鋼簾線的發(fā)展和生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

1、鋼簾線的發(fā)展和生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀鋼絲簾線，俗稱鋼簾線，是橡膠制品尤其是汽車子午胎理想的骨架材料。簾線鋼是優(yōu)質(zhì)硬線鋼的精品，是超潔凈鋼的代表產(chǎn)品和鋼鐵企業(yè)線材生產(chǎn)水平的標(biāo)志性產(chǎn)品，也是商用鋼中強(qiáng)度最高的鋼。它在生產(chǎn)中對(duì)冶煉、軋制、加工等每個(gè)環(huán)節(jié)都有特殊的要求，是不折不扣的全過程精品鋼材。生產(chǎn)簾線鋼技術(shù)含量極高，被譽(yù)為“線材中的極品”、“線材皇冠上的明珠”。 一般來說，鋼簾線需要拉到0.38mm以下，拉的越細(xì)，生產(chǎn)難度越大。因此能拉到的最小線徑是衡量一個(gè)鋼廠簾線鋼生產(chǎn)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)鋼廠簾線鋼大多能拉到0.22mm左右，只有武鋼、興澄特鋼等少數(shù)幾家試?yán)?.175mm成功。目前，據(jù)我所知，我國(guó)可以生產(chǎn)

2、簾線鋼的鋼廠主要有：寶鋼、武鋼、鞍鋼、首鋼、沙鋼、青鋼、邢鋼、興澄特鋼等。歐洲、巴西等一些鋼廠拉到0.15mm沒有問題。而日本神戶則可以拉到0.08mm以下，0.08mm，這是一個(gè)非?？膳碌臄?shù)字。我們?nèi)祟惖念^發(fā)一般直徑在0.18mm左右，也就是說，神戶拉的鋼簾線要比我們頭發(fā)細(xì)一半以上。拉到如此細(xì)絲，任何稍大尺寸的硬性夾雜、偏析、非常規(guī)組織、內(nèi)部及表面缺陷都可能是致命的，都可能造成斷絲，可見生產(chǎn)難度之高。簾線鋼盤條對(duì)化學(xué)成分、偏析、脫碳層、晶粒度、組織、表面質(zhì)量、內(nèi)部缺陷等都有非常嚴(yán)格的要求，近乎苛刻?；瘜W(xué)成分 元素 C Mn Si P S Ti Al Ni/Cu Mo/Co Cr 含量0.72

3、-0.820.45-0.6 0.15-0.30.0120.0080.0020.0050.0070.0020.005這個(gè)只是基本指標(biāo)，各廠內(nèi)控雖各不相同，但要比基本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的多。我國(guó)大多鋼廠在C、O、Mn、Si等成分的控制上一般沒有問題，但在S、P、Al、Ti等成分的控制上雖然能達(dá)到基本標(biāo)準(zhǔn)，但控制水平大多偏低，這也是制約我國(guó)簾線鋼水平上一個(gè)臺(tái)階的重要因素。夾雜物：塑性夾雜A類、C類1級(jí)，脆性夾雜B類、D類0.5級(jí)組織：盤條中的金相組織索氏體率大于85%，不應(yīng)有馬氏體、貝氏體、網(wǎng)狀滲碳體等有害組織。 晶粒度：大于8級(jí) 脫碳層：小于0.08mm 碳偏析：中心碳偏析小于3級(jí) 表面質(zhì)量：壓痕、麻面等深

4、度或高度小于0.1mm，氧化皮重量在0.4-0.8%下面就簾線鋼質(zhì)量最重要的偏析和夾雜兩個(gè)方面展開討論 由于簾線鋼是高碳鋼，因此中心碳偏析的控制極其重要。高的碳偏析會(huì)在盤條中心生成網(wǎng)狀碳化物，在鋼簾線的拉拔和捻股過程中引起斷絲。在這個(gè)方面，世界上有兩種路線，一種是以日本神戶、新日鐵、韓國(guó)浦項(xiàng)為首的大方坯路線。由于大方坯是開坯兩火成材，且鋼材變形比較大，因此在偏析的控制上具有先天的優(yōu)勢(shì)，但成本較高。 另一種是以歐洲為首的小方坯路線，采用的是低過熱度、二冷強(qiáng)冷加末端攪拌技術(shù)，雖然與大方坯相比有一定差距，也能較好的控制偏析，基本滿足0.15mm以上級(jí)別鋼簾線生產(chǎn)要求。由于小方坯是一火成材，相對(duì)大方坯

