深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条及制备方法。运用电炉、LF炉、VD炉、连铸过程控制等一系列措施，通过化学成分优化设计、冶炼工艺控制、控轧控冷工艺有机结合，使得深拉拔用盘条的钢质纯净度的水平得到大幅度提高、N含量控制在70PPm以内、中心碳偏析控制≤1.09、索氏体率≥85％、通条力学性能(同圈)波动在50Mpa以内。克服电炉冶炼残余元素、N含量对拉拔性能的影响，实现抗拉强度与索氏体率的协同。通过优化工艺试验，部分深拉拔产品可在一定条件下免VD炉生产，降低生产成本。采用本方法获得的深拉拔冷拉弹簧钢丝盘条，使得下游用户在使用过程中，减少冷拉拔过程中拉拔断丝率和卷簧断丝率，提高作业效率，获得优异的疲劳性能。

Wire rod for deep drawing cold drawn spring steel wire and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条及其制备方法
本专利技术属于弹簧钢
，具体涉及一种深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条其制备方法。
技术介绍
弹簧作为非常重要的减震和功能部件，被广泛的应用于汽车制造业和日常生活中，是一种高附加值的产品，市场需求量非常大。据统计，弹簧的需求将持续增长，其中零部件用弹簧钢需求也将同步增长。例如德国弹簧工业协会(VDFI)的统计数字，除供应商之外，其弹簧钢行业62％的买家来自汽车行业。在日本，汽车、摩托车所用弹簧占弹簧钢生产总量的65％左右。因此，汽车工业的强劲发展，必然带动中国汽车零部件用钢产业的大力发展。现有弹簧牌号主要有65Mn、60Si2MnA、55SiCr等，分别属于Cr-V系、Cr-Mn系、Si-Mn系等等，具有淬透性好、强度高、疲劳性能优良等优点，被广泛应用于各种不同用途的弹簧生产中。弹簧钢丝依据用途可分为冷拉弹簧钢丝、油淬火回火钢丝，二者都以供货状态钢丝直接绕制弹簧，弹簧成形后经消除应力处理直接使用。依据强度级别、载荷类型和直径范围可分为低抗拉强度弹簧钢丝、中等抗拉强度弹簧钢丝、高抗拉强度弹簧钢丝，65Mn冷拉弹簧钢丝属于高抗拉强度弹簧钢丝。冷拉弹簧钢丝尺寸精度高，表面光洁，无氧化和脱碳缺陷，疲劳寿命比较稳定，是使用广泛的弹簧钢丝。其用途主要有冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧，如减震器的弹簧钢丝、做悬挂簧的弹簧钢丝、做发动机气门的弹簧钢丝及做相机快门的弹簧钢丝等等。冷卷弹簧用的钢丝，这类弹簧冷卷成型后不经热处理或只经低温加热后应用，主要是碳素弹簧钢丝。盘条制备冷拉弹簧钢丝传统工艺为：盘条→酸洗→磷化→拉拔→热处理(铅浴处理或淬火+中温回火)→拉拔→成品，然而目前较多用户的65Mn盘条拉拔弹簧钢丝的生产工艺发生改变，省略了中丝热处理步骤，工艺变为：盘条→酸洗→磷化→皂化→拉拔→成品。而省略了热处理后的直拉生产工艺，对盘条洁净度、心部组织致密性、晶粒度、表面质量等指标提出了更高的要求，目前的盘条难以满足直拉生产工艺要求，盘条拉拔断丝率高、无法实现深拉拔。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条及制备方法，通过一定的成分添加与多组成分优化后，其深拉拔性能得到提高与改善，配合制备工艺的改进，解决了电炉冶炼深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条，在省略了热处理后的直拉生产工艺中出现的拉拔断丝率高、无法实现深拉拔的问题。本专利技术第一方面提供了一种深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条，以质量百分比计，所述深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条成份包括：C：0.60-0.67％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.8-1.2％，P≤0.02％％，S≤0.02％，Cu：0-0.2，As：0-0.020％，Sn：0-0.010％，Cr：0-0.1％，O≤0.0020％，N≤0.0070％，余量为Fe。优选的，所述深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条的索氏体率在85～95％。本专利技术第二方面提供了上述深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条的制备方法，步骤包括：S1、电炉冶炼：全程纯氧冶炼，使用低N增碳剂增碳，电炉终点控制C：0.06％～0.10％，电炉出钢加入脱氧剂，得到水氧活度≤20×10-6的钢水；S2、LF炉精炼：将S1所得钢水进行LF炉精炼，控制出LF钢水氧活度≤10×10-6；S3、连铸：控制中心碳偏析指数为1.00-1.15得到满足权利要求1所述化学成分要求的钢坯；S4、钢坯经加热炉加热后轧制，轧制后控制冷却得产品，所述轧制包括：控制开轧温度为1000℃-1030℃、预精轧轧机入口温度为880℃-900℃，预精轧后冷却，然后精轧，精轧入口温度为850℃-930℃，进减定径温度850℃-880℃，吐丝温度为860℃-900℃。优选的，步骤S1中，采用铝块作为脱氧剂；步骤S2中，LF炉内采用碳化硅和铝粒联合脱氧，炉渣碱度控制为3.0-3.5。优选的，步骤S2中，LF炉精炼完成后采用VD炉进行真空处理，所述真空处理条件为：压力≤67Pa，保压时间10-30min。优选的，步骤S3中，所述连铸采用三流浇铸、四流浇铸，过热度控制15-35℃；三流浇铸对应拉速为1.8-2.2m/min，四流浇铸对应拉速为1.6-2.0m/min。优选的，步骤S4中，所述加热炉加热包括：控制均热段温度1050-1100℃，钢坯头尾温度偏差控制0-20℃，钢坯中心与表面温度偏差控制0-30℃，加热炉内按微还原性气氛控制，在炉时间1.5-2.5h。优选的，步骤S4中，加热后采用高压水除磷，除磷水压力＞18Mpa，除磷后进行所述轧制。优选的，步骤S4中所述控制冷却包括：采用斯太尔磨风冷线冷却，吐丝后开启风机，风机后加盖保温罩缓冷，搭接点位置入罩温度控制在550-580℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术采用的电炉冶炼、LF炉精炼、连铸工艺的控制，使得深拉拔用盘条的纯净度下降至5-12ppm，钢质纯净度的水平得到大幅度提高。(2)本专利技术严格控制电炉和LF炉工艺，将深拉拔用盘条钢种N含量控制在70PPm以内，满足普通65Mn盘条拉拔的要求。并且本专利技术的深拉拔产品能够实现免VD炉生产，降低了生产成本。(3)本专利技术通过调整化学成分与控轧控冷工艺有机结合，克服了电炉冶炼残余元素、N含量对强度的影响，实现抗拉强度与索氏体率的协同。(4)本专利技术提供的高温吐丝的盘条索氏体率在1-1.5级以上(90-95％)。高温吐丝工艺下盘条的平均抗拉强度比低温吐丝工艺下的平均抗拉强度高20MPa。通过降低加热温度、开轧温度，面缩率有所提升，尾部面缩率提升明显。(5)本专利技术提供的盘条能够适应用户省略了热处理后的直拉生产工艺，降低盘条拉拔断丝率，能够实现深拉拔，具有良好的应用前景。附图说明图1A、图1B和图1C是本专利技术实施例中65Mn弹簧钢盘条的金相组织和边部脱碳情况示意图，图1A、图1B和图1C中左上角标尺为30μm。图2A、图2B和图2C是本专利技术实施例中65Mn弹簧钢盘条的珠光体片层间距示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本专利技术提供了一种深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条，以质量百分比计，所述深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条成份包括：C：0.60-0.67％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.8-1.2％，P≤0.02％％，S≤0.02％，Cu：0-0.2，As：0-0.020％，Sn：0-0.010％，Cr：0-0.1％，O≤0.0020％，N≤0.0070％，余量为Fe。优选的，所述深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条的索氏体率在85本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条，其特征在于：以质量百分比计，所述深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条成份包括：C：0.60-0.67％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.8-1.2％，P≤0.02％％，S≤0.02％，Cu：0-0.2，As：0-0.020％，Sn：0-0.010％，Cr：0-0.1％，O≤0.0020％，N≤0.0070％，余量为Fe。/n

