一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法与流程

1.本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法。


背景技术：

2.弹性挡圈又称卡簧，分为轴用弹性挡圈和孔用弹性挡圈，安装于槽轴上，用作固定零部件的轴向运动。
3.c67s弹性挡圈用钢是高碳钢，一般采用超高功率电弧炉冶炼，生产节奏快，采用偏心炉底留钢留渣出钢，其缺点是冶炼终点钢水氧含量难控制，氧含量波动大，出钢脱氧合金化时合金元素的收得率不稳定，到达lf精炼炉成分波动大，出钢口使用后期时出钢易下渣回p，lf精炼炉造还原渣和目标成分控制困难，同时钢水初始氧含量高，初始钢水夹杂物含量也高。同时，采用电炉生产大方坯-开坯-带钢轧制二火材工艺生产成本高。


技术实现要素：

4.本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法，为提高市场竞争力，对生产工艺进行优化，采用100t转炉-lf-rh-七机七流小方坯-带钢一火材工艺生产，其中转炉采用高拉碳工艺、防止钢水过氧化，采用滑板挡渣出钢，提高转炉出钢脱氧合金化时合金的收得率，实现lf炉初始钢水成分稳定控制；lf精炼造白渣时间10min以内，白渣保持时间30min以上，终点成分精确调整实现窄成分控制；rh真空处理后软ar时间长，保证夹杂物充分上浮去除；连铸采用水模试验结构最优“稳流器 斜孔导流墙 开孔挡坝”的七机七流整体水口中间包，钢水在中间包停留时间长、死区少夹杂物上浮充分、成分和温度均匀性好的中间包结构。大包开浇前中包吹ar处理，防止钢水二次氧化。包括转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、除鳞、轧制、冷却和卷取工序，
5.(1)转炉冶炼
6.采用转炉冶炼钢水，向炉内加入石灰和白云石，控制供氧量，采用高拉碳工艺，防止钢水过氧化，采用滑板挡渣出钢，控制出钢时钢水中c含量≥0.08％，p含量≤0.010％，钢水的氧含量≤400ppm；出钢加入300kg改性精炼渣；
7.(2)lf精炼
8.向炉内加入合金进行钢水合金化，加入高纯碳化硅进行扩散脱氧，加入石灰和萤石进行造渣，精炼时间40～70min，白渣保持时间30～50min，渣系采用cao-sio2-al2o3，二元碱度控制在2.0-3.0，精炼过程中根据炉渣碱度和流动性适当补加石灰和萤石；
9.(3)rh真空处理
10.真空度≤1mbar，处理时间10min以上，破真空后喂纯钙棒包心线100m，对夹杂物进行变形处理，喂纯钙棒包心线后软吹ar时间20min以上，保证夹杂物充分上浮去除；
11.(4)连铸
12.连铸采用水模试验结构最优稳流器 斜孔导流墙 开孔挡坝的七机七流整体水口
中间包，长水口ar封全保护浇铸，同时大包开浇前中间包吹ar处理，防止钢水二次氧化；使用高碳钢保护渣，中包过热度10-30℃,150*150mm连铸拉速2.0-2.2m/min、150*220mm连铸拉速1.3-1.5m/min，采用恒拉速浇铸工艺，使用结晶器和末端电磁搅拌，浸入式水口插入深度120-150mm；结晶器液面自动控制，液面波动≤
±
6mm；
13.(5)加热
14.采用三段连续推钢式加热炉加热小矩坯，加热段温度为1060～1160℃，均热段温度为1060～1120℃，小矩坯断面温差小于30℃；
15.(6)轧制
16.将加热后的小矩坯经高压水除鳞后进行轧制，包括粗轧、中精轧和终轧，粗轧采用往复式多道次轧制，开轧温度1020～1130℃；中精轧开轧温度950～1020℃，并通过agc系统控制厚度公差；终轧温度890～960℃；
17.(7)冷却和卷取
