CN113061799B - 高洁净度弹簧钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种高洁净度弹簧钢及其生产方法。所述生产方法包括预处理：铁水进行脱硫至铁水中S≤0.0015％；铁水与废钢混合成钢液进行脱硅、脱磷、吹氧脱碳，得到温度为1630～1660℃，C 0.10～0.35％，O≤0.045％，P≤0.011％，S 0.003～0.008％的钢液，挡渣出钢并进行脱氧合金化，出钢时和出钢完成后钢包底吹氩气的流量分别为800～1000NL/min、100～200NL/min；之后钢液进行精炼以调整化学成分和夹杂物，加渣料和合金化处理时、通电升温时、其余时间钢包底吹氩气的流量分别为300～500NL/min、200～300NL/min、50～100NL/min；之后依序进行真空精炼和破空软搅拌，钢包底吹氩气的流量分别为20～50NL/min、50～100NL/min；浇铸成钢坯。采用所述生产方法制备而成的高洁净度弹簧钢中，尺寸为5μm以上的夹杂物的密度≤0.5个/mm2，最大夹杂物的长宽积≤900μm2，具有较高的洁净度。

Description

高洁净度弹簧钢及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种高洁净度弹簧钢，以及一种高洁净度弹簧钢的生产方法。
背景技术
弹簧作为安全性承载部件，被广泛应用于汽车、机械、铁路等领域，其在服役过程中常常承担高周交变载荷，其失效方式主要是疲劳断裂。大量研究表明，夹杂物是引起疲劳失效的重要原因。
由于夹杂物与弹簧基体的结合力较弱，而且两者的弹性模量差异较大，在弹簧服役过程中，夹杂物与弹簧基体的交界面会产生应力集中，当该应力超过一定范围，就会在夹杂物处形成裂纹源，在持续的交变载荷作用下，裂纹就会逐渐扩大，最终导致弹簧断裂。鉴于目前本技术领域的生产工艺所制备的弹簧钢，存在夹杂物尺寸大、夹杂物数量密度大等问题，使得目前现有弹簧钢的性能无法满足市场需求。
发明内容
为了解决如上技术问题的至少其一，本发明的目的在于提供一种高洁净度弹簧钢的生产方法，还涉及一种采用所述生产方法制备得到的高洁净度弹簧钢。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式提供了一种高洁净度弹簧钢的生产方法，所述生产方法包括以下工序，
预处理：铁水进行脱硫至铁水中S≤0.0015％；
转炉冶炼：预处理后的铁水与废钢混合成钢液进行脱硅、脱磷、吹氧脱碳，得到温度为1630～1660℃，C 0.10～0.35％，O≤0.045％，P≤0.011％，S 0.003～0.008％的钢液，挡渣出钢并对钢液进行脱氧合金化处理，出钢时钢包底吹氩气的流量为800～1000NL/min，出钢完成后钢包底吹氩气的流量为100～200NL/min；
精炼：对转炉冶炼后的钢液进行化学成分调整和夹杂物调控，加渣料和合金化处理时钢包底吹氩气的流量为300～500NL/min，通电升温时钢包底吹氩气的流量为200～300NL/min，其余时间钢包底吹氩气的流量为50～100NL/min；
真空精炼：包括依序进行的真空精炼阶段和破空软搅拌阶段，所述真空精炼阶段的钢包底吹氩气的流量为20～50NL/min，所述破空软搅拌阶段的钢包底吹氩气的流量为50～100NL/min；
连铸：将钢液浇铸成钢坯，所述钢坯的化学成分以质量百分比计包括：C 0.35-0.85％，Si 0.5-2.0％，Mn 0.2-1.5％，Cr 0.2-1.0％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
