浅谈坯料修磨对棒材弹簧表面质量影响

张才杰，宋金平

（南京钢铁联合有限公司，江苏 南京 210035）

弹簧钢普遍应用于工程机械、汽车、铁路等领域，需要较高的疲劳寿命，因此其对材料的表面质量要求极高。为提升弹簧钢表面质量，提高南钢棒材弹簧的市场竞争力，南钢为中棒生产线引进两条进口的钢坯修磨线。

弹簧在运行过程中要求有较高的疲劳寿命，而表面质量对弹簧疲劳寿命有很大的影响，目前所接触的多数弹簧失效均是由于材料表面问题产生。如果弹簧的疲劳寿命达不到整体设备的运行要求，除了会造成弹簧断裂，还会使设备整体损坏，可能会产生极大的经济损失。

目前用户对弹簧钢表面要求越来越高，例如60Si2CrVA，客户要求材料表面不得有发纹、结疤、分层等缺陷，为此南钢在生产过程中制定了多项措施，以提高棒材弹簧钢表面质量[1-3]。

1 弹簧钢生产工艺流程

不同客户要求不同，各类弹簧钢生产流程不相同，其中主要工艺如下：UHP电弧炉→ LF精炼炉→ VD炉真空处理→连铸→铸坯；坯料处理→加热→轧制→成品检验→包装→入库。

2 坯料修磨对60Si2CrVA材料表面质量的影响

2.1 坯料修磨

钢坯修磨线主要由钢坯进料床、V型辊道、抛丸机、磁粉探伤仪、修磨机、卸料台架等设备组成；南钢中棒厂坯料修磨的工艺流程为：吊运上料→抛丸→探伤→修磨，修磨放式有全修磨、局部修磨和不修磨三种。

大规模生产中，连铸坯表面常出现划伤、凹陷、渣坑、角裂、皮下气孔等缺陷，会对轧制后的材料表面产生一定的影响。钢坯修磨线的主要作用是对钢材坯料进行表面检查及处理，以消除坯料表面可能产生的缺陷，提高坯料表面质量，从而提高轧制成品的表面质量。

2.2 实验方案

选用同一组连铸生产60Si2CrVA的三个不同炉号坯料，坯料断面为175mm×220mm，运用不同的坯料表面处理方式进行处理，轧制相同规格的材料。对此三炉坯料轧制的材料进行表面探伤处理，表面探伤标准为0.2mm，对比不同炉号材料探伤的合格率。同时运用相同的实验方法，进行多组实验，经过数据积累，进一步验证实验结果的可靠性。

2.3 坯料处理

将首次选出的三炉坯料记录为实验组1，其中第1炉坯料，不进行表面处理，坯料编号为实验10；第2炉坯料，对表面检查中的发现的所有缺陷进行标记，缺陷局部修磨处理，坯料编号为实验20；第3炉坯料，对坯料进行全修磨处理，坯料编号为实验30。不进行坯料表面处理的坯料保留原始的连铸坯的表面，可能存在振痕、凹陷、划伤等缺陷；局部修磨处理的坯料，可去除肉眼可见缺陷，如凹坑、划伤等；全修磨处理的坯料，除了能够消除表面缺陷外，还可以对坯料的一些浅表缺陷进行消除，各种形式坯料处理后的照片如图1。

图1 三炉坯料表面处理对比图

2.4 加热轧制

为避免不同加热工艺、轧制工艺和操作习惯对坯料表面质量的影响，将三炉6Si2CrVA实验钢坯，以相同加热工艺加热、相同控轧控冷工艺轧制，尽量安排同一班次生产同一规格材料。加热工艺如表1，轧制工艺如表2。轧后均采用锯切方式分段，打包采用牛皮纸防护，材料转运使用软吊带吊运，防止后续过程对表面造成影响。

表1 60Si2CrVA加热工艺

表2 60Si2CrVA轧制工艺

2.5 联合探伤

将组1的三批60Si2CrVA轧材经联合探伤线抛丸、矫直、探伤，统计一次探伤合格率为表3。对探伤后材料的报警点进行分析，材料表面典型缺陷有翘皮、结疤、发纹等，缺陷如图2。不同的坯料处理方式，对轧材表面质量有较大的影响，对材料典型缺陷的去除率也各有不同，不同坯料处理下轧材缺陷率为：不修磨＞局部修磨＞全修磨，且坯料不修磨情况下材料表面产生的缺陷种类较多。

表3 组1一次探伤合格率统计

图2 轧材典型缺陷

3 重复实验

表4 每组实验探伤合格率

为了排除实验结果的随机性，共进行了上述实验10次，每次实验均按照上述方案进行实施，钢种均为60Si2CrVA，统计出每次实验的一次探伤合格率见表4，计算各种修磨形式的平均一次探伤合格率见表5。多次重复实验统计的数据表明坯料修磨更有利于材料表面质量的提高。

表5 平均一次探伤合格率

4 结语

（1）钢坯经修磨后，能有效改善棒材表面质量。特别是对一些用户要求高，材料实际用途中对表面要求高的钢种的表面质量改善有很好的效果。

（2）钢坯表面修磨对轧材表面发纹、结疤、翘皮等缺陷有很好的抑制作用，可为齿轮钢、弹簧钢、轴承钢等特殊钢提供表面质量提升的解决途径。