国内弹簧钢丝的现状与前景
2001-11-22 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
1 现状
弹簧钢丝是制造各种弹簧的主要原材料，随着我国经济的不断发展，弹簧的品种愈加繁多，对制造弹簧的原料要求也越来越高。据调查，2000年我国弹簧制造企业约1700多家，其中合资企业约20家，独资企业5家，专业性弹簧研究所10家。有21个大类，1600多个品种，数量约40亿件，年需各类弹簧用原料约，60万to弹簧制造业最大的市场为汽车工业和机械工业，其用量约占弹簧总量的70％左右，其中汽车和内燃机用量约占50％，机械占20％，另外，轻工与家电占10％，铁路占15％，其它占5％，而在汽车工业中以轿车用悬架弹簧、汽车和摩托车气门弹簧、离合器簧以及稳定杆簧的用量最大。另外，汽车工业对弹簧质量的要求也最高。
目前我国线材制品约有3000多家，每年生产的线材制品约800多万吨，其中高碳、特钢类线材制品约有250多万吨。在这250万t高碳类、特钢类线材制品中，弹簧用钢丝约占25万t，生产总量基本能满足弹簧行业的需求，但结构性矛盾仍较突出，一些质量要求较高的弹簧，其钢丝原料仍基本依赖进口，如轿车整车配套用油回火弹簧钢丝、重要用途弹簧钢丝、高级不锈弹簧钢丝、异型弹簧钢丝等。
2 存在问题
2．1 原材料
原材料质量是确保弹簧钢丝质量的前提条件，目前我国还没有专门的弹簧钢丝用盘条标准。虽然近年盘条的高线比例提高很快，但由于各钢厂炼钢、轧钢装备、工艺及操作等水平参差不齐，弹簧钢丝用盘条的质量波动也较大，主要缺陷有表面脱碳、折叠、成份偏析、中心碳分聚集、夹杂物超标等。存在以上缺陷的盘条，在生产弹簧钢丝时，经常有拉断及扭裂现象发生，即使拉制出检验合格的弹簧钢丝，在制成弹簧后，其疲劳寿命也往往不能满足要求。一些要求较高的弹簧，如轿车悬架簧、气门簧等，由于其在高强度工作条件下应具有较高的疲劳寿命和良好的抗松驰性能，这些特殊要求决定了弹簧用钢丝的原料也必须具有很高的质量要求；也必须具有超纯净钢冶炼技术，目前国外气门弹簧的疲劳次数已达5X10’以上，比我国生产的气门簧高2―3个数量级。近年来我国在冶炼技术方面虽有进步，但与国外先进国家相比仍有差距。
2．2 装备
高质量弹簧钢丝的生产，除了要有高质量的原料之外还需有精良的装备。弹簧钢丝的生产，一般要经过盘条表面处理、粗拉、中间铅淬火热处理、成品钢丝拉拔等工序，油回火弹簧钢丝除了上述工序外，还需经过最后的调质处理工序。上述弹簧钢丝生产的每道工序的装备状况均将直接影响最终的成品质量。如中小规格的冷拉碳素弹簧钢丝生产，其坯料必须经过铅淬火处理，由于我国很多钢丝生产企业的铅淬火热处理设备仍是老式马弗炉，燃料以煤或油为主，加上设备管理上的问题，使铅淬火处理的质量波动较大，表现为钢丝通条强度波动大，索氏体化率不高，钢丝表面脱碳、挂铅等等。弹簧钢丝标准要求考核强度、扭转、弯曲、表面质量，这些要求基本反映了弹簧钢丝的技术特性。也与成品拉丝机有紧密联系。现在很多厂家成品拉丝机仍采用滑轮式，水冷、风冷又未得到足够重视；调节拉拔速度随意性大；模具、润滑剂等辅助材料均与国外先进厂家存在差距，上述问题综合在一起，造成生产的弹簧钢丝质量不稳定，时好时坏，用户异议不断。油淬火―回火弹簧钢丝连续生产线目前国内仅有少数几家，但生产的悬架弹簧钢丝和气门弹簧钢丝均未能达到与我国轿车整车配套的要求，这虽与轿车生产厂有关，但仍与生产设备的配套不全有关，特别是盘条表面处理设备和热处理设备。
2．3 工艺技术