5、節(jié)約了成本，因此具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。但是，由壓下量較小，一火成材加熱溫度較低，在拉到0.15mm以下級(jí)別遇到了瓶頸。因此，如果生產(chǎn)最高級(jí)別的鋼簾線，大方坯是一個(gè)趨勢(shì)。寶鋼曾一度認(rèn)為小方坯無法生產(chǎn)簾線鋼，因此采用的是模鑄，后見國(guó)內(nèi)小方坯生產(chǎn)簾線鋼成功，順此又有小方坯投產(chǎn)生產(chǎn)簾線鋼。目前，我國(guó)采用大方坯路線有鞍鋼、興澄，采用小方坯路線的有沙鋼、邢鋼、青鋼、首鋼等。 控制C偏析，一般要求過熱度低于30。興澄引進(jìn)日本住友中間包電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，溫度能控制在正負(fù)3，使用效果較好。大方坯一般是采用弱冷加輕壓下技術(shù)。小方坯一般是采用二冷強(qiáng)冷加末端攪拌技術(shù)，通過控制過熱度、拉速、二冷水比水量及電磁攪拌強(qiáng)度，來達(dá)到控

6、制碳中心偏析的目的。通過控制參數(shù)，碳中心偏析率能達(dá)到1.05%以下。 下面談一下夾雜物的問題 簾線鋼的生產(chǎn)對(duì)冶煉過程及工藝具有特殊的要求，因?yàn)樵谏a(chǎn)鋼簾線過程中，要將5.5mm盤條拉成0.38mm以下的細(xì)絲，線材長(zhǎng)度增至原來的1000多倍，截面積縮至0.07%，接近拉拔工藝的極限，而后還要經(jīng)高速雙捻機(jī)合股成線。因此要求鋼材須有極高的潔凈度，對(duì)鋼中夾雜物的尺寸、數(shù)量及形狀可變形性要求很高。有一種說法，認(rèn)為夾雜物的尺寸要控制在鋼簾線成品線徑的1/5以下，我認(rèn)為這種說法太寬泛了，如果把鋼簾線拉到0.2mm以下，脆性夾雜物必須控制在5以下。一、外來夾雜。由于外來夾雜尺寸通常較大，因此要嚴(yán)格控制。一是保

7、證耐材的質(zhì)量，即耐浸蝕程度；二要控制連澆爐數(shù)，一般要控制在15爐以下二、內(nèi)生夾雜首先，盡可能的要控制Al2O3、TiN等脆性夾雜。控制這兩類夾雜，一需要從原料入手，因此簾線都是使用硅錳脫氧，而不能使用鋁脫氧。其次，耐材的選用也很重要。鋼包材料必須為無鋁材質(zhì)，國(guó)內(nèi)一般都采用的鎂鈣材質(zhì)（國(guó)外用什么材質(zhì)我不太清楚，有誰知道可以交流一下）。韓國(guó)鋼廠甚至所使用的中間包塞棒、長(zhǎng)水口及浸入式水口都為不含鋁質(zhì)。一般要求鋼中酸溶鋁含量在6PPm以下。日本簾線鋼酸溶鋁含量在3PPm以下，Ti在5ppm以下。國(guó)內(nèi)武鋼在這方面做的較好，從鐵水和脫氧劑入手（用的是電解錳），鋁和鈦均能控制在5ppm以下。簾線鋼中復(fù)合夾雜

