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汽車用彈簧鋼冶煉技術

節能、環保、安全已成為汽車設計的首要考慮因素,汽車用彈簧鋼正在向輕量化、高應力、高可靠度方向發展,因此,對彈簧鋼的性能要求也越來越高。汽車用彈簧鋼尤以懸架彈簧和氣門彈簧為典型代表,其冶煉工藝也有所區別。

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懸架彈簧冶煉工藝

彈簧鋼冶煉過程中采用RH工藝,與VD工藝相比,處理夾雜物效率要更好,更有利于生產。日本在彈簧鋼生產技術方面一直走在世界前列,如新日鐵住金公司,其懸架彈簧線材生產工藝流程:270 t轉爐冶煉→RH-SCS處理→350 mm×560 mm大方坯連鑄(中間包等離子加熱+結晶器電磁攪拌+二冷區電磁攪拌+凸臺輥輕壓下)→連軋開坯→鋼坯清理→線材軋制。該生產技術生產的懸架彈簧強度高、抗彈減性能好、疲勞性能優越,廣泛運用于世界各種高檔汽車。

除新日鐵住金外,其他先進企業如日本大同特殊鋼知多鋼廠、愛知鋼廠、德國克虜伯等均采用LF+RH冶煉技術生產汽車懸架彈簧鋼。

國內生產彈簧鋼技術日趨成熟,生產企業借鑒工業發達國家的經驗,逐漸采用RH真空處理冶煉工藝替代VD,生產出來的彈簧鋼也開始廣泛應用于國內汽車等行業中。

近幾年,興澄特鋼生產彈簧鋼的原料采用澳大利亞進口優質礦石,含鐵量高,有害雜質少,從源頭上控制產品的質量。整個生產工藝流程:鐵水KR→BOF→LF→RH→CC大方坯→開坯→表面處理(內部檢驗)→線材加熱→控軋控冷→在線探傷→盤條成品。良好的生產工藝使彈簧鋼強度、韌性等性能得到了很好的提升,其彈簧鋼質量在國內被用戶廣泛認可。

寶鋼彈簧鋼盤條根據市場要求,質量不斷提高。生產的彈簧鋼盤條牌號:65Mn、60Si2MnA、60Si2CrA、50CrVA、60Si2CrVAT、B55SiCr和B55SiCr V等7類,盤條規格涵蓋國內用戶所需品種。高級彈簧鋼盤條所占比例逐年提高。

寶鋼彈簧鋼盤條現有2條生產工藝路線:

1) 脫硫鐵水→300t轉爐→精煉(LF+RH)→模鑄→均熱爐加熱→初軋機開坯→6VH連軋機軋成142 mm×142 mm鋼坯→鋼坯表面全剝皮處理→加熱爐鋼坯加熱→高速線材軋機軋制→斯太爾摩控冷線冷卻→成品檢驗→包裝入庫

2) 廢鋼+鐵水→150t電爐→精煉(LF+VD)→連鑄160 mm×160 mm→鋼坯表面全剝皮處理→加熱爐鋼坯加熱→高速線材軋機軋制→斯太爾摩控冷線冷卻→成品檢驗→包裝入庫。

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氣門彈簧冶煉工藝

氣門彈簧的性能要求比懸架彈簧高得多,生產難度也相對較大。氣門彈簧“無壽命”,直到汽車使用報廢,彈簧仍然不失效。與工業發達國家不斷推出新工藝和新鋼種相比,我國氣門彈簧鋼的生產、研發水平還比較落后。

目前,國內發動機氣門彈簧幾乎全靠進口,無法合格穩定生產。世界上生產氣門彈簧鋼最好的企業是日本神戶制鋼,其生產的氣門彈簧份額約占全世界的50%。

神戶制鋼氣門彈簧用線材生產工藝流程:轉爐冶煉→鋼包除渣→ASEA-SKF →300mm×430mm大方坯連鑄(中間包電磁感應加熱+結晶器電磁攪拌+重壓下)→鋼坯清理→初軋→軋制。轉爐出鋼采用硅鐵脫氧,以避免產生富含Al2O3的夾雜物,SKF爐中加入低堿度造渣料,并依靠電磁攪拌和真空脫氣促使夾雜物變性處理和上浮去除。用此工藝冶煉的SAE9254氧的質量分數在20×10-6左右,而采用鋁脫氧方式氧含量一般小于10×10-6,由此可以看出,神戶制鋼氣門彈簧采用了夾雜物塑性化冶煉工藝。

除神戶制鋼外,新日鐵住金氣門彈簧也廣泛用于各種汽車,其線材生產工藝流程:270t轉爐冶煉→LF精煉→350 mm×560 mm大方坯連鑄→連軋開坯→鋼坯清理→線材軋制。可以看出,新日鐵住金氣門彈簧生產工藝同神戶制鋼有相同之處,即均采用了夾雜物塑性化工藝。


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