18.将轧制后的钢带空冷、卷取，卷取温度630～710℃。
19.本发明进一步限定的技术方案是：
20.前所述的一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法，步骤(1)中冶炼工序结束时，钢水的初始成分达到目标成分下限的70％～90％。
21.前所述的一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法，步骤(2)中lf精炼按钢水的目标成分进行微调，钢水的目标成分以重量百分比含量计为：c：0.65％～0.73％、si：0.15％～0.35％、mn：0.60％～0.90％、p≤0.015％、s≤0.010％、cr≤0.40％、ni≤0.40％、cu≤0.20％、mo≤0.10％、alt：0.010％～0.070％，其余为铁和微量元素。
22.前所述的一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法，步骤(2)中加入的合金为高碳锰铁合金和硅铁合金。
23.前所述的一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法，步骤(2)中加入的增碳剂为高纯石墨碳材。
24.前所述的一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法，步骤(5)中加热气氛为还原性气氛，控制烟气残氧量≤3％。
25.前所述的一种弹性挡圈用钢热轧钢带的制备方法，步骤(6)中精轧的厚度公差小于0.05mm。
26.本发明的有益效果是：
27.(1)本发明能够使弹性挡圈用钢的纯净度和组织均匀性得到极大改善，表面脱碳层少，提高弹性挡圈用钢的弹性；
28.(2)本发明中转炉冶炼工序通过控制供氧量，采用高拉碳工艺，防止钢水过氧化；采用滑板挡渣出钢，极大地减少下渣量，使钢水氧化性大大降低，既可以提高合金元素收得率，减少增碳剂用量，降低生产成本，又可减少钢中夹杂物含量，提高钢水纯净度；
29.(3)本发明中lf精炼采用高碳锰铁合金和硅铁合金进行钢水合金化，以高纯碳化硅或高纯石墨碳材进行脱氧，采用石灰和萤石渣系达到钢水快速脱s的效果，同时造泡沫渣实现渣埋弧操作，减少钢液的吸n量；
30.(4)本发明中连铸工序采用小方坯、小矩坯连铸，采用水模试验中包流场最优“稳流器 斜孔导流墙 开孔挡坝”七机七流小方坯连铸机浇铸，钢水混匀时间缩短，停留时间增
加，而且钢水在每个流的停留时间接近，夹杂物有效上浮时间增加，进而提高了浇铸钢坯的纯净度；
31.(5)本发明中加热工序采用还原性气氛下低温慢烧、高温快烧，控制烟气残氧量≤3％，减少铸坯表面脱碳；
32.(6)本发明所制得的钢带成品夹杂物含量低0.5级以内，化学成分波动小，不同批次材料性能稳定，成品表面脱碳少，组织细小均匀晶粒度8.0级，韧性好，加工弹性挡圈寿命高，在紧固件等领域具有非常广阔的推广前景。
附图说明
33.图1为七流中间包尺寸示意图。
具体实施方式
34.实施例1
35.一种c67s弹性挡圈用钢的制备方法，依次包括转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、除鳞、轧制、冷却和卷取工序，具体步骤如下：
36.(1)转炉冶炼：转炉中加入25吨废钢和100吨铁水，冶炼钢水的过程中加入活性石灰4720kg、石灰石360kg和白云石1800kg，控制供氧量为5800m3，采用高拉碳工艺，使用滑板挡渣出钢，控制出钢时钢水中c含量0.15％，p含量0.010％，钢水的氧含量260ppm；转炉出钢过程中加入高碳锰铁700kg、硅铁170kg、高纯石墨碳材500kg、铝块110kg、石灰500kg、改性精炼渣300kg，钢水的初始成分达到目标成分下限的80％。
