龚曲此里
冶金与材料
Metallurgy and materials
第41卷第2期2021年4月
Vol.41 No.2
Apr. 2021
高强度悬架簧用弹簧钢55SiCrA 盘条轧钢生产实践 韩治国，严冉冉，朱如峰
（中天钢铁集团有限公司，江苏常州213100）
摘要：影响悬架弹簧疲劳寿命的因素包含盘条的化学成分、夹杂物尺寸和数量、表面质量、脱碳层深度和组织 均匀性。通过轧线技术改造，提高弹簧钢55SiCrA 盘条表面质量；通过加热工艺优化和控轧控冷降低脱碳层深 度，提升组织均匀性，晶粒度达到8级及以上，索氏体率达到90%，热轧态抗拉强度达到1050-1 lOOMPa，面缩工
50%，经拉拔+淬回火后抗拉强度达到2000MPa 以上，无铁素体脱碳层，总脱碳深度W0.4D%，各项指标均满足高端客户需求，已实现稳定供货。
关键词：抗拉强度；表面质量；脱碳；生产实践
2017年国内弹簧钢消费量达到320万吨以上⑴，主 要涉及铁路及汽车行业，其中,2017年国内汽车产量达
2011年华表奖到了 2901.54万辆，乘用车产量为2480.67万辆，悬架弹 簧市场总需求不低于1亿件⑵，随着汽车轻量化和装
备制造业的不断发展，高强度弹簧钢的需求量越来越
大。众所周知，影响高强度悬架簧疲劳性能的主要影 响因素为化学成分、夹杂物尺寸和数量、盘条表面质
量、脱碳层深度和组织均匀性。中天钢铁特钢二线在前 期稳定开发60Si2MnA 和普通55SiCrA 的基础上，通过
轧钢产线技术改造、加热工艺优化和控轧控冷对表面 质量、脱碳层和组织均匀性提升化，成功开发出满足
客户使用要求的高强度悬架弹簧，已实现批量稳定供货O 1化学成分设计
某种条件下，化学成分决定组织，组织决定性能，
弹簧钢由于其本身高强韧性的要求，要准确控制C 、Si 、 Mn 、Cr 含量，严格限制危害元素P 、S 、Al 、Ti 、Cu 、As 、Sn
等元素，以保证弹簧钢的力学性能、理化性能（耐高温、
耐低温、耐腐蚀等性能）和工艺性能（淬透性、脱碳性 能、抗回火稳定性能等）。
综合各化学元素在弹簧钢中的作用机理，同时参 考国外日、德相关国家及国内部分钢厂的化学成分设 计，中天钢铁弹簧钢线材化学成分见表1所示。
2工艺路线选择
弹簧钢线材生产T 艺流程为：120吨KR —BOF
—LF —CC 160x 160 mm 2钢坯精整（表面修磨、抛丸、探 伤）-加热高速线材轧制一＞ 热眼探伤-斯太尔摩冷
却T 集卷T 打包T 入库。
2.1连铸坯精整
弹簧钢铸坯修磨目的为去除铸坯表面夹杂、深振
痕、针孔、裂纹、凹坑等残留缺陷，精整要求为：单边扒 皮深度^1.0-2.0 mm，倒圆角处理，圆角光滑过渡。尖
角、毛刺、表面严重发蓝等缺陷易造成成品表面折叠、
翘皮和表面裂纹，此类缺陷必须修磨干净。
2.2加热工艺
脱碳层的控制是弹簧钢疲劳强度的重要指标，尤
移动万花筒其是铁素体全脱碳层造成表面软点，导致弹簧钢在工 作过程中疲劳寿命极限大幅度降低，中高端弹簧钢用
户要求不允许存在全脱碳层。为有效控制脱碳层深度， 0向，脱碳速率显著大于氧化速度；随着温度
的升高，伴
随着晶粒长大和氧化速度增加，全脱碳层逐渐向部分 脱碳层转变，且加热时间延长脱碳增加。因此加热工艺
优化设计720咒以下充分预热，两相区720-850兀快速
战时机制
升温，高温段温度控制在950-1050 T ，优化入炉方式， 调整步进梁动作时机，加热时间控制在80-100 min o
动物权利2.3斯太尔摩冷却
盘条冷却一方面为了得到以索氏体为主的显微组 织，另一方面为了减少冷却过程中的二次脱碳，避免形 成全脱碳层，并获得合适的氧化皮结构。在实际生产过
程中，吐丝温度860-880七，铁素体析出前冷却速率为 7.5-10.0 尤/s，当冷却速率＞10.0七/s 时出现贝氏体+马
表1 55SiCrA 盘条化学成分Wt/%
元素
排水沟
C Si Mn
P S Cr Cu 标准0.52-0.58 1.20-1.60
0.60-0.80W 0.025
W0.0150.60-0.80W0.10
