面縮率彈簧鋼面縮不格的成因及分析

通過(guò)對(duì)斷面收縮不合格爐次的工藝參數(shù)和試樣的統(tǒng)計(jì)分析, 發(fā)現(xiàn)面縮率隨電爐配碳量的增加而增加, 隨中包溫度的升高而降低, 隨規(guī)格的增大而降低。而且面縮率亦隨連鑄坯低倍缺陷的出現(xiàn)而降低。

使用較高的配碳量可以在電爐內(nèi)較大程度地脫氧和脫氣, 從而減少精煉過(guò)程中脫氧劑的加入率, 使脫氧產(chǎn)物, 尤其是大顆粒的一次脫氧產(chǎn)物形成量大大降低, 提高了鋼的潔凈度, 改善了鑄坯質(zhì)量, 使彈簧鋼面縮率提高,其原因是降低過(guò)熱度,可以縮小柱狀區(qū)長(zhǎng)度和鋼液的液穴長(zhǎng)度, 發(fā)展等軸晶區(qū), 使坯芯成分均勻避免中心偏析的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)中統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn), 過(guò)熱度在7～ 15℃, 等軸晶率大于55% , 面縮率大于32%。結(jié)合試樣低倍發(fā)現(xiàn)中心碳偏析并不是連續(xù)的, 其原因是較高過(guò)熱度下由于鋼液的對(duì)流使凝固前沿不穩(wěn)定, 局部區(qū)域柱狀晶生長(zhǎng)比相鄰的快, 造成部分晶體下沉或柱狀晶搭橋, 凝固橋面阻礙了上部鋼水的補(bǔ)充, 使下面殘余的高碳鋼液在中心柱狀區(qū)凝固形成中心碳偏析和縮孔。

在拉伸實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), 試樣強(qiáng)度基本不變, 面縮不合的斷口是在拉伸至開(kāi)始不均勻塑性變形(頸縮) 段瞬間形成的, 斷口多呈圓形, 也有橢圓形的銀色斑點(diǎn), 斷口的中心有暗色的核心; 白點(diǎn)平面垂直于拉伸方向, 斷口表面晶粒多數(shù)粗于基體晶粒。從結(jié)晶器內(nèi)所取七爐鉛筆樣的氫分析顯示, 其范圍為(7. 039～ 5. 99) ×10- 6。而可逆白點(diǎn)僅僅降低鋼的塑性是顯著的, 而且通過(guò)去氫熱處理或較長(zhǎng)時(shí)間的室溫放置還可以消除。

由于鋼中氣體含量較高時(shí), 容易導(dǎo)致皮下氣泡、白點(diǎn)、內(nèi)部氣泡和點(diǎn)狀偏析、發(fā)紋等缺陷。為防止這些缺陷的產(chǎn)生, 對(duì)彈簧鋼的氫含量一般要求在3×10- 6 以下, 其它鋼一般要求在5×10- 6 以下, 對(duì)于鋼中氧含量, 一般認(rèn)為高碳鋼氧含量低于20×10- 6, 中低碳鋼低于30×10- 6, 可防止上述缺陷的產(chǎn)生, 但隨著對(duì)鋼質(zhì)量要求的提高, 對(duì)彈簧鋼不僅要求具有高的強(qiáng)度和疲勞極限, 而且要有一定的沖擊韌性。尤其是隨著汽車(chē)、鐵路等工業(yè)的發(fā)展, 對(duì)彈簧的抗疲勞和抗減震性能提出了更高的要求。

因此, 為保證彈簧鋼的質(zhì)量, 冶煉工序的主要任務(wù)是生產(chǎn)非金屬夾雜物總量少, 形態(tài)可控的潔凈鋼液, 具體要求為:

1) 鋼中氣體含量T〔O 〕≤15×10- 6,〔N 〕≤60×10- 6,〔H〕≤31×0- 6

2) ≤要求鋼中殘余元素T i≤30×10- 6 , Ca≤10×10- 6

3) 在降低鋼中夾雜物總量的基礎(chǔ)上, 殘余夾雜以細(xì)小、均勻、彌散的塑性?shī)A雜為主。

彈簧鋼連鑄過(guò)程, 主要是防止鋼液二次氧化和鑄坯出現(xiàn)中心裂紋、中心縮孔、中心疏松和中心碳偏析等低倍缺陷, 這些低倍缺陷將導(dǎo)致鑄坯性能不均或不合, 并使產(chǎn)材規(guī)格受到限制。其中鋼液潔凈度主要在于保護(hù)澆鑄, 低倍組織主要在于連鑄工藝參數(shù), 為避免和消除中心疏松和中心偏析,控制鑄坯的中心致密度, 二冷采用弱冷卻制度。連鑄工序的主要任務(wù)是進(jìn)一步降低鋼中氧含量, 降低鋼中化學(xué)成分偏析, 改善鋼的組織和宏觀缺陷,提供表面無(wú)缺陷的鑄坯。工藝要求為: 全程保護(hù)澆鑄; 優(yōu)化中包結(jié)構(gòu); 低過(guò)熱度低拉速澆鑄; 中包和結(jié)晶器保護(hù)渣的優(yōu)化, 結(jié)晶器和凝固末段電磁攪拌 。

