優(yōu)化精煉工藝改善X60Si2MnA彈簧鋼夾雜物實(shí)踐

陳濤

摘要：為研究精煉渣對(duì)彈簧鋼X60Si2MnA夾雜物數(shù)量和尺寸的影響，通過優(yōu)化精煉渣堿度，對(duì)精煉渣樣分析、全氧分析、夾雜物分析評(píng)價(jià)夾雜物的控制水平，以確定合適的精煉工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：彈簧鋼X60Si2MnA；精煉渣；堿度；夾雜物

0 前言

X60Si2MnA彈簧鋼廣泛應(yīng)用于各類運(yùn)輸工具和工程機(jī)械設(shè)備中的減震板簧、螺旋彈簧和止回閥簧。彈簧多在動(dòng)載荷環(huán)境條件下工作，所以對(duì)其抗震性、抗疲勞性和抗彈減性有較高要求。疲勞破環(huán)是導(dǎo)致彈簧失效的重要原因[1]，而引起彈簧疲勞失效的主要原因是鋼中非金屬夾雜物。彈簧鋼服役過程所受應(yīng)力與鑲嵌力疊加，使夾雜物周圍應(yīng)力超過鋼的屈服極限，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生，形成疲勞源[2]。許多研究表明：夾雜物形態(tài)、尺寸、數(shù)量與變形能力是影響彈簧鋼疲勞強(qiáng)度的主要因素。疲勞強(qiáng)度與夾雜物尺寸的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：夾雜物尺寸越大，疲勞強(qiáng)度越低[3]。因此控制鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量和尺寸與變形能力是冶煉彈簧鋼的關(guān)鍵。

我廠生產(chǎn)的彈簧鋼在廠內(nèi)夾雜物檢測(cè)時(shí)尺寸有超標(biāo)情況，且客戶反饋在拉拔或繞簧過程發(fā)生斷裂如圖1所示，因此我廠從優(yōu)化精煉工藝出發(fā)，通過減少鋼中夾雜物數(shù)量和降低夾雜物尺寸，進(jìn)一步提高鋼水純凈度，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)鋼種為X60Si2MnA彈簧鋼，主要化學(xué)成分控制范圍如表1，其生產(chǎn)流程為L(zhǎng)D-LF-VD-4#CC。

本試驗(yàn)共生產(chǎn)X60Si2MnA彈簧鋼1爐，通過LF調(diào)整石灰加入量?jī)?yōu)化精煉渣堿度至設(shè)定目標(biāo)1.6，并保證合適的軟吹流量。對(duì)非試驗(yàn)爐次VD出站、試驗(yàn)爐次關(guān)鍵流程取渣樣做成份分析和鋼樣做全氧、夾雜物進(jìn)行對(duì)比分析，確定合適的精煉工藝，提高鋼水純凈度。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 精煉渣樣成分

試驗(yàn)爐次與非試驗(yàn)爐次過程渣樣如表2所示。

2.2 夾雜物數(shù)量和尺寸

試驗(yàn)爐次LF進(jìn)站夾雜物數(shù)量和尺寸分布如圖2所示，其主要為MnS和含Al量40%的夾雜物，尺寸主要在2～5 um，有部分在5～10 um。

試驗(yàn)爐次LF出站雜物數(shù)量和尺寸分布如圖3所示，其主要為鈣鋁酸鹽和MnS夾雜物，尺寸主要在2～5 um，有部分在5～10 um。

試驗(yàn)爐次VD出站夾雜物數(shù)量和尺寸分布如圖4所示，其主要為鈣鋁酸鹽和MnS夾雜物，尺寸主要在2～5 um、少量在5～10 um。

非試驗(yàn)爐次VD出站夾雜物數(shù)量和尺寸分布如圖5所示，其主要為鈣鋁酸鹽和含Ti夾雜物，尺寸主要在2～5 um。

通過對(duì)試驗(yàn)爐次關(guān)鍵流程夾雜物分析，LF進(jìn)站至VD出站夾雜物主要種類由MnS和含Al量40%的夾雜物變化為鈣鋁酸鹽和MnS夾雜物，從試驗(yàn)爐次（圖4）和非試驗(yàn)爐次（圖5）的夾雜物數(shù)量和尺寸對(duì)比得出：試驗(yàn)爐次夾雜物數(shù)量減少，夾雜物尺寸降低。

2.3 全氧含量

非試驗(yàn)爐次和試驗(yàn)爐次過程全氧如表3所示，試驗(yàn)爐次全氧比非試驗(yàn)爐次低3ppm。

3 結(jié)論

1）優(yōu)化后精煉渣堿度（R：1.6）有利于鋼中夾雜物數(shù)量的減少、尺寸的降低，進(jìn)一步提高鋼水純凈度。

2）優(yōu)化后精煉渣堿度（R：1.6）有利于降低鋼中全氧含量。

參考文獻(xiàn)

［1］ 孟耀星，鄭永瑞，趙昊坤.汽車用鋼彈簧鋼線材夾雜物的控制［J］.鋼鐵研究學(xué)報(bào).2015，27（8）：1-6.

［2］ 孟耀星，鄭永瑞，趙昊坤.汽車用鋼彈簧鋼線材夾雜物的控制［J］.鋼鐵研究學(xué)報(bào).2015，27（8）：1-6.

［3］ 吳超，孫宜強(qiáng)，羅德信，魯修宇.不同堿度精煉渣系對(duì)彈簧鋼夾雜物的影響［J］.武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào).2013，36（4）：254-257.