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      • 巩义恒铭金属招聘

      中国油淬火一一回火弹簧钢丝的生产和几点建议

      2015-11-06  来自: 巩义市恒铭金属制品有限公司 浏览次数:615

         随着我国国民经济的迅速发展,弹簧行业对油淬火一一回火弹簧钢丝(以下称油淬火钢丝)的需求量逐年增长,对油淬火钢丝的质量要求也愈来愈高。为了适应国内弹簧行业对油淬火钢丝的需求,我国金属制品行业在“九五”期间先后从国外引进了几条油淬火一一回火弹簧钢丝生产设备。以金属制品研究院中试二厂的管式炉加热油淬火一~回火弹簧生产线的建成火标志,国内轿车用油淬火钢丝的生产和国产化工作逐步拉开了序幕。

      为了让弹簧行业详细了解我国油淬火钢丝的生产现状,本人结合十几年来从事油淬火钢丝的经验以及所了解的金属制品待业的实际情况,在本届弹簧行业年会上谨以此文向大家介绍~下我国油淬火钢丝的生产情况,并提出几点建议供金属制品行业盼同仁们共同商榷,不足之处敬请批评指正。

      1、油淬火钢丝的生产历史

      油淬火钢丝的生产据说已有一百多年的历史,开始是作为钢丝矫直手段问世的。由于它具有极好的弹性和非常高的疲劳强度,后来就引起了弹簧制造者的注意。到上世纪二、三十年代,油淬火钢丝在北美、西欧已开始广泛用于制造各种弹簧,以后范围逐渐扩大。至一九三九年美国ASTM标准中已列入了油淬火钢丝,此时油淬火钢丝的文献就相当多了。二次大战期间,油淬火钢丝作为作战用的E机、舰艇汽车的弹簧则得到飞速发展。例如当时被击落的美国B一29收音机阀门弹簧,就是使用了Cr一V金钢丝。日本生产油淬火钢丝开始于1950年。到了二十世纪七十年代日本和瑞典已是世界上生产油淬火钢丝的主要产地了。

      我国的油淬火钢丝的生产起步于二十世纪七十年代初期。以首特为代表的金属制品生产企业根据国内市场需要,率先建成我国条油淬火钢丝试验生产线,并围绕50CrV、60Si2Mn、65Mn等材料开展了一系列油淬火钢丝生产工艺的研究,实现了工业化批量生产。

      早期参与我国油淬火钢丝生产工艺与装备研究并能见诸文献的单位有北京钢铁学院、天津大学、天津压缩机气阀弹簧攻关组、北京特殊钢厂等单位。采用的生产试验装备大体上分两种形式:一种是电接触加热+铅浴回火连续式生产线;另一种是管式炉加热+铅浴回火连续式生产线。由于电接触加热受钢丝的尺寸公差、冶金质量、电压波动等因素的影响,导致产品质量始终难以稳定。而管式炉加热方式生产由于钢丝温度易于控制,能源消耗小和无高温铅毒害等优点,一直沿用至今。

      在过去的二、三十年中,尽管我国金属制品行业在油淬火的产品质量方面也投入了不少人力物力,但由于在油淬火钢丝生产技术和装备方面没能及时跟踪国外的先进技术,加上国内盘条质量一直欠佳等问题的长期困扰,我国油淬火钢丝的产品质量、生产技术和装备一直没有获得突破性进展。国产油淬火钢丝的表面质量、冶金质量、通条性能和可靠性不高的问题长期制约着我国弹簧行业的发展。许多弹簧生产厂不得不以高昂的代价通过进口来解决钢丝原料问题,而国外钢丝也以其过硬的质量保证迅速赢得了国内弹簧生产厂的信赖。国产油淬火钢丝和进口钢丝的质量反差,使得国内从事弹簧制造业的人士对进口钢丝产生了过分依赖的心理也是不争的事实。

      随着我国汽车和摩托车的迅速发展,轿车悬架弹簧、气门弹簧、摩托车减振弹簧的钢丝使用量逐步增加。受进口价格、交货期和付款方式等问题的制约,高应力弹簧材料国产化的呼声愈来愈高。九五年秋,由冶金部金属制品研究院主办的“全国离应力弹簧钢丝生产技术研讨会”在郑州召开。在会上,中试二厂向弹簧行业宣布95年底要引进一条高应力油淬火钢丝生产线,生产国内急需的各种高应力油淬火钢丝新材料,得到弹簧行业的致赞同。由此拉开了我国生产高应力油淬火钢丝的序幕。