弹簧钢丝生产的工艺编制正确与否极其重要。由于弹簧绕制时对钢丝表面质量、强度、扭转等要求较高，这就决定了弹簧钢丝生产除了有合格的原料外，还必须制订正确的生产工艺，关键工艺的任何一步处理不当，都将对成品钢丝的综合力学性能产生影响。如对冷拉弹簧钢丝，其铅淬火工艺必须确保钢丝通条得到尽可能高比例且均匀一致的索氏体组织。其次，在成品拉拔时采用多道次的拉拔工艺并确保拉丝机具有足够的水冷和风冷能力，否则，生产的弹簧钢丝绕制成弹簧后，其抗松驰和疲劳性能差，影响弹簧使用寿命。
油淬火―回火弹簧钢丝要求得到回火屈氏体组织，在回火过程中同时消除淬火产生的热应力和组织应力，组织晶粒度应保持在10～12级。回火组织的硬度是回火温度和时间的函数，因此，正确选择油淬火奥氏体化温度、淬火介质浓度、回火温度以及加热时间至关重要，否则，由于工艺参数选择不当，很容易使生产的成品钢丝由于内应力过大产生脆断或得不到最佳的组织状态，其性能无法满足要求。
2．4 品种结构
目前，常用的弹簧钢丝主要有2大类：一是冷拔弹簧钢丝，二是油淬火―回火弹簧钢丝，由于油淬火―回火弹簧钢丝能简化弹簧制造生产工艺，生产效率较高，正越来越受到用户的青睐。目前我国普通碳素弹簧钢丝生产总量基本平衡，但高强度级弹簧钢丝(如D级弹簧钢丝)、琴钢丝、高级冷拉弹簧钢丝、异型弹簧钢丝、不锈弹簧钢丝等仍有缺口，其主要原因还是质量不稳定，潜在市场还有待开发。油淬火―回火弹簧钢丝近年产量正在上升，但用户的接受仍需要有个过程，如要得到汽车工业的认可，还有个严格的认证和测试过程，但随着我国经济和汽车工业的发展，油淬火―回火弹簧钢丝的生产应有较大的发展前景。
3发展趋势及应做工作
弹簧钢丝的品种、质量必须跟上弹簧行业的发展。近年来由于我国汽车工业、机械工业、铁路、轻工等行业发展迅速，带动了弹簧制造行业品种、结构的调整。弹簧行业“十五”期间重点发展的产品主要是汽车悬架弹簧、发动机用气门弹簧、摩托车用簧、喷油嘴液压件簧、内燃发动机簧、各种异型弹簧、热卷大弹簧。其中汽车悬架弹簧、气门弹簧和摩托车用簧向高应力、小型化、异型截面、轻量化方向发展。预计到2005年，弹簧行业的销售收入将达115亿元，数量达到48亿件，需各类弹簧用原料约肋万t。
随着我国加入WTO日期的临近，给我国弹簧钢丝生产及弹簧制造行业既带来机遇也带来挑战，因此，对弹簧钢丝生产企业来讲，应重点做好以下几方面工作：
(1)加强上下道工序的协作和技术交流。弹簧钢丝生产企业要努力加强与炼钢、轧钢企业的技术交流和联系，加强协作，使上道工序生产厂家提高弹簧钢丝原料的冶炼、轧制质量，为弹簧钢丝生产厂家提供优质的原材料，同时，也应密切与弹簧制造行业的技术交流和联系，以跟上弹簧制造业的发展需要。
(2)努力提高产品质量。目前我国线材制品行业生产一般用途的弹簧钢丝，对制造承受一般负荷和不很重要的弹簧基本能满足要求，但对一些需要承受交变负荷、平均应力大、振幅大的弹簧，如气门簧、油泵簧、悬架簧等品种，仍存在原料的钢质纯净度不够高、表面质量差、通条质量不稳定等问题。因此，冶炼高纯净钢、盘条表面采用剥皮工艺、成品钢丝采用表面涡流探伤等技术，是重要用途弹簧钢丝生产的必然趋势。
(3)加快开发弹簧钢丝的新产品。
高质量的弹簧钢丝制造的弹簧要能够在高强度的工作条件下具有高的疲劳寿命和良好的耐松驰性，因此，随着弹簧制造行业的发展，弹簧钢丝制造企业应在悬架弹簧钢丝、气门弹簧钢丝、合金弹簧钢丝系列、不锈弹簧钢丝系列、异型弹簧钢丝系列等方面加快开发，并积极加强与弹簧制造企业的合作，最终形成自主的专用技术和知识产权，以适应我国加入WTO后弹簧工业的发展需要。
(收稿日期：2001―9―13)
作者简介
顾金其 1963年9月生，工程师，宝钢集团上海二钢有限公司技术发展部副部长。
