相對以往生產(chǎn)工藝盤條，改善工藝后的鐵素體組織相對多些，是由于在軋后冷卻過程相對減小冷卻速度，冷卻速度的減小增加了奧氏體向珠光體開始轉(zhuǎn)變所需時間，從而使得先共析鐵素體相對多些形成和析出，同時形成的索氏體級別達到1.5～2.0級別，晶粒度8.0級，保證了盤條的強度和塑性。其高倍組織圖片見圖1及圖2。

B類、D 類夾雜物比A 類、C 類夾雜物對盤條的抗拉強度影響較大。B 類、D 類夾雜物延展性差，硬而脆，不易變形； A 類、C 類夾雜物延展性較高。所以，B 類、D 類夾雜物比A 類、C 類夾雜物對盤條基體的破壞性大。還有，非金屬夾雜物級別越高，盤條基體的抗拉強度越差，主要是由于非金屬夾雜物破壞了盤條基體的連續(xù)性，在拉伸試驗時，易沿夾雜物產(chǎn)生裂紋，使鋼絲在變形情況下易斷裂，并使鋼絲彎曲值和扭轉(zhuǎn)值降低。實際生產(chǎn)檢測所有夾雜級別都不高，保證了整體盤條的通條性能穩(wěn)定性。

脫碳的表面層會形成犬牙狀鐵素體嵌入基體中從而降低表面硬度，用于拉拔的線材由于內(nèi)外組織差異會增加變形抗力，而鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時產(chǎn)生的脫碳是決定線材表面脫碳層深度的主要因素。影響鋼坯加熱時脫碳的主要因素有：加熱溫度、加熱時間、爐內(nèi)氣氛，根據(jù)檢測的脫碳層結(jié)果0.03mm～0.05mm，完全滿足標準的1.5D%以下的要求。證明整體加熱爐加熱制度的合理性。

2.3 力學(xué)性能

產(chǎn)品實物的力學(xué)性能檢驗結(jié)果見表5。

5.5mm規(guī)格盤條抗拉強度通條的最大及最小抗拉強度滿足規(guī)格上限及下限，且強度極差為11MPa，抗拉強度極差較小，完全滿足標準極差小于60MPa標準要求。工藝過程控制較為穩(wěn)定，具體見表2。

隨機對多爐次盤條抗拉強度I-MR控制圖分析，均值為989.8MPa，極差均值6.26MPa。整體生產(chǎn)過程未出現(xiàn)異常點，生產(chǎn)過程控制較為穩(wěn)定，其為下游用戶的加工使用提供了有力保證。如圖3所示。

3 結(jié)束語

本鋼北營公司生產(chǎn)的碳素彈簧鋼絲用SWRH67B+Cr盤條采用新工藝控制后，產(chǎn)品通條性能優(yōu)良，工藝控制合理有效。

參考文獻

[1]寇勁松.二高線彈簧鋼開發(fā)及存在的問題[J].酒鋼科技，2012，（3）.

[2]王新江，郭世寶，巫保振.PC鋼絞線用82B線材質(zhì)量研究[J].金屬制品，2007，（10）.

[3]安順達.棒、線材生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量控制實用手冊[M].北京：冶金出版社，2006.

[4]劉劍，施新.優(yōu)質(zhì)硬線軋制時的工藝控制[J].軋鋼，1998，（12）.

[5]馮賀濱， 劉小川，賈學(xué)軍.斯太爾摩冷卻線的控制冷卻分析[J].軋鋼，2001，（2）.

[6]楊金艷， 凌晨.非金屬夾雜物對鋼簾線盤條抗拉強度及斷裂行為影響[J].金屬熱處理，2012，（2）.