           2、我国油淬火一一回火弹簧钢丝的生产企业现状

      在二十世纪九十年代以前,我国生产油淬火钢丝的企业共有三家:首特、陕钢和中试二厂。由于种种原因,陕西钢厂在八十年代中后期基本停止了油淬火钢丝的生产。截止到1991年.以冶金部统计的油淬火合金弹簧钢丝的产量全国仅有483.8吨,直径大于8mm的钢丝尚不能生产。钢丝盘重一般小于250Kg,钢丝质量也存在不少问题,远远不能满足弹簧行业的需要??杉夜痛慊鸶炙康幕∈直∪?。随着“八五”计划的实施,我国盘条生产朝着大盘重索氏体化方向有了重人的进展,油淬火钢丝的部分盘条的质量状况才有了明显改观,油淬火钢丝的质量和盘重有了明显的提高?!熬盼濉逼诩?,我国共引进国外油淬火生产设备3条,主要用于粗规格油淬火钢丝的生产(¢6—14mm)。其中,中试二厂管式炉加热油淬火粒子炉回火连续生产线一条;天津棣华和湖南斯普菱感应加热淬火回火连续生产线各一条。另外,南京东吴和上海银松两家金属制品生产企业也利用国产装备各组建一条感应加热淬火回火钢丝生产线。这些生产线的建成,使我国油淬火钢丝的产品规格迅速拓展到¢14左右(中试二厂可生产¢16),钢丝盘重可达1吨以上,设备总生产能力已经超过3万吨。装备水平已经接近或达到九十年代世界先进水平。据悉,上钢二厂也正准备投巨资加八到油淬火钢丝的生产行列。

      目前,几家油淬火钢丝生产单位都正在致力于提高自身的产品质量和管理水平。尤其是中试二厂已于九七年底.通过IS09002质量体系认证,并正在开展过程F艟EA活动,其产品实物质量水平经过近几年的稳定和提高,部分产品已成功地取代了进口,并在中应力气门弹簧、摩托车减震弹簧、微型汽车和面包车悬架弹簧方面广泛使用。中试二厂近期正在致力于轿车悬架弹簧和气门弹簧的钢丝国产化工作。

      从品种上看,60Si2Mn、55CrSi、65Mn、50CrV、60Si2Cr等产品的工艺技术都已经成熟。尤其是选用进口原料生产的油淬火钢丝在市场上深受用户好评,性能/价格比得到大多数弹簧厂的认可。

      另外,从产品开发能力上看,国内油淬火钢丝的研发能力也正在不断提商。在原料采购周期许可的情况下,新产品的试制周期在缩短.可以不断满足国内弹簧行业的需要。比如,中试二厂根据市场需要半个月内试制成功了直径≤¢1.OOmm的细规格油淬火钢丝,满足了用户需要。

      我们有理由相信,国内油淬火钢丝的生产随着其工艺技术的日渐成熟以及装备水平和管理水平的提高,产品质量赶上和超过进口钢丝的质量水平已指日可待。特别是加入WTO的I临近,中国汽车零部件关税最终将降至10%,为汽车工业配套的悬架弹簧、气门弹簧等产品的价格也只相当于现在的1/2,这为高应力弹簧材料的国产化奠定了食好的市场基础。

           3、我国油淬火一回火弹簧钢丝生产工艺流程和装备

           3.l 悬架弹簧油淬火钢丝工艺流程

      原料→表面处理→拉拔→油淬火→回火处理→探伤→涂油→收卷一检验、包装入库。

      在国外,悬架弹簧油淬火钢丝一般不进行原料剥皮处理。拉拔时,根据成品钢丝宜径来合理安排总压缩率以确定合适的原料真径。一般不进行中间堪火,工艺流程相对简单。

           3.2 气门弹簧钢丝生产工艺流程

      A:需要剥皮处理的钢丝生产工艺流程

      原料→剥皮→中间退火→表面处理→拉拔→油淬火→回火处理→探伤→涂油→收卷→检验包装入库。

      B:不进行剥皮处理的钢丝生产工艺流程同3.1

      由于目前引进的生产线在设计上较多地考虑了粗规格钢丝的生产,收线卷简和工字轮直径一般不小于¢1800mm,故不适用于直径小于¢6.Omm钢丝的生产。因此,国内汽门簧钢丝目前主要还是由首特和中试二厂生产,探伤工作尚没有实现。