【技术特征摘要】
1.一种深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条，其特征在于：以质量百分比计，所述深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条成份包括：C：0.60-0.67％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.8-1.2％，P≤0.02％％，S≤0.02％，Cu：0-0.2，As：0-0.020％，Sn：0-0.010％，Cr：0-0.1％，O≤0.0020％，N≤0.0070％，余量为Fe。


2.如权利要求1所述的深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条，其特征在于：所述盘条的索氏体率在85～95％。


3.权利要求1所述的深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条的制备方法，步骤包括：
S1、电炉冶炼：全程纯氧冶炼，使用低N增碳剂增碳，电炉终点控制C：0.06％～0.10％，电炉出钢加入脱氧剂，得到水氧活度≤20×10-6的钢水；
S2、LF炉精炼：将S1所得钢水进行LF炉精炼，控制出LF钢水氧活度≤10×10-6；
S3、连铸：控制中心碳偏析指数为1.00-1.15得到满足权利要求1所述化学成分要求的钢坯；
S4、钢坯经加热炉加热后轧制，轧制后控制冷却得产品，所述轧制包括：控制开轧温度为1000℃-1030℃、预精轧轧机入口温度为880℃-900℃，预精轧后冷却，然后精轧，精轧入口温度为850℃-930℃，进减定径温度850℃-880℃，吐丝温度为860℃-900℃。


4.如权利要求3所述的深拉拔冷拉弹簧钢丝用盘条的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁月林，周洁，孙齐松，熊家泽，杨雄，丁宁，吴少斌，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11