这样，本发明一实施方式的所述生产方法，一方面，通过脱硫、脱硅、脱磷、吹氧脱碳、脱氧合金化、化学成分调整、真空精炼脱气等操作，实现对钢材化学成分的精确控制，可以减少钢材中的夹杂物数量，减小夹杂物的尺寸，提高钢材的纯净度和抗疲劳性能。其中，通过预处理工序以及转炉冶炼工序将铁水和钢液中的硫含量降至较低的水平，避免了精炼工序中因大量脱硫而产生卷渣或强烈的渣金反应，从而减少了钢液中大尺寸夹杂物的产生，可以有效控制夹杂物的类型、降低夹杂物的尺寸。另一方面，通过全流程钢包采取中小底吹流量，不仅可以促进夹杂物上浮及去除，增大夹杂物的去除程度(也即降低夹杂物尺寸和数量密度)，提高钢材的洁净度，从而最终使化学成分和夹杂物都得到有效精确控制，而且，可以减轻钢液对钢包耐材壁的冲刷侵蚀，降低了侵蚀掉的耐材壁对钢液洁净度的影响，使制备得到的钢材具有较高的洁净度，进而确保其制备出的弹簧钢具有较高的洁净度和优异的抗疲劳性能。另外，还减少了气体的消耗，有利于降低成本。其中，脱氧合金化过程中，通过控制出钢时对钢包采用较大的底吹氩气流量，可以快速完成钢水脱氧以及成分均匀，出钢完成后降低钢包底吹氩气的流量，可以促进脱氧产物上浮，同时避免卷渣；精炼工序中，通过控制加渣料和合金化处理时钢包的底吹氩气流量为 300～500NL/min，可以促进炉渣熔化和合金成分的均匀性，通过控制出钢时和出钢完成后钢包的底吹氩气在较低的流量，可以避免卷渣，促进夹杂物上浮并去除；真空精炼工序中，真空精炼阶段通过底吹搅拌将钢液暴露在真空下并去除夹杂物，通过控制底吹氩气流量为20～50NL/min，可以保持深真空脱气，避免气泡上浮至真空界面时体积大增而导致剧烈的渣金反应和卷渣，破空软搅拌可使夹杂物逐步聚集在钢液中上部，静置一段时间后即可上浮去除。综合来说，所述生产方法可显著降低各类杂质元素含量，有效控制内生夹杂物的尺寸和数量，并避免了大量外来脆性夹杂物的生成，从而可获得高洁净度弹簧钢。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述预处理工序中采用高炉铁水在 KR脱硫装置进行脱硫，且所述高炉铁水在脱硫前满足：温度≥1360℃，C 4.0～4.5％， S≤0.040％，Si 0.20～0.60％，Ti≤0.04％，P≤0.10％，其余为Fe和其它不可避免的杂质元素。通过优化设备和高炉铁水的温度及成分，可以保证预处理工序的脱硫效果，而且采用低Ti铁水进行冶炼，可以有效避免下渣导致回Ti，进而避免连铸工序中析出氧化钛、氮化钛类脆性夹杂物。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述预处理工序中采用的脱硫剂的化学成分以质量百分比计包括：CaO 80～90％，CaF2 10～15％，其余为不可避免的杂质成分。通过这样的脱硫剂组分及比例，可以保证预处理工序的脱硫效果，使铁水中的硫含量降至较低的水平，避免了精炼工序中因大量脱硫而产生卷渣或强烈的渣金反应，从而减少了钢液中大尺寸夹杂物的产生，可以有效控制夹杂物的类型、降低夹杂物的尺寸。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述转炉冶炼工序中采用滑板挡渣，具有较好的挡渣效果，可以有效避免下渣导致回Ti、回P等问题，从而避免连铸过程中析出氧化钛、氮化钛类脆性夹杂物，提高钢材的洁净度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述转炉冶炼工序中，通过向钢包中加入增碳剂、硅铁、以及金属锰对钢液进行脱氧合金化处理，所述增碳剂中 N≤0.0065％，所述硅铁中Al≤0.05％、Ti≤0.02％。一方面，可以有效降低钢液中的氧含量，大幅降低脱氧过程形成的氧化铝的含量；另一方面，可以避免脱氧合金化过程引起钢液中Al、Ti含量的增加，从而有效避免氧化铝、氧化钛、镁铝尖晶石类脆性夹杂物的产生，提高钢材的洁净度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述精炼工序中，所述渣料的渣碱度为2.5～3.0，有利于大量吸附转炉冶炼工序中产生的酸性夹杂物，降低钢液中 SiO2类夹杂物的含量，并且降低对钢包耐材壁的侵蚀。