70t 超高功率電弧爐→L F 精煉爐→五機(jī)五流方坯連鑄機(jī)→加熱爐→十八架粗、中、精軋機(jī)→步進(jìn)式冷床→成品

澆注在五機(jī)五流150×150 (mm 2 ) 方坯連鑄機(jī)上進(jìn)行。此時(shí), 大包、中間包和水口要烘烤到1000℃以上, 采用保護(hù)澆注方式, 水口插入結(jié)晶器深度為120mm , 避免結(jié)晶器漏水, 使用干燥的保護(hù)渣, 防止二冷蒸汽與鋼水和保護(hù)渣接觸, 控制好拉坯速度, 保證二冷噴嘴霧化冷卻效果良好, 正常使用結(jié)晶器電磁攪拌裝置。

典型的彈簧鋼鋼種是60Si2Mn(A) ,成分為(% ) : 0. 56～ 0. 64C、1. 50～ 2. 00Si、0. 60～0. 90Mn, 該鋼的抗彈減性能較好, 且價(jià)格便宜, 但不足之處是淬透性較差(如60Si2M n 鋼最適宜制造直徑在25mm 以下的螺旋簧、厚度10mm 以下的板簧)。因此, 對(duì)彈簧鋼的基本要求是保證彈簧在加工過(guò)程中不發(fā)生斷裂現(xiàn)象, 并確保該類(lèi)鋼大規(guī)格鋼材的斷面收縮率合格。在生產(chǎn)較大規(guī)格(5> 30mm ) 的彈簧鋼過(guò)程中有時(shí)出現(xiàn)面縮不合的現(xiàn)象, 為了更好、更高質(zhì)量地滿足彈簧鋼市場(chǎng)需求, 對(duì)此進(jìn)行了分析研究并提出了相應(yīng)的整改方案 。

為提高彈簧鋼潔凈度、減輕鑄坯低倍缺陷(特別是縮孔)、中心碳偏析和疏松級(jí)別、提高大規(guī)格鋼材的綜合力學(xué)性能, 根據(jù)目前裝備情況, 提高鑄坯質(zhì)量最有效措施是采用低過(guò)熱度澆注, 。而且由于鋼包周轉(zhuǎn), 在連鑄過(guò)程中間包溫度變化波動(dòng)小,為低過(guò)熱度澆注創(chuàng)造了條件。由于鋼中氫含量較高易導(dǎo)致“白點(diǎn)”缺陷, 影響力學(xué)性能。因此, 針對(duì)上述兩個(gè)方面, 在原來(lái)基礎(chǔ)上對(duì)工藝做適當(dāng)調(diào)整,具體調(diào)整如下:

1) 提高電爐配碳量(≥1. 80% ) 和電爐終點(diǎn)碳的命中率, 減少碳粉加入量。

2) 強(qiáng)化合金和渣料的烘烤。

3) 中間包水口換為內(nèi)徑530mm 水口。

4) 在精煉出LF之前加入1. 0kg/t 的硅鋇合金(要求Ba≥20% , 并考慮由此引起的增硅量) ,以降低鋼中氣體含量和降低氧化物夾雜中Al2O3的比例, 防止水口結(jié)瘤。

5) 連鑄第一爐按正常溫度(吊包溫度1 555～1 560℃) 上臺(tái), 從第二爐開(kāi)始采用低過(guò)熱度澆注(吊包溫度1 535±5℃) , 從上臺(tái)到開(kāi)澆時(shí)間間隔小于5m in。控制中間包溫度1 480～ 1 495℃。

6) 連鑄過(guò)程拉速與過(guò)熱度匹配按表執(zhí)行。

7) 比水量0. 71/k g。

8) 優(yōu)化保護(hù)渣組成, 降低結(jié)晶器熱流以細(xì)化鑄坯晶粒。

9) 對(duì)鋼坯和材及時(shí)進(jìn)行堆冷, 適當(dāng)延長(zhǎng)鋼坯和材的堆冷時(shí)間和增加堆冷量, 以保證氫的擴(kuò)散。

通過(guò)對(duì)配碳量、脫氧工藝和過(guò)熱度的調(diào)整, 大規(guī)格彈簧鋼的面縮合格率達(dá)85% 以上 。2100433B

膨脹土失水收縮，其收縮性可用線縮率和收縮系數(shù)表示，線縮率是指土的豎向收縮變形與原狀土樣高度之比，表示為：

利用收縮曲線的直線收縮段可求得收縮系數(shù)

收縮系數(shù)可用來(lái)評(píng)價(jià)地基的脹縮等級(jí)和計(jì)算膨脹土地基的變形量 。2100433B

如果以線縮率為縱坐標(biāo)，含水量為橫坐標(biāo)，可以繪制出含水量