37.(2)lf精炼：向lf精炼炉内加入硅锰160kg、高碳铬铁合金200kg、高纯石墨碳材150kg进行钢水合金化，少量多批次加入高纯碳化硅120kg进行扩散脱氧，加入石灰250kg进行造渣，控制精炼时间50min，白渣保持时间在40min，控制炉渣二元碱度2.88；钢水的目标成分以重量百分比含量计为：c：0.68％、si：0.24％、mn：0.65％、p：0.015％、s：0.002％、cr：020％、ni：0.05％、cu：0.03％，alt：0.022％其余为铁和微量元素。
38.(3)rh真空处理：lf精炼的钢水成分合格后，进行rh真空脱气，真空度0.46mbar，处理时间10min，破真空后加大包覆盖剂，软吹氩气搅拌45min，静搅时渣面微动不见光。
39.(4)连铸：钢水rh真空处理后，吊包到小方坯6#连铸机浇铸，连铸采用水模试验结构最优“稳流器 斜孔导流墙 开孔挡坝”的七机七流整体水口中间包，采用整体水口连铸机、长水口ar封全保护浇铸，同时大包开浇前中间包吹ar处理，防止钢水二次氧化。如图1所示，过热度21℃，拉速1.40m/min恒拉速进行浇铸制得尺寸150mm
×
220mm的小矩坯。其中比水量为0.60l/kg，结晶器电磁搅拌频率3.50hz、电流350a；末端电磁搅拌频率8hz、电流300a；铸坯中心偏析、中心缩孔和中心疏松均低于1.0级。该中间包钢水停留时间长，每个流钢水停留时间接近，成分和温度均匀，死区体积小，非金属夹杂物能够充分碰撞长大上浮去除。
40.(5)加热：将150mm
×
220mm的小矩坯装入三段连续推钢式加热炉中，在还原性气氛中加热，烟气残氧量2.1％。加热炉加热段温度控制在1120℃，均热段温度控制在1070℃，钢坯断面温差小于30℃。
41.(6)轧制：将加热后的150mm
×
220mm小矩坯经高压水除鳞后送入轧制工序，包括粗
轧、中精轧和终轧。其中粗轧采用往复式φ650和φ500粗轧机组多道次轧制，开轧温度1085℃，经过6道次粗轧后中精轧；中精轧全线共计10架轧机，前3架中轧，后7架精轧，其形式为立-平-平-立-平-平-平-平-平-平，配备agc全自动测厚仪，控制厚度公差，中精轧开轧温度990℃；通过控制终轧速度来控制终轧温度，终轧温度870℃，终轧速度6m/s，然后经扭转，蛇形震荡抵平板链运输和冷却。
42.(7)冷却和卷取：将轧制后的钢带空冷，检查表面质量和尺寸公差，进行卷取、打包和入库，卷取温度680℃。
43.实施例2
44.一种c67s弹性挡圈用钢的制备方法，依次包括转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、除鳞、轧制、冷却和卷取工序，具体步骤如下：
45.(1)转炉冶炼：转炉中加入26吨废钢和109吨铁水，冶炼钢水的过程中加入活性石灰4350kg、石灰石500kg和白云石2400kg，控制供氧量为6200m3，采用高拉碳工艺，使用滑板挡渣出钢，控制出钢时钢水中c含量0.23％，p含量0.008％，钢水的氧含量280ppm；转炉出钢过程中加入高碳锰铁710kg、硅铁175kg、高纯石墨碳材450kg、铝块110kg、石灰505kg、改性精炼渣300kg，钢水的初始成分达到目标成分下限的75％。
46.(2)lf精炼：向lf精炼炉内加入硅锰180kg、高碳铬铁合金195kg、高纯石墨碳材200kg进行钢水合金化，少量多批次加入高纯碳化硅120kg进行扩散脱氧，加入石灰300kg进行造渣，控制精炼时间50min，白渣保持时间在40min，控制炉渣二元碱度2.41；钢水的目标成分以重量百分比含量计为：c：0.69％、si：0.24％、mn：0.66％、p：0.012％、s：0.004％、cr：018％、ni：0.06％、cu：0.03％，alt：0.026％其余为铁和微量元素。