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述精炼工序中，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 55～60％，SiO2 20～25％，MgO 6～12％；CaF2 2～5％； Al2O3≤5％；T.Fe+MnO≤2％，从而使所述渣料具有较高的渣碱度，有效降低钢液中SiO2类夹杂物的含量，并且降低对钢包耐材壁的侵蚀。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述真空精炼工序中，所述真空精炼阶段的真空度≤150Pa，真空处理时间≥15min。通过控制真空精炼时的真空度和真空处理时间，以满足对真空度的要求，从而有效脱除钢液中的气体，避免剧烈的渣金反应和卷渣，并对钢液的合金成分进行微调，去除夹杂物。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述连铸工序中，采用电磁感应加热控制中间包的过热度为30～38℃，结晶器的液位波动≤2mm。一方面，连铸工序中采用较高的过热度进行浇铸，可以使钢液具有较好的流动性，从而有利于夹杂物上浮，另一方面，通过电磁感应加热可以对钢液进行搅拌，加快钢液流动的速度以及夹杂物上浮的速度，同时将结晶器的液位波动控制在2mm以内，可以杜绝结晶器卷渣的发生，减少夹杂物的产生，提高钢液的洁净度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述连铸工序中，压下量为12～20mm。通过采用较大的压下量，可以减轻钢坯中各类元素的偏析，从而减少析出物夹杂的形成。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式还提供了一种高洁净度弹簧钢，所述高洁净度弹簧钢采用如上所述的生产方法制备而成。该高洁净度弹簧钢具有较高的洁净度以及较高的抗疲劳性能，可以适用于汽车悬架簧等对弹簧性能要求较高的高端用途弹簧制品。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高洁净度弹簧钢中，P≤0.012％、 S≤0.004％、T.O≤0.0020％、N≤0.0030％、H≤0.0002％、Al≤0.0020％、Ti≤0.0009％。也就是说，所述高洁净度弹簧钢将有害杂质元素的含量控制在一个较低的范围区间内，从而使得夹杂物的数量较少，夹杂物的尺寸较小，可以满足当前行业对弹簧钢的洁净度的高要求。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高洁净度弹簧钢中，尺寸为5μm 以上的夹杂物的密度≤0.5个/mm2，最大夹杂物的长宽积≤900μm2，不仅满足当前行业对弹簧钢的洁净度的高要求，而且还可以实现高洁净度弹簧钢的规模化生产。
具体实施方式
本发明一实施方式提供了一种高洁净度弹簧钢的生产方法，以及一种采用所述生产方法所制得的高洁净度弹簧钢。
下面对所述高洁净度弹簧钢的生产方法中的各个工序进行具体介绍。
(1)预处理工序
铁水进行脱硫至铁水中S≤0.0015％。其中，脱硫的扒渣率≥97％，脱硫后铁水的温度≥1310℃。
优选地，采用高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，且所述高炉铁水在脱硫前满足：温度≥1360℃，C 4.0～4.5％，S≤0.040％，Si 0.20～0.60％，Ti≤0.04％，P≤0.10％，其余为Fe和其它不可避免的杂质元素。
优选地，所述预处理工序中采用的脱硫剂的化学成分以质量百分比计包括： CaO80～90％，CaF2 10～15％，其余为不可避免的杂质成分。
(2)转炉冶炼工序
预处理后的铁水与废钢混合成钢液进行脱硅、脱磷、吹氧脱碳，得到温度为1630～1660℃，C 0.10～0.35％，O≤0.045％，P≤0.011％，S 0.003～0.008％的钢液，挡渣出钢并对钢液进行脱氧合金化处理，出钢时钢包底吹氩气的流量为 800～1000NL/min，出钢完成后钢包底吹氩气的流量为100～200NL/min。
