通过对断面收缩不合格炉次的工艺参数和试样的统计分析, 发现面缩率随电炉配碳量的增加而增加, 随中包温度的升高而降低, 随规格的增大而降低。而且面缩率亦随连铸坯低倍缺陷的出现而降低。

使用较高的配碳量可以在电炉内较大程度地脱氧和脱气, 从而减少精炼过程中脱氧剂的加入率, 使脱氧产物, 尤其是大颗粒的一次脱氧产物形成量大大降低, 提高了钢的洁净度, 改善了铸坯质量, 使弹簧钢面缩率提高,其原因是降低过热度,可以缩小柱状区长度和钢液的液穴长度, 发展等轴晶区, 使坯芯成分均匀避免中心偏析的发生。实验中统计发现, 过热度在7～ 15℃, 等轴晶率大于55% , 面缩率大于32%。结合试样低倍发现中心碳偏析并不是连续的, 其原因是较高过热度下由于钢液的对流使凝固前沿不稳定, 局部区域柱状晶生长比相邻的快, 造成部分晶体下沉或柱状晶搭桥, 凝固桥面阻碍了上部钢水的补充, 使下面残余的高碳钢液在中心柱状区凝固形成中心碳偏析和缩孔。

在拉伸实验中发现, 试样强度基本不变, 面缩不合的断口是在拉伸至开始不均匀塑性变形(颈缩) 段瞬间形成的, 断口多呈圆形, 也有椭圆形的银色斑点, 断口的中心有暗色的核心; 白点平面垂直于拉伸方向, 断口表面晶粒多数粗于基体晶粒。从结晶器内所取七炉铅笔样的氢分析显示, 其范围为(7. 039～ 5. 99) ×10- 6。而可逆白点仅仅降低钢的塑性是显著的, 而且通过去氢热处理或较长时间的室温放置还可以消除。

由于钢中气体含量较高时, 容易导致皮下气泡、白点、内部气泡和点状偏析、发纹等缺陷。为防止这些缺陷的产生, 对弹簧钢的氢含量一般要求在3×10- 6 以下, 其它钢一般要求在5×10- 6 以下, 对于钢中氧含量, 一般认为高碳钢氧含量低于20×10- 6, 中低碳钢低于30×10- 6, 可防止上述缺陷的产生, 但随着对钢质量要求的提高, 对弹簧钢不仅要求具有高的强度和疲劳极限, 而且要有一定的冲击韧性。尤其是随着汽车、铁路等工业的发展, 对弹簧的抗疲劳和抗减震性能提出了更高的要求。

因此, 为保证弹簧钢的质量, 冶炼工序的主要任务是生产非金属夹杂物总量少, 形态可控的洁净钢液, 具体要求为:

1) 钢中气体含量T〔O 〕≤15×10- 6,〔N 〕≤60×10- 6,〔H〕≤31×0- 6

2) ≤要求钢中残余元素T i≤30×10- 6 , Ca≤10×10- 6

3) 在降低钢中夹杂物总量的基础上, 残余夹杂以细小、均匀、弥散的塑性夹杂为主。

弹簧钢连铸过程, 主要是防止钢液二次氧化和铸坯出现中心裂纹、中心缩孔、中心疏松和中心碳偏析等低倍缺陷, 这些低倍缺陷将导致铸坯性能不均或不合, 并使产材规格受到限制。其中钢液洁净度主要在于保护浇铸, 低倍组织主要在于连铸工艺参数, 为避免和消除中心疏松和中心偏析,控制铸坯的中心致密度, 二冷采用弱冷却制度。连铸工序的主要任务是进一步降低钢中氧含量, 降低钢中化学成分偏析, 改善钢的组织和宏观缺陷,提供表面无缺陷的铸坯。工艺要求为: 全程保护浇铸; 优化中包结构; 低过热度低拉速浇铸; 中包和结晶器保护渣的优化, 结晶器和凝固末段电磁搅拌 。