47.(3)rh真空处理：lf精炼的钢水成分合格后，进行rh真空脱气，真空度0.39mbar，处理时间10min，破真空后加大包覆盖剂，软吹氩气搅拌35min，静搅时渣面微动不见光。
48.(4)连铸：钢水rh真空处理后，吊包到小方坯6#连铸机浇铸，连铸采用水模试验结构最优“稳流器 斜孔导流墙 开孔挡坝”的七机七流整体水口中间包，长水口ar封全保护浇铸，同时大包开浇前中间包吹ar处理，防止钢水二次氧化，如图1所示，过热度21℃，拉速1.40m/min恒拉速进行浇铸制得尺寸150mm
×
220mm的小矩坯。其中比水量为0.60l/kg，结晶器电磁搅拌频率3.00hz、电流300a；末端电磁搅拌频率8hz、电流450a；铸坯中心偏析、中心缩孔和中心疏松均低于1.0级。该中间包钢水停留时间长，每个流钢水停留时间接近，成分和温度均匀，死区体积小，非金属夹杂物能够充分碰撞长大上浮去除。
49.(5)加热：将150mm
×
220mm的小矩坯装入三段连续推钢式加热炉中，在还原性气氛中加热，烟气残氧量2.1％。加热炉加热段温度控制在1115℃，均热段温度控制在1085℃，钢坯断面温差小于30℃。
50.(6)轧制：将加热后的150mm
×
220mm小矩坯经高压水除鳞后送入轧制工序，包括粗轧、中精轧和终轧。其中粗轧采用往复式φ650和φ500粗轧机组多道次轧制，开轧温度1075℃，经过6道次粗轧后中精轧；中精轧全线共计10架轧机，前3架中轧，后7架精轧，其形式为立-平-平-立-平-平-平-平-平-平，配备agc全自动测厚仪，控制厚度公差，中精轧开轧温度980℃；通过控制终轧速度来控制终轧温度，终轧温度910℃，终轧速度6m/s，然后经扭转，蛇形震荡抵平板链运输和冷却。
51.(7)冷却和卷取：将轧制后的钢带空冷，检查表面质量和尺寸公差，进行卷取、打包
和入库，卷取温度670℃。
52.实施例3
53.一种c67s弹性挡圈用钢的制备方法，依次包括转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、除鳞、轧制、冷却和卷取工序，具体步骤如下：
54.(1)转炉冶炼：转炉中加入25吨废钢和108吨铁水，冶炼钢水的过程中加入活性石灰4100kg、石灰石1300kg和白云石3000kg，控制供氧量为6500m3，采用高拉碳工艺，使用滑板挡渣出钢，控制出钢时钢水中c含量0.31％，p含量0.004％，钢水的氧含量293ppm；转炉出钢过程中加入高碳锰铁720kg、硅铁200kg、高纯石墨碳材450kg、铝块110kg、石灰500kg、改性精炼渣300kg，钢水的初始成分达到目标成分下限的75％。
55.(2)lf精炼：向lf精炼炉内加入高碳锰铁190kg、硅锰120kg、高碳铬铁合金215kg、高纯石墨碳材170kg进行钢水合金化，少量多批次加入高纯碳化硅120kg进行扩散脱氧，加入石灰200kg进行造渣，控制精炼时间50min，白渣保持时间在40min，控制炉渣二元碱度2.71；钢水的目标成分以重量百分比含量计为：c：0.69％、si：0.24％、mn：0.66％、p：0.012％、s：0.004％、cr：018％、ni：0.06％、cu：0.03％，alt：0.026％其余为铁和微量元素。
56.(3)rh真空处理：lf精炼的钢水成分合格后，进行rh真空脱气，真空度0.39mbar，处理时间10min，破真空后加大包覆盖剂，软吹氩气搅拌35min，静搅时渣面微动不见光。
