本發(fā)明屬于彈簧鋼的生產技術領域，尤其適用于一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法。

背景技術：

彈簧鋼作為重大裝備制造和國家重點工程建設所需的關鍵材料，被廣泛用于飛機、汽車、鐵道車輛等運輸工具和工程機械等各種設備中，是制造各種螺旋簧、扭簧、板簧及其類似作用的其它形狀彈簧的材料，在高的應力狀態(tài)下使用，因此對鋼質要求很高，鋼中非金屬夾雜物破壞了基體的連續(xù)性，是造成彈簧早期疲勞、斷裂的主要原因之一，提高疲勞性能成為彈簧鋼研究重點之一。

專利CN104056871B提供一種用于控制夾雜物的彈簧鋼線材生產工藝，通過控制脫氧條件、鋼中夾雜物的析出，保證了彈簧鋼55SiCr鋼中生成具有良好變形能力的低熔點系夾雜物所需要的鋼液成分，其特征是通過低堿度渣系使鋼中夾雜物變性成低熔點硅酸鹽類夾雜物，但此工藝的缺點是易造成鋼中硅酸鹽類夾雜物超標。

專利CN102162068B提供了一種彈簧鋼及其制造和熱處理方法，其生產工藝為：電爐-LF-VD-連鑄-軋制-熱處理，其優(yōu)點是通過熱處理工藝能夠獲得需要的強度，不足之處為：精煉渣堿度控制在2.5-3.0，高堿度精煉渣系易導致鋼中B類夾雜物不易去除，影響彈簧鋼的疲勞性能，同時易在水口處結瘤而導致水口堵塞影響澆鑄。

專利CN103510020A提供了一種彈簧鋼盤條及其夾雜物控制方法，其通過轉爐高碳出鋼和爐后硅錳合金進行脫氧，精煉終點鋼中氧含量控制在20-40ppm來保證鋼中夾雜物寬度尺寸不大于10um，夾雜物長寬比大于3。其缺點是鋼中具有較高(20-40ppm)的氧含量，易造成彈簧鋼中非金屬夾雜物增多。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足而提供一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法，控制彈簧鋼非金屬夾雜物級別，解決因為夾雜物超標而導致改判的問題，大大降低了生產成本。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法，包括如下步驟：1)高拉碳工藝進行冶煉，2)吹氬處理，3)LF爐精煉，4)真空處理，5)LF軟吹：6)軋制彈簧鋼；尤其是，高拉碳工藝進行冶煉時采用無鋁脫氧，LF爐精煉時采用低堿度渣工藝。

按上述方案，所述步驟1)中，采用高拉碳工藝，終點C控制在0.10～0.15％，防止鋼水過氧化，鋼水中溶解氧α[O]為200×10^-6～350×10^-6；冶煉末期底吹攪拌，促進鋼、渣平衡，保持出鋼過程連續(xù)吹氬，終渣堿度控制目標：R≥2.5；采用擋渣板擋渣出鋼，出鋼溫度控制在1650～1670℃，轉爐下渣量≤50mm；采用爐外合金化，出鋼過程中進行脫氧及合金化，保證C、Mn、Si、Cr在國標標準中下限，同時按噸鋼加入活性石灰70～80kg、螢石5～10kg和輕燒鎂球4～5kg造新渣。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，出鋼過程中隨鋼水噸鋼加入16-18kg高純硅鐵、6-7kg金屬Mn，10-12kg高C-Cr鐵等原料進行脫氧及合金化，保證C、Mn、Si、Cr在國標標準中下限。

具體地，所述步驟2)中，到站吹氬后，測溫、取樣，加入合金后再吹氬后起吊至LF爐。其中，加完合金后鋼液成分范圍按質量百分比計為：C 0.56～0.64％、Si 1.60～2.00％、Mn 0.70～1.00％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cu≤0.25％、Ni≤0.35％、Cr≤0.35％。

按上述方案，所述步驟3)中全程保持吹氬，視渣況噸鋼適當加入1.5～2.5kg活性石灰、0.8～1.5kg螢石調整熔渣，渣量控制在1.2～1.5％，精煉渣堿度控制在2.5～3.5；鋼液溫度T≥1550℃時，取第一樣進行成分分析，按內控及目標成分要求加入合金調整化學成分，調好成分后，嚴禁大氬量攪拌使鋼水裸露，加熱和吹氬時間不低于60min。