王嘉琪 1962年2月生，高级工程师，宝钢集团上海二钢有限公司副总经理。
弹簧钢丝是制造各种弹簧的主要原材料，随着我国经济的不断发展，弹簧的品种愈加繁多，对制造弹簧的原料要求也越来越高。据调查，2000年我国弹簧制造企业约1700多家，其中合资企业约20家，独资企业5家，专业性弹簧研究所10家。有21个大类，1600多个品种，数量约40亿件，年需各类弹簧用原料约，60万to弹簧制造业最大的市场为汽车工业和机械工业，其用量约占弹簧总量的70％左右，其中汽车和内燃机用量约占50％，机械占20％，另外，轻工与家电占10％，铁路占15％，其它占5％，而在汽车工业中以轿车用悬架弹簧、汽车和摩托车气门弹簧、离合器簧以及稳定杆簧的用量最大。另外，汽车工业对弹簧质量的要求也最高。
目前我国线材制品约有3000多家，每年生产的线材制品约800多万吨，其中高碳、特钢类线材制品约有250多万吨。在这250万t高碳类、特钢类线材制品中，弹簧用钢丝约占25万t，生产总量基本能满足弹簧行业的需求，但结构性矛盾仍较突出，一些质量要求较高的弹簧，其钢丝原料仍基本依赖进口，如轿车整车配套用油回火弹簧钢丝、重要用途弹簧钢丝、高级不锈弹簧钢丝、异型弹簧钢丝等。
2 存在问题
2．1 原材料
原材料质量是确保弹簧钢丝质量的前提条件，目前我国还没有专门的弹簧钢丝用盘条标准。虽然近年盘条的高线比例提高很快，但由于各钢厂炼钢、轧钢装备、工艺及操作等水平参差不齐，弹簧钢丝用盘条的质量波动也较大，主要缺陷有表面脱碳、折叠、成份偏析、中心碳分聚集、夹杂物超标等。存在以上缺陷的盘条，在生产弹簧钢丝时，经常有拉断及扭裂现象发生，即使拉制出检验合格的弹簧钢丝，在制成弹簧后，其疲劳寿命也往往不能满足要求。一些要求较高的弹簧，如轿车悬架簧、气门簧等，由于其在高强度工作条件下应具有较高的疲劳寿命和良好的抗松驰性能，这些特殊要求决定了弹簧用钢丝的原料也必须具有很高的质量要求；也必须具有超纯净钢冶炼技术，目前国外气门弹簧的疲劳次数已达5X10’以上，比我国生产的气门簧高2―3个数量级。近年来我国在冶炼技术方面虽有进步，但与国外先进国家相比仍有差距。
2．2 装备
高质量弹簧钢丝的生产，除了要有高质量的原料之外还需有精良的装备。弹簧钢丝的生产，一般要经过盘条表面处理、粗拉、中间铅淬火热处理、成品钢丝拉拔等工序，油回火弹簧钢丝除了上述工序外，还需经过最后的调质处理工序。上述弹簧钢丝生产的每道工序的装备状况均将直接影响最终的成品质量。如中小规格的冷拉碳素弹簧钢丝生产，其坯料必须经过铅淬火处理，由于我国很多钢丝生产企业的铅淬火热处理设备仍是老式马弗炉，燃料以煤或油为主，加上设备管理上的问题，使铅淬火处理的质量波动较大，表现为钢丝通条强度波动大，索氏体化率不高，钢丝表面脱碳、挂铅等等。弹簧钢丝标准要求考核强度、扭转、弯曲、表面质量，这些要求基本反映了弹簧钢丝的技术特性。也与成品拉丝机有紧密联系。现在很多厂家成品拉丝机仍采用滑轮式，水冷、风冷又未得到足够重视；调节拉拔速度随意性大；模具、润滑剂等辅助材料均与国外先进厂家存在差距，上述问题综合在一起，造成生产的弹簧钢丝质量不稳定，时好时坏，用户异议不断。油淬火―回火弹簧钢丝连续生产线目前国内仅有少数几家，但生产的悬架弹簧钢丝和气门弹簧钢丝均未能达到与我国轿车整车配套的要求，这虽与轿车生产厂有关，但仍与生产设备的配套不全有关，特别是盘条表面处理设备和热处理设备。
2．3 工艺技术
