弹簧钢生产工艺超低氧和超低表面氮化钛处理

2018-6-15 9:42:44 admin 438

 过去,一般要求的弹簧钢主要是在电炉、转炉、平炉中冶炼,模铸,横列式轧机轧制。较高质量要求的(主要是降低钢中夹杂物的含量)主要采用电炉+电渣重熔或真空重熔法生产。
  当今比较典型的生产工艺流程是:初炼钢水由电炉或转炉提供,根据不同的钢种、质量水平要求和生产者的装备条件选择二次精炼方法,在连铸工序中使用减少非金属夹杂物数量的技术(防止二次氧化、非金属夹杂物的上浮及分离)和防止偏析技术(低过热度浇铸、电磁搅拌等),可以生产出质量相当于模铸钢锭中下部的优质钢坯。钢坯加热一般采用步进炉,附有可控气氛系统,控制钢坯脱碳、氧化烧损。在加热炉与粗轧机之间,装有高压水除鳞机,清除钢坯表面氧化铁皮。使用无扭高刚度连轧机进行热机轧制(控轧控冷),获得高的尺寸精度、表面质量和满意的内部组织。为保证产品质量,采用磁粉或涡流和超声波探伤仪在线检查钢材表面、内部缺陷。对标识有缺陷的产品进行清理或剔除。同时,对质量要求较高的悬挂弹簧钢线材和阀门弹簧钢丝要分别进行钢坯修磨、软化处理、成品表面处理,经过剥皮、冷拔、退火、酸洗、油淬火/回火、探伤、防腐等一系列工序,才能确保钢材的表面质量。具体工艺流程如下。
  1)弹簧钢生产工艺流程:电炉或转炉-精炼炉(RH或LF+RH或ULO或ASEA-SKF或ULO+ULTiN或VAD)-连铸-热轧-精整。
  2)悬挂弹簧合金钢线材生产工艺流程:电炉或转炉-精炼炉-连铸-粗轧-修磨-线材轧制-检验-软化处理-表面处理-包装。
  3)油淬火阀门钢丝生产工艺流程:盘条检验-剥皮-冷拔、退火、酸洗/循环-油淬火/回火-涡流探伤-防腐处理-包装。
等离子氮化处理,金属氮化处理,等离子渗氮处理,金属渗氮处理
  RH真空脱气法、LF-RH、ASEA-SKF和VAD真空脱气加热法是大家较熟悉的处理方法,仅介绍ULO、ULO+ULTiN精炼法:
  1)ULO(超低氧)钢处理工艺,是日本大同特殊钢在RH基础上,为更有效地降低钢中夹杂物数量而采取的手段。具体步骤是:在1台超高功率碱性电弧炉中熔化钢水,接着吹氧后向钢水中加入Fe-Si或At进行预脱氧处理,得到高碱度还原渣。然后将钢水倒入钢包中,并将RH循环脱气设备“两腿”插入钢液中,汲取钢水进入脱气设备的真空室中。借助于大容量喷射泵,保持真空度<13.3Pa,并将小流量氩气引入钢水中,钢水发泡进入真空室,钢水中碳脱氧反应快速进行,因而钢水脱氧。当碳氧反应达到平衡时,加入像Al这样合适的脱氧剂。为了促进脱氧产物的上浮分离和去除,以及保持脱氧状态的稳定,继续进行脱氧操作,最后调整加Al量。RH脱气后,氧含量下降到15×10-6以下。该处理工艺是实现悬挂弹簧钢2000MPa应力值的一种手段。
  2)ULTiN(超低氮化钛)钢处理工艺:首先选择原材料,以得到Ti含量(30~50)×10-6的钢水,然后进行脱气操作,降低氮含量到(40~60)×10-6。如果ULO处理后再进行ULTiN处理(即ULO+ULTiN),钢中氧化物和TiN夹杂物可大幅度下降,钢的疲劳极限与真空电弧重熔钢相同,该弹簧钢可制造高强度阀门弹簧。
  随着机械工业的不断发展,特别是汽车工业的发展,弹簧的发展趋势是轻量化、大型化。为了适应弹簧的各种工作条件并满足高强度、高寿命的要求,弹簧钢除具有良好的综合性能外,还必须具有良好的内在质量和表面质量。