優(yōu)選地，所述步驟3)中，按內控及目標成分要求調整化學成分，內控成分范圍為C0.58～0.62％、Si 1.70～1.90％、Mn 0.70～0.80％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cu≤0.10％、Ni≤0.10％、Cr 0.15～0.25％；目標成分為C 0.60％、Si 1.80％、Mn 0.75％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cu≤0.10％、Ni≤0.10％、Cr 0.15～0.25％，主要成分為其范圍下限的加入合金向中限調，超過其范圍中限的不加該對應的合金。

具體地，所述步驟4)中，真空度≤100Pa，真空保持時間不低于20min。

按上述方案，所述步驟5)中，根據渣況加入石英石，精煉渣堿度控制在1.20～1.50，精煉渣主要成分按質量百分比計為：CaO 30～50％，SiO₂ 30～45％，Al₂O₃≤5％，MgO 8～12％，MgO+MnO+CaO 50～60％，F(xiàn)eO≤1.5％，K₂O+Cr₂O₃+TiO₂≤5％，全程吹氬，氬氣流量0.25-0.35MPa，軟吹時間不低于40min。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明提供了一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法，該方法是研究了夾雜物析出的熱力學和動力學基礎上，通過冶煉時控制脫氧深度，從而降低氧化物的含量，低堿度渣工藝利于夾雜物塑性化，塑性化的夾雜物易于聚合長大，二次精煉軟吹時利于上浮去除，從而實現(xiàn)控制彈簧鋼非金屬夾雜物級別的目的，完全解決因為夾雜物超標而導致改判的問題，大大降低了生產成本。

2、本發(fā)明中，塑性化的夾雜物有利于彈簧鋼后續(xù)加工，從而提高了產品使用性能，間接的增加了經濟效益。

附圖說明

圖1為彈簧鋼渣系組成分布。

圖2為典型彈簧鋼夾雜物的形貌。

圖3為典型彈簧鋼夾雜物的能譜。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1

一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法，包括如下步驟：1)采用高拉碳工藝進行冶煉，2)吹氬處理，3)LF爐精煉，4)真空處理，5)LF軟吹6)軋制彈簧鋼；

1)采用高拉碳工藝進行冶煉：采用高拉碳工藝，終點C控制在0.12％，防止鋼水過氧化，鋼中溶解氧α[O]為287×10^-6；冶煉末期底吹攪拌，促進鋼、渣平衡，保持出鋼過程連續(xù)吹氬，終渣堿度控制目標：R＝3.0；采用擋渣板擋渣出鋼，出鋼溫度控制在1662℃，轉爐下渣量39mm；采用爐外合金化，出鋼過程中隨鋼水噸鋼加入17.6kg高純硅鐵、6.5kg金屬Mn，11kg高C-Cr鐵等原料進行脫氧及合金化，C，Mn、Si、Cr在標準中下限，同時按噸鋼加入活性石灰75kg、螢石8.5kg和輕燒鎂球4.3kg造新渣；

2)吹氬處理：到站吹氬3min后，測溫、取樣，加入合金后再吹氬3min后起吊至LF爐；其中，加完合金后鋼液成分中C 0.561％、Si 1.63％、Mn 0.712％、P0.0079％、S0.05％、Cu 0.07％、Ni 0.05％、Cr 0.23％；

3)LF爐精煉：視渣況噸鋼適當加入1.8kg活性石灰、1.2kg螢石調整熔渣，渣量控制在1.27％，精煉渣堿度2.85；鋼液溫度T為1568℃時，取第一樣進行成分分析，按內控及目標成分要求調整化學成分，鋼液成分中為C 0.593％、Si 1.78％、Mn 0.76％、P 0.008％、S0.006％、Cu 0.07％、Ni 0.08％、Cr 0.25％，主要成分為其范圍下限的加入合金向中限調，超過其范圍中限的不加該對應的合金調好成分后，嚴禁大氬量攪拌使鋼水裸露，加熱加吹氬時間68min；

4)真空處理：真空度≤100Pa，真空保持時間27min；

5)LF軟吹：根據渣況加入石英石，精煉渣堿度控制在1.27，精煉渣按質量百分比計為：主要成分為：CaO 45.187％，SiO₂ 35.598％，Al₂O₃ 4.2％，MgO 9.13％，MgO+MnO+CaO 55％，F(xiàn)eO 0.65％，K₂O+Cr₂O₃+TiO₂ 2.16％，全程吹氬，氬氣流量0.28MPa，軟吹時間47min；

6)軋制彈簧鋼：常規(guī)軋制成Ф8規(guī)格的彈簧鋼。

本實施例所得彈簧鋼盤條A類0.5、B類0、C類0.5、D類0；其中，典型夾雜物尺寸在3.92um。

實施例2

一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法，包括如下步驟：1)采用高拉碳工藝進行冶煉，2)吹氬處理，3)LF爐精煉，4)真空處理，5)LF軟吹6)軋制彈簧鋼；

