簾線鋼72A精煉過程研究

1、簾線鋼72A精煉過程研究摘要：對首鋼簾線鋼72A精煉過程的鋼液中酸溶鋁、總氧、夾雜物成分和形貌進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)從LF結(jié)束到VD開始過程中酸溶鋁增加很大;VD精煉處理后夾雜物熔點(diǎn)高。分析 得出合金中鋁以及喂 Si Ca絲導(dǎo)致了鋼中酸溶鋁的增加；夾雜物中CaO含量過高、SiO2含量 過低導(dǎo)致精煉結(jié)束后夾雜物處于高熔點(diǎn)區(qū)。提出降低脫氧劑中Ca含量，取消喂絲以及降低精煉渣堿度的改善措施。關(guān)鍵詞：簾線鋼；精煉；酸溶鋁；總氧;夾雜物0引言鋼簾線(Steel Cord)也稱鋼絲簾線，它是橡膠骨架材料中發(fā)展前景最為廣闊的產(chǎn)品，也 是生產(chǎn)難度最大的產(chǎn)品，其質(zhì)量問題主要是鋼中的脆性夾雜物經(jīng)常導(dǎo)致盤條在拉拔成

2、鋼絲過 程中斷裂。因此生產(chǎn)中，一般在出鋼過程采用無鋁脫氧，在精煉過程通過調(diào)整精煉合成渣來降低鋼液中酸溶鋁含量和總氧含量，最終減少鋼中脆性夾雜物。首鋼生產(chǎn)的簾線鋼 72A盤條在拉拔過程中曾出現(xiàn)過斷絲問題，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。 分析其斷口發(fā)現(xiàn)夾雜物是引起斷裂的主要原因，因此特組織一次工業(yè)試驗(yàn)，對整個(gè)LF 一 VD精煉過程中酸溶鋁和總氧含量、夾雜物成分和形貌進(jìn)行分析，以檢驗(yàn)精煉效果，并提出合理建議。1研究方法 1.1生產(chǎn)工藝首鋼簾線鋼72A生產(chǎn)工藝見圖1。為了明確喂絲對精煉過程中酸溶鋁和總氧的影響，組 織了兩爐工業(yè)試驗(yàn)。 其中，第一爐在LF,VD中間進(jìn)行了喂Si Ca絲處理，第二爐LF精煉完畢后不經(jīng)

3、過喂絲直接進(jìn)入 VD精煉。LF VD仝也陵WL團(tuán)酋痢72A鋼生產(chǎn)過程1.2取樣鋼水取樣采用特制的取樣器，如圖2所示。為防止取樣器表層氧化膜對鋼水試樣污染，取樣器內(nèi)外原表層均用車床車去，使用之前真空塑封，用充分烘烤過的木質(zhì)頂蓋封住取樣器上口。精煉過程中取樣位置如圖3所示，即在LF前后、VD前后分別取樣。LFIBOF特護(hù)VD2LF2 VD1喂麻Q線處理 ffi 3 取樣示童圖1.3分析檢驗(yàn)對所取的鋼水試樣，線切割成5 mmx 50mm的鋼棒采用遠(yuǎn)紅外脈沖分析方法對總氧進(jìn)行測定；取鋼屑采用電感禍合等離子體質(zhì)譜法(ICP MS對酸溶鋁進(jìn)行分析；鋼水中非金屬夾雜物采用掃描電鏡進(jìn)行 SEM形貌分析和EDX

4、成分分析。2試驗(yàn)結(jié)果討論2.1酸溶鋁在精煉過程中的變化精煉過程中酸溶鋁變化如圖4所示，可以看出兩爐的酸溶鋁變化規(guī)律基本一致。45LF1LF2VD1VM蛍蚌性IK特?zé)掃^稈中Al*的變化56 6 6LF處理過程中酸溶鋁有明顯的減少，從24 X 10-,37 X 10-降低到了 18X 10-,這是由于LF處理過程中鋁和氧發(fā)生脫氧反應(yīng)使酸溶鋁有所減少。從LF到VD的過程中酸溶鋁含量明顯提高，從18X 10-6增加到了 34X 10-6,40 X 10-6，分別增加了 88.89%和122.22%。其中酸溶鋁增加多的一爐正是經(jīng)過喂Si 一 Ca絲處理的。一方面是由于在LF處理末期加入的合金中含有鋁，另

5、一方面喂入的Si -Ca線中含有鋁，且喂入Si 一 Ca絲后，鋼液中鈣活度增大，鈣通過還原包襯和渣中的AI2Q使得鋼液中的酸溶鋁含量增加。如反應(yīng)Ca+1/3(AI 2Q)=(Ca0)+2/3AI。因而從降低酸溶鋁來控制夾雜物性質(zhì)的角 度看，喂Si-Ca線是不利的。VD精煉對冶煉72A起正反兩方面的作用：一方面真空精煉能夠起到脫氧、脫氣，去除夾雜物等功能；另一方面高碳鋼在低真空度的情況下反應(yīng)(1)的厶G20 X 10-6,但最終使夾雜物處于塑性區(qū)，從而降低了斷絲率。比如日本川崎公司簾線鋼生產(chǎn)中采用堿度為1的精煉渣控制Al3 X 10 -6，盡管T0達(dá)35X 10-6，其拉拔過程的破斷指數(shù)比較低。

