[发明专利]一种弹簧钢的精炼方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金制造技术领域，具体涉及一种弹簧钢的精炼方法。

背景技术

弹簧钢作为重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，被广泛用于飞机、汽车、铁道车辆等运输工具和工程机械等各种设备中，是制造各种螺旋簧、扭簧、板簧及其类似作用的其它形状弹簧的材料。鉴于弹簧钢的工作条件比较恶劣，要求弹簧钢必须具有优良的综合性能；同时从节能和经济性出发，而且在减轻汽车、摩托车等运输工具重量方面，也要求减轻弹簧重量，由此对弹簧钢的质量提出了更高的要求。

弹簧钢的质量与钢的化学成分、钢水洁净度(气体、有害元素、夹杂物)和铸坯质量(成分偏析、脱碳及其表面状况)相关，其中，钢中气体含量[N]、[H]、[O]是造成弹簧在失效过程中脆断的主要原因之一，弹簧钢中的非金属夹杂物(种类、尺寸、分布等)是影响弹簧疲劳性能的重要因素。对于弹簧钢，目前国内外钢铁公司对非金属夹杂物的控制主要有两种方法：一种是低碱度精炼渣系精炼方法；一种是高碱度精炼渣系精炼方法。采用高碱度精炼渣能有效降低钢中的氧含量以及非金属夹杂物，但是对于硅含量高的弹簧钢，很难获得碱度在4以上的精炼渣。

我国利用低碱度渣系控制非金属夹杂物的方法，如中国发明专利(授权公开号CN104056871B，授权公告日2016.03.09)公开了一种用于控制夹杂物的弹簧钢线材生产工艺，通过低碱度渣系使钢中夹杂物变性成低熔点硅酸盐类夹杂物，但此工艺易造成钢中硅酸盐类夹杂物超标。我国利用高碱度渣系控制非金属夹杂物的方法，如发明专利(授权公告号CN102162068B，授权公告日2013.07.31)公开了一种弹簧钢及其制造和热处理方法，其生产工艺为：电炉-LF-VD-连铸-轧制-热处理，LF中精炼渣碱度控制在2.5～3.0，通过热处理工艺能够获得需要的强度，但是，碱度为2.5～3.0的高碱度精炼渣系易导致钢中B类夹杂物不易去除，影响弹簧钢的疲劳性能。中国发明专利(申请公布号CN103510020A申请公布日2014.01.15)提供了一种弹簧钢盘条及其夹杂物控制方法，其通过转炉高碳出钢和炉后硅锰合金进行脱氧，精炼终点钢中氧含量控制在20～40ppm来保证钢中夹杂物宽度尺寸不大于10um，夹杂物长宽比大于3，其缺点是钢中具有较高(20～40ppm)的氧含量，弹簧在失效过程中易脆断。

文献“Al₂O₃-SiO₂-CaO精炼渣系对55SiCrA弹簧钢夹杂物形态控制的影响”(特殊钢，2013，34(3))记载了用1.0～1.2低碱度渣碱度和≤8％A1₂O₃精炼渣可控制弹簧钢中的夹杂物形态。但是采用低碱度渣碱度虽然能有效降低B类夹杂物数量，但易导致C类夹杂物增多，影响钢的疲劳性能。文献“弹簧钢100t DC EAF-LF-VD流程无铝脱氧工艺实践”(特殊钢，2010，31(3))中记载了采用2.30-6.89％Al₂O₃、25.38-33.13％SiO₂、52.87-63.95％CaO、3.55-10.88％MgO、0.001-1.41％MnO、0.16-2.01％FeO精炼渣系，可将钢中总氧控制在(9-20)×10-6；夹杂物评级A类0-0.5、B类0-0.5、C类0-1.5、D类0-0.5。但是，其中C类夹杂物不能满足高品质弹簧钢的质量要求(C类0-1.0级)；文献“气门弹簧钢54SiCr6的冶炼和连铸工艺实践”(特殊钢，2015，36(4))记载了采用LF精炼渣碱度为0.5～0.8，通过“KR铁水-BOF-LF-510mm×390mm坯连铸-150mm×150mm轧坯-高速线材轧制”工艺使钢中A、B、C、D、Ds夹杂物级别均≤0.5，其缺点是渣系碱度低，粘度小，且没有对钢水进行真空处理，易造成钢水精炼过程中吸气。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足，提供一种气体与非金属夹杂物含量低，减少碱性精炼渣对钢包包衬的浸蚀的弹簧钢的精炼方法。

本发明采用的技术方案是：

一种弹簧钢的精炼方法，包括如下步骤：