其中，转炉的装入量为145～150t，铁水比为78～83％，所述废钢采用厚度≥2mm的优质废钢，转炉的出钢量为133～136t。这里的优质废钢指S≤0.012％、P≤0.015％、Ti≤0.035％的废旧钢材，从而可以降低钢液中的回硫量，有效减少精炼工序中的渣金反应，降低钢液中大尺寸夹杂物的产生。
优选地，所述转炉冶炼工序中采用滑板挡渣。
进一步地，所述转炉冶炼工序中，通过向钢包中加入增碳剂、硅铁、以及金属锰对钢液进行脱氧合金化处理，所述增碳剂中N≤0.0065％，所述硅铁中 Al≤0.05％、Ti≤0.02％。
具体地，出钢开始时，向钢包中加入硅铁、金属锰以及30％的增碳剂进行脱氧合金化，待出钢85％时加入其余增碳剂，出钢结束后加入石灰、合成渣造渣，不仅可避免钢液剧烈沸腾，防止安全事故的发生，而且可以使增碳剂溶入钢液中，加快脱氧合金化进程，避免过多的空气进入钢液中。
(3)精炼工序
对转炉冶炼后的钢液进行化学成分调整和夹杂物调控，加渣料和合金化处理时钢包底吹氩气的流量为300～500NL/min，通电升温时钢包底吹氩气的流量为200～300NL/min，其余时间钢包底吹氩气的流量为50～100NL/min。
具体地，将转炉冶炼后的钢液送入LF炉中进行化学成分调整和夹杂物调控，至钢液成分、炉渣成分以及钢液温度全部达标后出钢。
优选地，所述渣料的渣碱度为2.5～3.0。
优选地，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 55～60％，SiO2 20～25％，MgO 6～12％；CaF2 2～5％；Al2O3≤5％；T.Fe+MnO≤2％。
(4)真空精炼工序
将精炼后的钢液送至VD炉，并依序进行真空精炼阶段和破空软搅拌阶段，所述真空精炼阶段的钢包底吹氩气的流量为20～50NL/min，所述破空软搅拌阶段的钢包底吹氩气的流量为50～100NL/min。
优选地，所述真空精炼阶段的真空度≤150Pa，真空处理时间≥15min。
优选地，所述破空软搅拌阶段的时间≥25min。
(5)连铸工序
将钢液浇铸成钢坯，所述钢坯的化学成分以质量百分比计包括：C 0.35-0.85％，Si 0.5-2.0％，Mn 0.2-1.5％，Cr 0.2-1.0％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
具体地，可采用大方坯连铸，使钢液在连铸平台静置15min以上，然后开浇，连铸全程保护浇注，并控制增氮量≤0.0002％，连铸拉速为0.65～0.70m/min。
优选地，连铸时采用电磁感应加热控制中间包的过热度为30～38℃，并控制结晶器的液位波动≤2mm。
优选地，连铸时的压下量为12～20mm。
进一步地，本发明的所述高洁净度弹簧钢采用所述生产方法制备而成，其中，P≤0.012％、S≤0.004％、T.O≤0.0020％、N≤0.0030％、H≤0.0002％、Al≤0.0020％、 Ti≤0.0009％。
并且，所述高洁净度弹簧钢中，尺寸为5μm以上的夹杂物的密度≤0.5个/mm2，最大夹杂物的长宽积≤900μm2；经评级测定，A类、B类、C类、D类夹杂物的级别均不超过1.0级。
如前所述，本发明的所述生产方法，是依照大量的试验研究而得到的，以下结合具体实施例对所述生产方法中的各个工序作进一步说明。
实施例1
(1)预处理
取高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，采用的脱硫剂的化学成分以质量百分比计包括：CaO 80～90％，CaF2 10～15％，其余为不可避免的杂质成分；脱硫的扒渣率为97％。
其中，高炉铁水的温度、C含量、S含量、Si含量、Ti含量、P含量以及脱硫后铁水的温度、脱硫后铁水中的S含量信息如表1。
[表1]
Figure BDA0002998565950000071
(2)转炉冶炼
预处理后的铁水与厚度为2mm的优质废钢混合成钢液装入转炉中，进行脱硅、脱磷、吹氧脱碳，转炉的装入量为145t，铁水比为78％，所述优质废钢满足：S≤0.012％、P≤0.015％、Ti≤0.035％的废旧钢材；