弹簧钢丝生产的工艺编制正确与否极其重要。由于弹簧绕制时对钢丝表面质量、强度、扭转等要求较高，这就决定了弹簧钢丝生产除了有合格的原料外，还必须制订正确的生产工艺，关键工艺的任何一步处理不当，都将对成品钢丝的综合力学性能产生影响。如对冷拉弹簧钢丝，其铅淬火工艺必须确保钢丝通条得到尽可能高比例且均匀一致的索氏体组织。其次，在成品拉拔时采用多道次的拉拔工艺并确保拉丝机具有足够的水冷和风冷能力，否则，生产的弹簧钢丝绕制成弹簧后，其抗松驰和疲劳性能差，影响弹簧使用寿命。
油淬火―回火弹簧钢丝要求得到回火屈氏体组织，在回火过程中同时消除淬火产生的热应力和组织应力，组织晶粒度应保持在10～12级。回火组织的硬度是回火温度和时间的函数，因此，正确选择油淬火奥氏体化温度、淬火介质浓度、回火温度以及加热时间至关重要，否则，由于工艺参数选择不当，很容易使生产的成品钢丝由于内应力过大产生脆断或得不到最佳的组织状态，其性能无法满足要求。
2．4 品种结构
目前，常用的弹簧钢丝主要有2大类：一是冷拔弹簧钢丝，二是油淬火―回火弹簧钢丝，由于油淬火―回火弹簧钢丝能简化弹簧制造生产工艺，生产效率较高，正越来越受到用户的青睐。目前我国普通碳素弹簧钢丝生产总量基本平衡，但高强度级弹簧钢丝(如D级弹簧钢丝)、琴钢丝、高级冷拉弹簧钢丝、异型弹簧钢丝、不锈弹簧钢丝等仍有缺口，其主要原因还是质量不稳定，潜在市场还有待开发。油淬火―回火弹簧钢丝近年产量正在上升，但用户的接受仍需要有个过程，如要得到汽车工业的认可，还有个严格的认证和测试过程，但随着我国经济和汽车工业的发展，油淬火―回火弹簧钢丝的生产应有较大的发展前景。
3发展趋势及应做工作
弹簧钢丝的品种、质量必须跟上弹簧行业的发展。近年来由于我国汽车工业、机械工业、铁路、轻工等行业发展迅速，带动了弹簧制造行业品种、结构的调整。弹簧行业“十五”期间重点发展的产品主要是汽车悬架弹簧、发动机用气门弹簧、摩托车用簧、喷油嘴液压件簧、内燃发动机簧、各种异型弹簧、热卷大弹簧。其中汽车悬架弹簧、气门弹簧和摩托车用簧向高应力、小型化、异型截面、轻量化方向发展。预计到2005年，弹簧行业的销售收入将达115亿元，数量达到48亿件，需各类弹簧用原料约肋万t。
随着我国加入WTO日期的临近，给我国弹簧钢丝生产及弹簧制造行业既带来机遇也带来挑战，因此，对弹簧钢丝生产企业来讲，应重点做好以下几方面工作：
(1)加强上下道工序的协作和技术交流。弹簧钢丝生产企业要努力加强与炼钢、轧钢企业的技术交流和联系，加强协作，使上道工序生产厂家提高弹簧钢丝原料的冶炼、轧制质量，为弹簧钢丝生产厂家提供优质的原材料，同时，也应密切与弹簧制造行业的技术交流和联系，以跟上弹簧制造业的发展需要。
(2)努力提高产品质量。目前我国线材制品行业生产一般用途的弹簧钢丝，对制造承受一般负荷和不很重要的弹簧基本能满足要求，但对一些需要承受交变负荷、平均应力大、振幅大的弹簧，如气门簧、油泵簧、悬架簧等品种，仍存在原料的钢质纯净度不够高、表面质量差、通条质量不稳定等问题。因此，冶炼高纯净钢、盘条表面采用剥皮工艺、成品钢丝采用表面涡流探伤等技术，是重要用途弹簧钢丝生产的必然趋势。
(3)加快开发弹簧钢丝的新产品。
高质量的弹簧钢丝制造的弹簧要能够在高强度的工作条件下具有高的疲劳寿命和良好的耐松驰性，因此，随着弹簧制造行业的发展，弹簧钢丝制造企业应在悬架弹簧钢丝、气门弹簧钢丝、合金弹簧钢丝系列、不锈弹簧钢丝系列、异型弹簧钢丝系列等方面加快开发，并积极加强与弹簧制造企业的合作，最终形成自主的专用技术和知识产权，以适应我国加入WTO后弹簧工业的发展需要。
(收稿日期：2001―9―13)
作者简介
顾金其 1963年9月生，工程师，宝钢集团上海二钢有限公司技术发展部副部长。
王嘉琪 1962年2月生，高级工程师，宝钢集团上海二钢有限公司副总经理。