内控0.54-0.57
1.35-1.450.64-0.72
W0.012W 0.0080.62-0.72
W0.03
作者简介：韩治国（1977-），男，河北邢台人，主要研究方向：轧钢方向（高速线材）。
11
冶金与材料第41卷
氏体组织，无法正常拉拔加T。通过冷却速率的优化设计，使得转变过程温度保持650-720T区间进行充分完成索氏体+少量铁素体+少量珠光体，入罩温度控制M650T，未充分转变区域在保温罩内全部完成转变，避免出现低温脆性组织。
采用以上加热T-艺和冷却速率后得到成品总脱碳深度W0.4D%，全脱碳0，见图1所示。截面显微组织均匀，索氏体率达到90%0热轧态抗拉强度波动范围1050-1100MPa，面缩M50%，晶粒度达到8级及以上。经拉拔+淬冋火后钢丝强度达到2000MPa以上，面缩40%~45%，弹簧钢疲劳寿命达到50万次以上。
图1成品脱碳形貌
2.4轧线改造
为提升线材表面质量，中天特钢二线开展滚动化改造，改善红坯和成品接触状态，提升盘卷表面质量，以满足市场需求，提升产品档次，增强市场竞争力⑶。
(1)进口滚动化改造：连铸坯在加热后出炉，经过粗中轧、预精轧、精轧、减定径多道次轧制，进口导卫在咬入过程中起到诱导作用，保证红坯精准咬入轧槽。为解决诱导过程产生擦划伤以及长时间磨损后导致咬偏的问题，将进口滑动导卫改造成滚动导卫，使得红坯与导轮直接接触，解决咬入过程的擦划伤问题。
(2)导槽滚动化改造：滚动化改造包括水箱导槽和回温导槽改造，红坯在多道次轧制过程中，通过水箱冷却，使得各点控轧温度符合工艺要求，通过回温导槽进行返温，使得截面冷却均匀，避免轧后产生混晶、组织分层等问题。在连续接触过程中，滑动导槽与红坯直接接触易产生划伤。导槽进行滚动化改造，使得红坯在冷却与返温过程中始终与导轮滚动接触，有效解决了滑动接触产生的划伤问题。
(3)吐丝机不锈钢护板实时冷却改造⑷。线圈在吐丝落入辐道过程中，搭接位置不断与吐丝机护板接触，护板表面质量决定了成品表面质量。采用不锈钢材质与循环水实时冷却，护板表面无老化，无结垢问题，护板表面光滑光亮，线圈接触状态优良，成品表面无擦划伤缺陷。
(4)集卷鼻锥改造：线圈经斯太尔摩散冷线冷却后进行集卷，集卷温度约480*，由于鼻锥为铸铁材质，导致线圈内表面易产生不同程度的擦伤，导致客户无法使用。为改善接触状态，在鼻锥外层覆盖一层耐高温(耐温幅度550-650T)软质材料，线圈直接与耐高温材料接触，成功避免了擦伤问题，提升了线卷表面质量。
通过进口滚动化、导槽滚动化、吐丝机护板与集卷鼻锥改造，下线成品表面质量稳步提升，达到了中高端客户对产品表面质量的要求。
3结语
(1)中天钢铁采用转炉一火材铸坯，通过KR铁水脱硫和LF精炼，通过控轧控冷技术，成功开发岀热轧态抗拉强度在1050-1100MPa，面缩在M50%，晶粒度三8.0级，经拉拔+淬回火后钢丝抗拉强度达到2000MPa 以上的高强度悬架簧用55SiCrA o
(2)通过加热工艺及控轧控冷工艺，盘条无全脱碳层，总脱碳深度W0.4D%，索氏体率达到90%，金相组织为S+少量P+少量F的均匀组织。
(3)滚动导槽、不锈钢护板和胶木鼻锥技术改造，提高了成品表面质量，满足客户探伤要求。
(4)弹簧钢55SiCrA产品通过行业中高端客户检验及疲劳寿命测试，满足用户需求并已稳定供货。
参考文献
[1]赵兴隆，欷雄涛，胡鹏飞•弹簧钢生产现状及展望探讨[J].
中国金属通报，2019,(5):196-197.
[2]刘天强•高强度悬架簧用弹簧钢线材生产实践[J].冶金管
理,2020,(19):13-14.
[3]韩伟旗，崔娟•轿车悬架用弹簧钢盘条的生产实践[C].河北
省2010年炼钢-连铸-轧钢生产技术与学术交流会论文集,2010:598-600.
[4]韩治国.一种摩根吐丝机防擦伤侧扌半板及侧扌当板安装调整
机构[P].中国专利,209792266,2019-12-17.
12
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议