1)采用高拉碳工藝進行冶煉：采用高拉碳工藝，終點C控制在0.10％，防止鋼水過氧化，鋼中溶解氧α[O]為347×10^-6；冶煉末期底吹攪拌，促進鋼、渣平衡，保持出鋼過程連續(xù)吹氬，終渣堿度控制目標：R＝2.8；采用擋渣板擋渣出鋼，出鋼溫度控制在1669℃，轉爐下渣量48mm；采用爐外合金化，出鋼過程中隨鋼水噸鋼加入16.3kg高純硅鐵、6.6kg金屬Mn，11.8kg高C-Cr鐵等原料進行脫氧及合金化，C，Mn、Si、Cr在標準中下限，同時按噸鋼加入活性石灰76kg、螢石9kg和輕燒鎂球4.8kg造新渣；

2)吹氬處理：到站吹氬3min后，測溫、取樣，加入合金后再吹氬3min后起吊至LF爐；其中，加完合金后鋼液成分中C 0.62％、Si 1.60％、Mn 0.77％、P 0.0125％、S 0.010％、Cu 0.09％、Ni 0.06％、Cr 0.13％；

3)LF爐精煉：視渣況噸鋼適當加入1.5kg活性石灰、1.0kg螢石調整熔渣，渣量控制在1.38％，精煉渣堿度3.2；鋼液溫度T＝1573℃時，取第一樣進行成分分析，按內控及目標成分要求調整化學成分，鋼液成分中為C 0.63％、Si 1.81％、Mn 0.78％、P 0.013％、S0.011％、Cu 0.10％、Ni 0.07％、Cr 0.15％，主要成分為其范圍下限的加入合金向中限調，超過其范圍中限的不加該對應的合金調好成分后，嚴禁大氬量攪拌使鋼水裸露，加熱+吹氬時間63min；

4)真空處理：真空度≤100Pa，真空保持時間27min；

5)LF軟吹：根據渣況加入石英石，爐渣堿度控制在1.21，精煉渣主要成分為：CaO38％，SiO₂ 31.40％，Al₂O₃ 3.844％，MgO 11.8％，MgO+MnO+CaO 50％，F(xiàn)eO 0.87％，K₂O+Cr₂O₃+TiO₂ 3.22％，全程吹氬，氬氣流量0.25MPa，軟吹時間52min；

6)軋制彈簧鋼：常規(guī)軋制成Ф8規(guī)格的彈簧鋼。

本實施例所得彈簧鋼盤條A類小于0、B類0、C類0.5、D類0；典型夾雜物尺寸在2.45um。

實施例3

一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法，包括如下步驟：1)采用高拉碳工藝進行冶煉，2)吹氬處理，3)LF爐精煉，4)真空處理，5)LF軟吹6)軋制彈簧鋼；

1)采用高拉碳工藝進行冶煉：采用高拉碳工藝，終點C控制在0.15％，防止鋼水過氧化，鋼中溶解氧α[O]為209×10^-6；冶煉末期底吹攪拌，促進鋼、渣平衡，保持出鋼過程連續(xù)吹氬，終渣堿度控制目標：R＝3.2；采用擋渣板擋渣出鋼，出鋼溫度控制在1652℃，轉爐下渣量47mm；采用爐外合金化，出鋼過程中隨鋼水噸鋼加入17.6kg高純硅鐵、7kg金屬Mn，11.6kg高C-Cr鐵等原料進行脫氧及合金化，C，Mn、Si、Cr在標準中下限，同時按噸鋼加入活性石灰72kg、螢石6kg和輕燒鎂球5kg造新渣。

2)吹氬處理：到站吹氬3min后，測溫、取樣，加入合金后再吹氬3min后起吊至LF爐；其中，加完合金后鋼液成分C 0.58％％、Si 1.83％、Mn 0.85％、P 0.009％、S 0.006％、Cu 0.03％、Ni 0.03％、Cr 0.18％；

3)LF爐精煉：視渣況噸鋼適當加入2.2kg活性石灰、1.3kg螢石調整熔渣，渣量控制在1.20％，精煉渣堿度按2.6控制；鋼液溫度T為1558℃時，取第一樣進行成分分析，按內控及目標成分要求調整化學成分，鋼液成分為C 0.65％、Si 1.85％、Mn 0.87％、P 0.009％、S0.005％、Cu 0.05％、Ni 0.07％、Cr 0.21％，主要成分為其范圍下限的加入合金向中限調，超過其范圍中限的不加該對應的合金調好成分后，嚴禁大氬量攪拌使鋼水裸露，加熱+吹氬時間72min；

