钢种 | S/% | P/% | [O]/10-6 | 非金属夹杂物/级 | 低倍/级 | 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 延伸率(δ5)/% | 断面收缩率/% |
60Si2CrVAT | ≤0.020 | ≤0.020 | ≤15 | A≤1.5,B≤1.5,C≤1.0,D≤1.0 | 一般疏松、中心疏松、偏析均≤1.0 | ≥1665 | ≥1860 | ≥8 | ≥30 |
60Si2CrVA | ≤0.030 | ≤0.030 | 无要求 | 无要求 | 一般疏松、中心疏松、偏析均≤2.5 | ≥1665 | ≥1860 | ≥5 | ≥20 |
2、连铸工艺
根据本钢种特点和设备条件,在五要同一流300方连铸时,采用低拉速低过冷度的工艺,正常拉速为0.60-0.70m/min,二冷段比水量小于0.20L/kg,此时过热度在20℃左右。
试生产时采取了结晶器电磁搅拌MEMS和凝固未端电磁搅拌FEMS工艺。参照轴承钢等钢种的电磁搅拌工艺,MEMS频率F=2-4Hz、电流I=200-300A;FEMS采取强搅拌即频率F≥10Hz、电流I≥400A。为强化FEMS效果,还采用正反方向交替搅拌的措施。
为防止钢水的二次污染,中间包用镁质喷涂并增加烘烤时间,中间包采用双层覆盖渣,大包至中间包采用长水口,中间包和结晶器间采用内装浸入式水口,所有连接点需采用氩气密封。
3、连铸坯质量分析
3.1低倍
根据试制一个浇次5炉的60Si2CrVAT300方连铸坯横截面低倍片检验结果,连铸坯低倍组织均匀细致,表面质量良好,未出现缩孔、边裂、角裂、皮下气泡和宏观夹杂等缺陷,而且中心疏松和中心偏析的级别也很低(均不超过1级)。
300方连铸坯轧制成140方坯低倍组织优于模铸开坯组织。
3.2成分偏析分析
对连铸坯轧制的140方60Si2CrVAT低倍片上从中心到边缘均分5个点钻取样分析,C含量(5炉平均数)的变化趋势所得,中心仍有碳的正偏析存在,但偏析指数仅1.08,靠近中心的区域略有负偏析,其余区域则与熔炼成分(C0.60%)十分接近。因此可以推断,60Si2CrVAT连铸坯(300方)的碳偏析较轻。
3.3纯净度
5炉140方60Si2CrVAT中间坯轧制成φ16-25mm圆钢检验钢的纯净度可见(表2),采用连铸工艺生产的60Si2CrVAT钢的纯净度较高,尤其氧化物夹杂得到较好控制。
表2 60Si2CrVAT弹簧钢纯净度
[O]/10-6 | S/% | P/% | 非金属夹杂物/级(ASTM) | ||||||||
A细 | A粗 | B细 | B粗 | C细 | C粗 | D细 | D粗 | ||||
最高 | 11 | 0.008 | 1.014 | 1.5 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0 | 0 | 1.0 | 1.0 |
最低 | 8 | 0.003 | 0.009 | 1.0 | 0 | 0.5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
平均 | 9.7 | 0.005 | 0.012 | - | - | - | - | - | - | - | - |
4、60Si2CrVAT弹簧钢成品力学性能
60Si2CrVAT的成品圆钢力学性能检验数据(表3)表明,本批试制的60Si2CrVAT圆钢的力学性能符合标准要求。
表3 60Si2CrVATφ16-25mm弹簧钢的力学性能
抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 伸长率(δ5)/% | 断面收缩率/% | |
最高 | 2100 | 1750 | 11 | 39 |
最低 | 1920 | 1680 | 8 | 31 |
平均 | 1955 | 1713 | 9.2 | 34 |
试制的60Si2CrVAT圆钢加工成K2型提速弹簧后,送铁道部产品质量监督检验中心四方车检站进行检测,弹簧外形和刚度系数均符合要求,按标准载荷和频率测试疲劳寿命,在循环次数达到300万次时未出现疲劳裂纹和断裂。
5、结论
(1)采用控Al脱氧精炼和连铸工艺生产的60Si2CrVAT弹簧钢能达到较高纯净度和300万次疲劳寿命的要求。
(2)通过采取控制过热度和应用结晶器 凝固末端复合式电磁搅拌,可得到低倍组织良好的连铸坯。
参考文献
1 薛正良,李正邦,张家雯 钢的脱氧与氧化物夹杂的控制 特殊钢,2001,22(6):24