      3.3 油淬火钢丝的生产装备

      从世界范围来看,油淬火钢丝的生产不仅要拥有传统的酸洗拉丝设备,而且根据产品用途一般还要配备线材表面剥皮机、油淬火生产线和涡流探伤机等关键设备。

          3.3.1 线材表面剥皮机

      线材表面剥皮机主要用于对盘条表面进行剥皮处理,以去除钢丝表面的各种缺陷,防止盘条缺陷带到成品钢丝中,提高钢丝可靠性。中试二厂和天津棣华引进的剥皮机均属于“模剥”类型。中试二厂已通过自已的努力实现了剥皮模的国产化,模具寿命已达到进口产品的实物质量水平,剥皮工艺也经历了批量剥皮的检验,基本具备了实用条件,单边一次剥皮量可达0.05~O.20mm。

      3.3.2 油淬火一回火生产线

      油淬火钢丝生产线是生产调质弹簧钢丝的核心设各,目前正在使用的有两种主要类型:一类是管式炉加热,油淬火铅(粒子炉)回火生产线;另一类是感应加热淬回火生产线。这两种生产方式都是达到钢丝进行调节处理的手段。管式炉加热的好处是工艺稳定易于控制、能耗小,对原料的原始组织适应性强,但占地面积大。目前日本杉田的悬架弹簧钢丝和瑞典加飞腾气门弹簧钢丝采用了管式炉加热:感应加热生产弹簧钢丝具有设备集成度高,占地面积少,加热速度快等优点。实践证明,两种生产方式都可以生产出非常优秀的油淬火钢丝,经反复取样对比,无论是晶粒大小还是脱碳层深度均可以控制在较好水上。

      3.3.3 油淬火钢丝的探伤设备

      为了对油淬火钢丝的表面质量进行连续检测和把关,传统的钢丝两端取样酸浸检查已不能适应弹簧对钢丝越来越高的表面质量要求,因此必须采用钢丝无损探伤设备。

      目前的钢丝涡流探伤设备主要有贯通式和旋转式两类,前者适合于点状或横向缺陷:后者适合于条状或纵向连续缺陷。为了对钢丝的点状或条状缺陷进行全面检测,贯通式+旋转式进行复合式检验也经常运用到钢丝无损探伤检验中,探伤精度一般为0.04mm,探伤深度小于1.Omm。由于探伤设备对操作者素质、经验以及环境条件要求较高,标样制作难度大,加上现有几家油淬火钢丝生产厂在探伤技术掌握和运用上尚处于探索阶段,工艺尚不稳定,需要尽快提高和改进.以尽快满足用户的迫切需要。

          4、油淬火钢丝的原料现状

      线材(盘条)是线材制品生产的基础性原料.其质量状况对线材制品质量和生产率都具有十分重要的影响。

      4.1 弹簧钢盘条的主要生产工艺简介

      4.1.1 弹簧钢盘条的冶炼

      从冶炼方式上,一般采用以下几种形式

      A、电炉:主要用于普通碳素弹簧钢盘条的冶炼,如65Mn、70#钢等,主要原料是废钢。

      B、电炉+炉外精炼:为了提高钢的纯净度,在供需双方达成协议时,在电炉冶炼的基础上,可增加炉外精炼工序。炉外精炼的主要目的是减少钢的夹杂物数量;降低夹杂物级别;微调钢水成份(C、Mn、Si、Cr等);去除钢中有害元素(s、P等)。

      C、转炉和转炉+炉外精炼:由于采用铁水或铁水+废铁来冶炼弹簧钢盘条,减少了因废钢带来的杂质和杂质元素,提高了弹簧钢的原料纯洁度,加上炉外精外措施,可以生产出质量较高的优质弹簧钢盘条。

      D、超纯净钢生产工艺:超纯净钢生产的提出是基于汽车发动机气门弹簧的需要而发展起来的一门钢的冶炼技术。一般采用三个方面的冶炼措施,即首先进行铁水预处理脱Si、S、P,严格控制钢水中0、N、A1、S、P的含量:第三是通过特殊的渣处理技术对夹杂物进行变性处理.使脆性夹杂物转变成为可塑性夹杂物。经过超纯净冶炼的钢材一方面夹杂物的尺寸(或厚度)小于15μm,且呈弥散分布。因其夹杂物对弹簧疲劳寿命的影响降低到限度,实现了钢中夹杂物的无害化。