6、2.3精煉過程中頂渣成分分析對第二爐精煉過程的頂渣成分進(jìn)行了對比分析，從圖6可以看出，在精煉過程中，渣中Si0 2和MgO變化不大，分別在 20%和10%左右波動；在LF,VD過程中，鋼液中酸溶鋁含量 降低，渣中AI2O3含量上升，主要原因是鋼液中酸溶鋁和氧發(fā)生了反應(yīng)生成AI2O3上浮進(jìn)入渣中；精煉過程中Ca0含量下降，主要原因?yàn)镃a擴(kuò)散進(jìn)入鋼液，從隨后的夾雜物成分分析可以 發(fā)現(xiàn)，夾雜物中 Ca0含量增加；頂渣堿度（CaO/SiO0在2.0左右，精煉過程中變化不大。50初0 I廳進(jìn)站 加lOmtnVD戢畑 VD出站LF1VD1ViK樹6精煉過程中頂慳成分的變化2.4精煉過程中夾雜物的特征從夾雜

7、物的 SEM/EDX分析看出，Ca0-A1203-Si0 2系夾雜物約占80%另外還有 Ca0一 A403一 SiO2一 Mg0一 Ti0 2系、A1203,SiO 2夾雜物。精煉過程中典型夾雜物照片及成分如圖7和表1,其中表1所示的成分是由EDX分析的元素含量換算成相應(yīng)氧化物得到的。LF2圖7精煉過程中典型夾雜物照片表1 圖3中各夾雜物對應(yīng)的成分與尺寸取樣位置Al 203/%CaO/%SiO2/%夾雜物尺寸/ ymLF123.9439.9036.1450LF228.2447.5524.2030VD111.6868.2420.0615VD29.9265.2624.8160從圖7可以看出，復(fù)合

8、Ca0 Al 203一 SiQ系夾雜物為球形。從表1可以看出：(1) 在LF過程中夾雜物中 SiO2減少。(2) LF到VD精煉過程中，夾雜物中AI203含量減少，而Ca0含量增加，其原因是夾雜物中AI203部分被還原，喂入鈣絲導(dǎo)致了夾雜物中Ca0增加。(3) VD處理前后夾雜物成分變化不大。(4) VD處理后夾雜物和頂渣趨于平衡。試樣中Ca0一 AI 2。3 SiO2系夾雜物在相圖中的分布如圖8所示。可以看出精煉過程中的夾雜物主要有以下特點(diǎn)：罔8首鋼72A輸嫌過養(yǎng)中先雜物往相罔中的分布(1) 成分比較分散，其主要原因是鋼水和夾雜物的反應(yīng)沒有達(dá)到平衡。(2) 大多為高熔點(diǎn)夾雜，VD過程中夾雜物

9、熔點(diǎn)大多都較高，在15002000C之間。(3) 夾雜物背離低熔點(diǎn)區(qū)域，主要是由于頂渣堿度 (Ca0/SiO 2=2)高，使夾雜中Ca0含量過 高，SiO2含量過低。根據(jù)高熔點(diǎn)夾雜物變形指數(shù)一定低的原則，可以判斷，首鋼72A精煉后的夾雜物多為脆性夾雜物。USS/KOBE鋼廠72A冶煉過程中的夾雜物在相圖中的位置見圖9,最后盤條中夾雜基本為塑性夾雜物。 首鋼72A精煉后的夾雜物中 Al 203的含量在10%-20%之間，與USS/KOBE 鋼廠相比(見圖9)AI 2O3的含量基本一致，但 Ca0含量過高，SiO2含量低，使夾雜物背離于低 熔點(diǎn)區(qū)，而位于其左下方。 根據(jù)生產(chǎn)工藝以及渣一鋼液一夾雜物

10、三相平衡分析，其原因一方面是用Si 一 Ca一 Ba脫氧和喂鈣線引起的，另一方面是頂渣堿度過高導(dǎo)致。因此重新調(diào)整 精煉工藝，取消喂 Si 一 Ca絲，使用低堿度頂渣精煉，改變夾雜物成分，使其處于塑性區(qū)。ffi* USVKODE中央氽櫥在相圈中的分布3結(jié)論與建議生成可變形夾雜物是降低 72A鋼絲拉拔過程中斷絲率的有效方法。夾雜物成分決定了夾雜物性質(zhì)，而冶煉工藝是影響夾雜物成分的決定性因素。結(jié)合冶煉工藝及上述研究，得出以下結(jié)論并提出相關(guān)建議。(1) 轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧時(shí)采用不含Ca的脫氧劑。(2) LF處理效果較好，總氧和酸溶鋁都有一定程度的降低，但夾雜物熔點(diǎn)較高。(3) LF處理結(jié)束到VD開始酸溶鋁增長較大，以及喂鈣絲所致，因此應(yīng)盡量降低合金中鋁含量，并取消喂絲