57.(4)连铸：钢水rh真空处理后，吊包到小方坯6#连铸机浇铸，连铸采用水模试验结构最优“稳流器 斜孔导流墙 开孔挡坝”的七机七流整体水口中间包，长水口ar封全保护浇铸，同时大包开浇前中间包吹ar处理，防止钢水二次氧化，如图1所示，过热度21℃，拉速1.40m/min恒拉速进行浇铸制得尺寸150mm
×
220mm的小矩坯。其中比水量为0.60l/kg，结晶器电磁搅拌频率3.00hz、电流300a；末端电磁搅拌频率8hz、电流450a；铸坯中心偏析、中心缩孔和中心疏松均低于1.0级。该中间包钢水停留时间长，每个流钢水停留时间接近，成分和温度均匀，死区体积小，非金属夹杂物能够充分碰撞长大上浮去除。
58.(5)加热：将150mm
×
220mm的小矩坯装入三段连续推钢式加热炉中，在还原性气氛中加热，烟气残氧量2.1％。加热炉加热段温度控制在1115℃，均热段温度控制在1085℃，钢坯断面温差小于30℃。
59.(6)轧制：将加热后的150mm
×
220mm小矩坯经高压水除鳞后送入轧制工序，包括粗轧、中精轧和终轧。其中粗轧采用往复式φ650和φ500粗轧机组多道次轧制，开轧温度1075℃，经过6道次粗轧后中精轧；中精轧全线共计10架轧机，前3架中轧，后7架精轧，其形式为立-平-平-立-平-平-平-平-平-平，配备agc全自动测厚仪，控制厚度公差，中精轧开轧温度980℃；通过控制终轧速度来控制终轧温度，终轧温度910℃，终轧速度6m/s，然后经扭转，蛇形震荡抵平板链运输和冷却。
60.(7)冷却和卷取：将轧制后的钢带空冷，检查表面质量和尺寸公差，进行卷取、打包和入库，卷取温度670℃。
61.本发明实施例1～3制得的弹性挡圈用钢c67s热轧钢带的组分特征见表1。检测实施例1～3所制得弹性挡圈用热轧钢带的厚度、其单面总脱碳层厚度、夹杂物类型等级以及钢带冷轧成品淬火回火处理后的力学性能，所得结果见表2。
62.表1实施例1～3制得的弹性挡圈用热轧钢带各组分的重量百分比
63.样号csimnpscrnicualt
实施例10.680.240.650.0150.0020.200.050.030.024实施例20.690.240.660.0120.0040.180.060.030.026实施例30.690.240.650.0090.0030.190.060.030.024
64.表2实施例1～3所制得弹性挡圈用热轧钢带的综合性能
[0065][0066]
表3夹杂物类型及等级的协议控制标准
[0067]
夹杂物类型a类硫化物b类氧化物c类硅酸盐d类球状氧化物细系≤2.0≤2.0≤2.0≤2.0粗系≤2.0≤2.0≤2.0≤2.0
[0068]
由表1可以看出，本发明所制备的弹性挡圈用钢热轧钢带成品的化学成分波动小。
[0069]
脱碳层厚度的行业控制标准为钢带厚度≤3.00mm时，单面总脱碳层≤0.08mm；钢带厚度＞3.00mm时，单面总脱碳层≤实际厚度的2.5％。由表2可以看出，本发明制得的钢带厚度≤3.00mm时，单面总脱碳层为0.05mm和0.06mm；钢带厚度＞3.00mm时，单面总脱碳层为0.05mm和0.07mm，可见本发明制备的弹簧钢热轧钢带成品的表面脱碳层少，优于现有的协议控制标准。
[0070]
夹杂物类型分为a类硫化物、b类氧化物、c类硅酸盐、d类球状氧化物及ds类大颗粒夹杂物，其中a类、b类、c类和d类夹杂物又分为细系和粗系，夹杂物级别越低，钢的纯净度越高，具体的协议控制标准见表3。从表2的检验结果可以看出，本发明制备的钢带夹杂物只有b类细系、d类细系和粗系为0.5级，其余都是0级，说明本发明所制备的弹性挡圈用热轧钢带成品的夹杂物含量低，不同批次间材料的组织、晶粒度细小性能稳定、弹性好。可广泛应用于汽车配件等领域。
[0071]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。