4)真空處理：真空度≤100Pa，真空保持時間32min；

5)LF軟吹：根據渣況加入石英石，爐渣堿度控制在1.32，精煉渣主要成分為：CaO39.6％，SiO₂ 30％，Al₂O₃ 4.2％，MgO 12％，MgO+MnO+CaO 53％，F(xiàn)eO 0.84％，K₂O+Cr₂O₃+TiO₂ 2.36％，全程吹氬，氬氣流量0.35MPa，軟吹時間51min；

6)軋制彈簧鋼：常規(guī)軋制成Ф8規(guī)格的彈簧鋼。

本實施例所得彈簧鋼盤條A類小于0、B類0、C類0、D類0.5；典型夾雜物尺寸在4.6um。

實施例4

一種降低彈簧鋼夾雜物的冶煉方法，包括如下步驟：1)采用高拉碳工藝進行冶煉，2)吹氬處理，3)LF爐精煉，4)真空處理，5)LF軟吹6)軋制彈簧鋼；

1)采用高拉碳工藝進行冶煉：采用高拉碳工藝，終點C控制在0.14％，防止鋼水過氧化，鋼中溶解氧α[O]為228×10^-6；冶煉末期底吹攪拌，促進鋼、渣平衡，保持出鋼過程連續(xù)吹氬，終渣堿度控制目標：R＝2.7；采用擋渣板擋渣出鋼，出鋼溫度控制在1659℃，轉爐下渣量≤50mm；采用爐外合金化，出鋼過程中隨鋼水噸鋼加入16.3kg高純硅鐵、6.2kg金屬Mn，11.2kg高C-Cr鐵等原料進行脫氧及合金化，C，Mn、Si、Cr在標準中下限，同時按噸鋼加入活性石灰80kg、螢石10kg和輕燒鎂球4.6kg造新渣。

2)吹氬處理：到站吹氬3min后，測溫、取樣，加入合金后再吹氬3min后起吊至LF爐；其中，加完合金后鋼液成分C 0.57％、Si 1.73％、Mn 0.81％、P 0.005％、S 0.005％、Cu0.02％、Ni 0.05％、Cr 0.21％；

3)LF爐精煉：視渣況噸鋼適當加入1.8kg活性石灰、1.2kg螢石調整熔渣，渣量控制在1.48％，精煉渣堿度3.2；鋼液溫度T為1563℃時，取第一樣進行成分分析，按內控及目標成分要求調整化學成分，鋼液成分為C 0.63％、Si 1.79％、Mn 0.83％、P 0.005％、S0.0045％、Cu 0.03％、Ni 0.07％、Cr 0.22％，主要成分為其范圍下限的加入合金向中限調，超過其范圍中限的不加該對應的合金調好成分后，加熱+吹氬時間79min；

4)真空處理：真空度≤100Pa，真空保持時間35min；

5)LF軟吹：根據渣況加入石英石，爐渣堿度控制在1.49，精煉渣主要成分為：CaO49.3％，SiO₂ 33.04％，Al₂O₃ 3.844％，MgO 9.2％，MgO+MnO+CaO 59％，F(xiàn)eO 1.2％，K₂O+Cr₂O₃+TiO₂ 4.62％，全程吹氬，氬氣流量0.25-0.35MPa，軟吹時間不低于40min；

6)軋制彈簧鋼：常規(guī)軋制成Ф8規(guī)格的彈簧鋼。

本實施例所得彈簧鋼盤條A類小于0、B類0、C類0、D類0；典型夾雜物尺寸在2.13um。

圖1是統(tǒng)計最近生產軟吹后精煉渣控制結果，圖2-3為在該渣系下典型夾雜物尺寸大小和成分情況，低堿度精煉渣使彈簧鋼夾雜物成分趨近于Al₂O₃-SiO₂-CaO系統(tǒng)中低熔點塑性化區(qū)間，塑性化的夾雜物易于聚合長大，二次精煉軟吹時利于上浮去除，從而實現(xiàn)對彈簧鋼非金屬夾雜尺寸的控制，使得夾雜物的平均尺寸更小，分布更均勻。本發(fā)明所述方法冶煉的彈簧鋼，常規(guī)軋制成Ф8規(guī)格后，彈簧鋼盤條A類小于1.0、B類0-0.5、C類0-0.5、D類0-0.5；典型夾雜物尺寸在2～5um。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干改進和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。