8、一類為硅錳脫氧產(chǎn)物MnO-SiO2-Al2O3系、另一類為精煉渣造成的CaO-SiO2-Al2O3系。對(duì)于這兩類夾雜，一是要通過設(shè)置合適軟吹參數(shù)、優(yōu)化中間包及結(jié)晶器流場(chǎng)，使其上浮去除。二是對(duì)于沒有去除的夾雜物，把其控制在三元相圖中的低熔點(diǎn)區(qū)（見圖），使其在軋制過程中能很好的隨鋼基體變形并軋碎。 要求夾雜物中Al2O3含量為15%-25%，在此含量下，夾雜物的不變形指數(shù)達(dá)到最小值。把夾雜物控制在低熔點(diǎn)區(qū)，有兩個(gè)要點(diǎn)，一是精煉渣堿度控制在1左右，二是精煉渣中Al2O3含量控制在8%左右。另外，需要控制精煉渣中的氧化鎂含量。當(dāng)MgO含量為15%20%時(shí)，相對(duì)于CaOSiO2Al2O3三元系雜，相圖中

9、低熔點(diǎn)區(qū)的位置發(fā)生偏移，這使原來處于低熔點(diǎn)區(qū)的夾雜處偏離低熔點(diǎn)區(qū)。 當(dāng)夾雜物中MgO含量大于20%時(shí)，低熔點(diǎn)區(qū)的面積隨MgO含量的增大而減小，MgO含量為30%時(shí)，低熔點(diǎn)區(qū)在相圖中基本消失。 低熔點(diǎn)區(qū)夾雜物中Al2O3含量和不變形夾雜物指數(shù)之間的關(guān)系簾線鋼鋁含量要低，浸入式水口用什么材質(zhì)的？鎂碳材質(zhì)渣中Al2O3含量和堿度對(duì)Al的影響渣中以及夾雜物中的Al2O3含量之間的關(guān)系在生產(chǎn)鋼簾線時(shí)，塑性夾雜和脆性夾雜一般控制多大合適？在光鏡下觀察，塑性夾雜寬度5微米以下，脆性夾雜3微米以下我有一個(gè)大膽的想法，為什么不用高鋁鋼拉鋼簾線呢？如果鋁含量高，鋼液中氧的活度低，鋼液比鋁鎮(zhèn)靜鋼純凈由于三氧化二鋁是

10、脆性夾雜，對(duì)鋼簾線拉拔和捻股過程中都很致命，會(huì)造成斷絲，因此必須控制鋼中酸溶鋁含量。通過熱力學(xué)計(jì)算可以得出，當(dāng)鋼中酸溶鋁含量達(dá)到6ppm以上時(shí)，就會(huì)生成三氧化二鋁夾雜。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)能過硅錳脫氧，也能把總氧降到很低的水平，大概能達(dá)到十幾個(gè)ppm 簾線鋼的夾雜物總量，要控制在多少以內(nèi)？目前，國(guó)內(nèi)夾雜物的統(tǒng)計(jì)主要以金相統(tǒng)計(jì)和大量電解為主。對(duì)于簾線鋼盤條，一般采用的是金相統(tǒng)計(jì)的方法。一般認(rèn)為簾線鋼盤條中夾雜物（硫化錳除外）要控制在當(dāng)量直徑3個(gè)/mm2以下對(duì)于鋼簾線鋼，可采用純凈鋼操作規(guī)程以去除外來夾雜物。原生夾雜物的控制對(duì)鋼簾線鋼的性能極為重要，因?yàn)檫@種夾雜物會(huì)損害鋼簾線鋼的疲勞性能。在鋼簾線的研究開發(fā)過