采用滑板挡渣并挡渣出钢，出钢开始时向钢包中加入硅铁、金属锰、以及 30％的增碳剂进行脱氧合金化，待出钢85％时加入其余增碳剂，出钢结束后加入石灰、合成渣造渣，其中，所述增碳剂中N≤0.0065％，所述硅铁中Al≤0.05％、 Ti≤0.02％；
出钢时钢包全程开启底吹氩气，出钢时钢包底吹氩气的流量为800NL/min，出钢完成后钢包底吹氩气的流量为100NL/min，出钢量为133t，出钢完成后测定钢液的温度以及钢液的组分含量信息如表2。
[表2]
Figure BDA0002998565950000081
(3)精炼
将转炉冶炼后的钢液送入LF炉中进行化学成分调整和夹杂物调控，至钢液成分、炉渣成分以及钢液温度全部达标后出钢。
其中，钢包全程开启底吹氩气，加渣料和合金化处理时钢包底吹氩气的流量为300NL/min，通电升温时钢包底吹氩气的流量为200NL/min，其余时间钢包底吹氩气的流量为50NL/min。
所述渣料的渣碱度为2.5，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 55～60％，SiO2 20～25％，MgO 6～12％；CaF2 2～5％；Al2O3≤5％；T.Fe+MnO≤2％。
(4)真空精炼
将精炼后的钢液送至VD炉的真空室，先进行真空精炼，然后破空软搅拌。其中，真空精炼阶段真空室的真空度为150Pa，钢包底吹氩气的流量为20NL/min，真空处理时间为15min；破空软搅拌阶段钢包底吹氩气的流量为50NL/min，破软搅拌阶段的时间为25min。
(5)大方坯连铸
将真空精炼后的钢液送至连铸平台静置15min后开浇，连铸全程保护浇注，采用电磁感应加热设备控制中间包的过热度为30℃，连铸过程的增氮量为 0.0002％，控制结晶器的液位波动≤2mm，连铸拉速为0.65m/min，压下量为12mm。
通过上述生产方法制备得到高洁净度弹簧钢钢坯，经测定，其中有害杂质元素的质量百分比如表3。
[表3]
元素 P S T.O N H Al Ti
质量百分比，％ 0.0097 0.004 0.002 0.003 0.0002 0.002 0.0009
经检测，所述高洁净度弹簧钢中的夹杂物类型为低熔点球形CaO·SiO2、 CaO·Al2O3·2SiO2等硅酸盐夹杂，5μm以上夹杂物数量密度0.5个/mm2，最大夹杂物的长宽积为900μm2，且A、B、C、D类夹杂物评级均为1.0级。
实施例2
(1)预处理
取高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，采用的脱硫剂的化学成分以质量百分比计包括：CaO 80～90％，CaF2 10～15％，其余为不可避免的杂质成分；脱硫的扒渣率为98％。
其中，高炉铁水的温度、C含量、S含量、Si含量、Ti含量、P含量以及脱硫后铁水的温度、脱硫后铁水中的S含量信息如表4。
[表4]
Figure BDA0002998565950000091
(2)转炉冶炼
预处理后的铁水与厚度为3mm的优质废钢混合成钢液装入转炉中，进行脱硅、脱磷、吹氧脱碳，转炉的装入量为147t，铁水比为80％，所述优质废钢满足：S≤0.012％、P≤0.015％、Ti≤0.035％的废旧钢材；
采用滑板挡渣并挡渣出钢，出钢开始时向钢包中加入硅铁、金属锰、以及30％的增碳剂进行脱氧合金化，待出钢85％时加入其余增碳剂，出钢结束后加入石灰、合成渣造渣，其中，所述增碳剂中N≤0.0065％，所述硅铁中Al≤0.05％、 Ti≤0.02％；
出钢时钢包全程开启底吹氩气，出钢时钢包底吹氩气的流量为900NL/min，出钢完成后钢包底吹氩气的流量为150NL/min，出钢量为135t，出钢完成后测定钢液的温度以及钢液的组分含量信息如表5。
[表5]
Figure BDA0002998565950000101
(3)精炼
将转炉冶炼后的钢液送入LF炉中进行化学成分调整和夹杂物调控，至钢液成分、炉渣成分以及钢液温度全部达标后出钢。
