優化精煉工藝改善X60Si2MnA彈簧鋼夾雜物實踐

陳濤

摘要：為研究精煉渣對彈簧鋼X60Si2MnA夾雜物數量和尺寸的影響，通過優化精煉渣堿度，對精煉渣樣分析、全氧分析、夾雜物分析評價夾雜物的控制水平，以確定合適的精煉工藝參數。

關鍵詞：彈簧鋼X60Si2MnA；精煉渣；堿度；夾雜物

0 前言

X60Si2MnA彈簧鋼廣泛應用于各類運輸工具和工程機械設備中的減震板簧、螺旋彈簧和止回閥簧。彈簧多在動載荷環境條件下工作，所以對其抗震性、抗疲勞性和抗彈減性有較高要求。疲勞破環是導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力與鑲嵌力疊加，使夾雜物周圍應力超過鋼的屈服極限，導致裂紋產生，形成疲勞源[2]。許多研究表明：夾雜物形態、尺寸、數量與變形能力是影響彈簧鋼疲勞強度的主要因素。疲勞強度與夾雜物尺寸的經驗關系：夾雜物尺寸越大，疲勞強度越低[3]。因此控制鋼中非金屬夾雜物的數量和尺寸與變形能力是冶煉彈簧鋼的關鍵。

我廠生產的彈簧鋼在廠內夾雜物檢測時尺寸有超標情況，且客戶反饋在拉拔或繞簧過程發生斷裂如圖1所示，因此我廠從優化精煉工藝出發，通過減少鋼中夾雜物數量和降低夾雜物尺寸，進一步提高鋼水純凈度，從而提高產品質量。

1 試驗方法

試驗鋼種為X60Si2MnA彈簧鋼，主要化學成分控制范圍如表1，其生產流程為LD-LF-VD-4#CC。

本試驗共生產X60Si2MnA彈簧鋼1爐，通過LF調整石灰加入量優化精煉渣堿度至設定目標1.6，并保證合適的軟吹流量。對非試驗爐次VD出站、試驗爐次關鍵流程取渣樣做成份分析和鋼樣做全氧、夾雜物進行對比分析，確定合適的精煉工藝，提高鋼水純凈度。

2 試驗結果

2.1 精煉渣樣成分

試驗爐次與非試驗爐次過程渣樣如表2所示。

2.2 夾雜物數量和尺寸

試驗爐次LF進站夾雜物數量和尺寸分布如圖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。

試驗爐次LF出站雜物數量和尺寸分布如圖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。

試驗爐次VD出站夾雜物數量和尺寸分布如圖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。

非試驗爐次VD出站夾雜物數量和尺寸分布如圖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。

通過對試驗爐次關鍵流程夾雜物分析，LF進站至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，從試驗爐次（圖4）和非試驗爐次（圖5）的夾雜物數量和尺寸對比得出：試驗爐次夾雜物數量減少，夾雜物尺寸降低。

2.3 全氧含量

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

3 結論

1）優化后精煉渣堿度（R：1.6）有利于鋼中夾雜物數量的減少、尺寸的降低，進一步提高鋼水純凈度。

2）優化后精煉渣堿度（R：1.6）有利于降低鋼中全氧含量。

參考文獻

［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］.鋼鐵研究學報.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］.鋼鐵研究學報.2015，27（8）：1-6.

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