      4.1.2 弹簧钢盘条的轧制

      和其它钢材一样,弹簧钢盘条的轧制有着自身的规律。为了防止和减少钢材表面缺陷、脱碳和组织问题的发生,油淬火弹簧钢盘条在轧制前钢坯表面必须进行表面检查和清理,甚至进行扒皮处理,以防止钢坯表面缺陷带入盘条之中,造成严重的盘条表面缺陷,如折迭、裂纹、结疤等缺陷。钢坯的表面检查和清理比较可靠的办法是采用磁粉探伤和机械磨削的方法。有些硬线生产单位目前还延用人工肉眼检查等方式已不能适应钢丝生产越来越高的质量要求,建议盘条生产厂对此进行技术改进和革新。加热炉的工艺和轧制工艺等环节对盘条质量的影响在此不再赘述。

      4.2 目前我国弹簧钢盘条主要存在以下方面的质量差距:

      4.2.1 国产盘条表面脱碳一般达到0.5~1.O%d,而进口盘条大都在0.5%以下。

      4.2.2 表面质量欠佳。主要表现在盘条表面裂纹、折迭、划痕、结疤以及运输过程中的擦伤等方面。这些缺陷的存在直接导致了国产钢丝和进口钢丝的质量差距。

      4.2.3 非金属夹杂物数量和颗粒大小超标,且Al203类刚性不变形夹杂物居多(主要是受炼钢采用的铅脱氧剂影响),在弹簧簧交变应力的作用F,极易形成裂纹源。造成弹簧早期失效。

          4.2.4 品种规格尚不够齐全,有些钢种象优质大盘重55CrSi等盘条在一些钢厂尚在开发和试生产阶段,质量还不够稳定。直径大于¢15mm和直径小于¢5.5mm的盘条订货存在一定困难。

          5、油淬火钢丝存在的主要问题

      受弹簧钢盘条、油淬火装备和管理等方面的影响,目前我国油淬火钢丝的生产和质量水平和国外先进水平相比仍有一定差距,总体上看存在以下几个方面:

      5.1 钢丝和工艺性尚不够稳定,表现在绕簧时断头次数多:易起尘,污染环境和装备:弹簧尺寸不好控制等方面。

      5.2用国产钢丝做成的弹簧疲劳失效率较高,影响了使用者的信心。

      5.3 细规格油淬火钢丝盘重小,盘重差别大,给弹簧生产效率和降低原料消耗带来不利影响。

      5.4包装和运输不能满足弹簧行业的需要,包装物易破损,运输时野蛮卸以及不采用防雨措施等经常造成钢丝表面生锈和损坏,给供需双方带来不应有的损失。

      5.5国产油淬火钢丝探伤率不高,损伤精度也需要提高。

          6、几点建议

      6.1 油淬火钢丝生产企业应在提高产品质量下功夫。不仅要及时消化、吸收和发挥现有装备能力,而且要加强和提高管理水平。通过采用现代质量管理的技术和手段,切实提高产品的稳定性和可靠性,增强弹簧行业对国产钢丝的信心。

      6.2积极开展钢丝扒皮和无损探伤方面的科研和攻关,研究提高钢丝可靠性的管理模式和形为模式。在气门弹簧和悬架弹簧用油淬火钢丝的质量评价上引入“弹簧失效率”概念。即把在规定的疲劳次数或运行里程中弹簧提前失效率作为评价各钢丝企业总体质量水平的重要依据,通过积累数据发现国内.引导油淬火钢丝生产企业步入良性发挥轨道。

      6.3在国内油淬火钢丝生产企业工艺技术和产品质量己取得重大进展的前提下,国内轿车悬架簧生产企业应以更积极的姿态推动轿车用油淬火钢丝国产化进程。只有弹簧生产企业与原材生产厂共同努力,才能不断提高国产钢丝的质量,最后实现“双赢”。

      6.4 加强同行业的技术交流,推动行业技术进步,从根本上解决国产油淬火钢丝的质量问题。

      6.5 加快现有油淬火钢丝生产装备的技术改造和配套工作,完善生产手段,实现气门钢丝大盘重周转和收线。在热处理过程中通过对钢丝表面进行清洗和气体?;?,减少钢丝表面氧化物数量,提高表面质量水平,防止钢丝在卷簧过程中粉尘污染。

      6.6改善包装和运输条件,为顾客提供优质、快速、便捷的服务质量,更好地满足弹簧行业的需要。


      巩义市恒铭金属制品有限公司专业生产各种型号的油淬火-回火弹簧钢丝,拥有目前国内先进水平的油淬火—回火弹簧钢丝生产线。

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