其中，钢包全程开启底吹氩气，加渣料和合金化处理时钢包底吹氩气的流量为400NL/min，通电升温时钢包底吹氩气的流量为250NL/min，其余时间钢包底吹氩气的流量为80NL/min。
所述渣料的渣碱度为2.8，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 55～60％，SiO2 20～25％，MgO 6～12％；CaF2 2～5％；Al2O3≤5％；T.Fe+MnO≤2％。
(4)真空精炼
将精炼后的钢液送至VD炉的真空室，先进行真空精炼，然后破空软搅拌。其中，真空精炼阶段真空室的真空度为120Pa，钢包底吹氩气的流量为35NL/min，真空处理时间为20min；破空软搅拌阶段钢包底吹氩气的流量为70NL/min，破软搅拌阶段的时间为30min。
(5)大方坯连铸
将真空精炼后的钢液送至连铸平台静置19min后开浇，连铸全程保护浇注，采用电磁感应加热设备控制中间包的过热度为35℃，连铸过程的增氮量为 0.0001％，控制结晶器的液位波动≤1.5mm，连铸拉速为0.67m/min，压下量为17mm。
通过上述生产方法制备得到高洁净度弹簧钢钢坯，经测定，其中有害杂质元素的质量百分比如表6。
[表6]
元素 P S T.O N H Al Ti
质量百分比，％ 0.012 0.002 0.001 0.002 0.00015 0.001 0.0008
经检测，所述高洁净度弹簧钢中的夹杂物类型为低熔点球形CaO·SiO2、 CaO·Al2O3·2SiO2等硅酸盐夹杂，5μm以上夹杂物数量密度0.35个/mm2，最大夹杂物的长宽积为810μm2，且A、B、C、D类夹杂物评级均为0.5级。
实施例3
(1)预处理
取高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫，采用的脱硫剂的化学成分以质量百分比计包括：CaO 80～90％，CaF2 10～15％，其余为不可避免的杂质成分；脱硫的扒渣率为99％。
其中，高炉铁水的温度、C含量、S含量、Si含量、Ti含量、P含量以及脱硫后铁水的温度、脱硫后铁水中的S含量信息如表7。
[表7]
Figure BDA0002998565950000111
(2)转炉冶炼
预处理后的铁水与厚度为4mm的优质废钢混合成钢液装入转炉中，进行脱硅、脱磷、吹氧脱碳，转炉的装入量为150t，铁水比为83％，所述优质废钢满足：S≤0.012％、P≤0.015％、Ti≤0.035％的废旧钢材；
采用滑板挡渣并挡渣出钢，出钢开始时向钢包中加入硅铁、金属锰、以及 30％的增碳剂进行脱氧合金化，待出钢85％时加入其余增碳剂，出钢结束后加入石灰、合成渣造渣，其中，所述增碳剂中N≤0.0065％，所述硅铁中Al≤0.05％、 Ti≤0.02％；
出钢时钢包全程开启底吹氩气，出钢时钢包底吹氩气的流量为1000NL/min，出钢完成后钢包底吹氩气的流量为200NL/min，出钢量为136t，出钢完成后测定钢液的温度以及钢液的组分含量信息如表8。
[表8]
Figure BDA0002998565950000121
(3)精炼
将转炉冶炼后的钢液送入LF炉中进行化学成分调整和夹杂物调控，至钢液成分、炉渣成分以及钢液温度全部达标后出钢。
其中，钢包全程开启底吹氩气，加渣料和合金化处理时钢包底吹氩气的流量为500NL/min，通电升温时钢包底吹氩气的流量为300NL/min，其余时间钢包底吹氩气的流量为100NL/min。
所述渣料的渣碱度为3.0，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 55～60％，SiO2 20～25％，MgO 6～12％；CaF2 2～5％；Al2O3≤5％；T.Fe+MnO≤2％。
(4)真空精炼
将精炼后的钢液送至VD炉的真空室，先进行真空精炼，然后破空软搅拌。其中，真空精炼阶段真空室的真空度为100Pa，钢包底吹氩气的流量为50NL/min，真空处理时间为25min；破空软搅拌阶段钢包底吹氩气的流量为100NL/min，破软搅拌阶段的时间为35min。
(5)大方坯连铸
将真空精炼后的钢液送至连铸平台静置25min后开浇，连铸全程保护浇注，采用电磁感应加热设备控制中间包的过热度为38℃，连铸过程的增氮量为 0.0001％，控制结晶器的液位波动≤1mm，连铸拉速为0.70m/min，压下量为20mm。
通过上述生产方法制备得到高洁净度弹簧钢钢坯，经测定，其中有害杂质元素的质量百分比如表9。
[表9]
元素 P S T.O N H Al Ti
质量百分比，％ 0.0104 0.001 0.0009 0.001 0.0001 0.0009 0.0007
经检测，所述高洁净度弹簧钢中的夹杂物类型为低熔点球形CaO·SiO2、 CaO·Al2O3·2SiO2等硅酸盐夹杂，5μm以上夹杂物数量密度0.2个/mm2，最大夹杂物的长宽积为700μm2，且A、B、C、D类夹杂物评级均为0.5级。

Claims (5)

1.一种高洁净度弹簧钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工序，
预处理：采用高炉铁水进行脱硫至铁水中S≤0.0015%，所述高炉铁水在脱硫前满足：温度≥1360℃，C 4.0~4.5%，S≤0.040%，Si 0.20~0.60%，Ti≤0.04%，P≤0.10%，其余为Fe和其它不可避免的杂质元素，采用的脱硫剂的化学成分以质量百分比计包括：CaO 80~90%，CaF210~15%，其余为不可避免的杂质成分；
转炉冶炼：预处理后的铁水与废钢混合成钢液进行脱硅、脱磷、吹氧脱碳，得到温度为1630~1660℃，C 0.10~0.35%，O≤0.045%，P≤0.011%，S 0.003~0.008%的钢液，采用滑板挡渣出钢并对钢液进行脱氧合金化处理，出钢开始时，向钢包中加入硅铁、金属锰以及30%的增碳剂进行脱氧合金化，待出钢85%时加入其余增碳剂，所述增碳剂中N≤0.0065%，所述硅铁中Al≤0.05%、Ti≤0.02%，出钢时钢包底吹氩气的流量为800~1000NL/min，出钢完成后钢包底吹氩气的流量为100~200NL/min；
精炼：对转炉冶炼后的钢液进行化学成分调整和夹杂物调控，加渣料和合金化处理时钢包底吹氩气的流量为300~500NL/min，通电升温时钢包底吹氩气的流量为200~300NL/min，其余时间钢包底吹氩气的流量为50~100NL/min，所述渣料的渣碱度为2.5~3.0，所述渣料的化学成分以质量百分比计包括：CaO 55~60%，SiO2 20~25%，MgO 6~12%；CaF2 2~5%；Al2O3≤5%；T.Fe+MnO≤2%；
真空精炼：包括依序进行的真空精炼阶段和破空软搅拌阶段，所述真空精炼阶段的钢包底吹氩气的流量为20~50NL/min，真空度≤150Pa，真空处理时间≥15min，所述破空软搅拌阶段的钢包底吹氩气的流量为50~100NL/min；
连铸：将钢液浇铸成钢坯，采用电磁感应加热控制中间包的过热度为30~38℃，结晶器的液位波动≤2mm，压下量为12~20mm，所述钢坯的化学成分以质量百分比计包括：C 0.35-0.85%，Si 0.5-2.0%，Mn 0.2-1.5%，Cr 0.2-1.0%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的高洁净度弹簧钢的生产方法，其特征在于，所述预处理工序中，所述高炉铁水在KR脱硫装置进行脱硫。
3.一种高洁净度弹簧钢，其特征在于，采用如权利要求1~2任一项所述的生产方法制备而成。
4.根据权利要求3所述的高洁净度弹簧钢，其特征在于，其中，P≤0.012%、S≤0.004%、T.O≤0.0020%、N≤0.0030%、H≤0.0002%、Al≤0.0020%、Ti≤0.0009%。
5.根据权利要求3所述的高洁净度弹簧钢，其特征在于，其中尺寸为5μm以上的夹杂物的密度≤0.5个/mm2，最大夹杂物的长宽积≤900μm2。
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