11、程中，對(duì)斷絲斷裂面上出現(xiàn)的夾雜物進(jìn)行了觀察和分析，結(jié)果破碎的硬質(zhì)Al2O3為主的夾雜物。象Al2O3型不變形夾雜物，在加工過程中會(huì)導(dǎo)致斷絲，在數(shù)量上必須非常少。為適應(yīng)上述要求，在冶煉成分上控制相當(dāng)嚴(yán)格。一是鋼中氧含量要低（要求2010-6）；二是Alsol/Altot1（至少大于等于0.95）；三是夾雜物變形處理以變?yōu)橐鬃冃蔚膴A雜物。上述要點(diǎn)只有在精選原料、嚴(yán)格的冶煉和有效的精煉，包括真空脫氣等工藝方能滿足。其次，在澆鑄過程中，鋼水不能受到污染。這種污染主要來自空氣氧化和外來夾雜的混入，后者包括耐火材料的熔損和保護(hù)渣的卷入。因此，在澆鑄過程中采取如下措施：(1)防止鋼包渣進(jìn)入中間包（采取大包下

12、渣自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)）；(2)采取優(yōu)質(zhì)引流砂（自開率要大于98%）；(3)采取長(zhǎng)水口和浸入式水口進(jìn)行保護(hù)澆鑄；(4)防止吸入空氣；(5)防止中間包覆蓋劑和中包耐火材料污染鋼水；(6)采取帶垂直段的弧形連鑄機(jī)，降低拉速以利夾雜物上??；(7)采取合適水口結(jié)構(gòu)，防止結(jié)晶器內(nèi)鋼水卷渣。廠名工藝流程德國(guó)薩爾高爐鐵水預(yù)處理LDRHTN噴粉CC(125mm125mm、140mm140mm,EMS）德國(guó)魯爾奧特BOFLF+VDCC（6流，130mm130mm,M-EMS,強(qiáng)制冷卻）英國(guó)喬冶敦EAFLFCC（6流，120mm120mm，強(qiáng)制冷卻）英國(guó)薩斯特BOFRHCC（6流，150mm150mm,S-EMS,F-E

13、MS強(qiáng)制冷卻）日本神戶鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐鋼包精煉RHCC(2流,300mm430mm)寶鋼鐵水預(yù)處理LD（300t）LFRH模鑄武鋼LD(100t) LFVDLFCC(5流，200mm200mm,M-EMS)鞍鋼鐵水預(yù)處理LD(150t) 鋼包精煉(合成潭洗、噴粉、吹氬) 模鑄青鋼鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐LFCC(150mm150mm)除了碳的偏析外，簾線鋼還要注意硫磷的偏析。鑄坯的質(zhì)量在很大程度上為%S所左右，減少鐵水中S是發(fā)展連鑄所需，但由于煉鋼脫硫能力有限，不能達(dá)到潔凈鋼的生產(chǎn)水平，高爐脫硫，成本高，經(jīng)濟(jì)上不劃算，所以鐵水預(yù)處理成為煉鋼生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏的加快，脫磷，脫硅也成為鐵水預(yù)

14、處理的一部分，其目的是為煉鋼提供優(yōu)質(zhì)鋼水，實(shí)現(xiàn)少渣煉鋼鐵水預(yù)處理的目的是減少鋼中有害元素P、S含量，通過向鐵水添加熔劑進(jìn)行脫硅、脫磷和脫硫處理。例如在鐵水溝流槽處添加燒結(jié)礦和石灰進(jìn)行脫硅處理；向鐵水罐噴吹蘇打進(jìn)行脫磷、脫硫處理；向鐵水罐吹氧、加入鐵礦或氧化鐵皮、石灰和螢石進(jìn)行脫硅、脫磷和脫硫處理。通過三脫處理使入爐鐵水的硅、硫和磷含量下降。鐵水脫硫方法很多，如德國(guó)采用的脫硫方法中較為成熟的有兩種：萊茵攪拌法和KR攪拌法。目前廣泛采用噴吹（CaO+CaC2+Mg）法，可使轉(zhuǎn)爐鐵水S0.01%。轉(zhuǎn)爐提高潔凈度的煉鋼技術(shù)（1）轉(zhuǎn)爐用鋼鐵料，日本用三脫鐵水在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行少渣吹煉；（2）復(fù)吹工藝；（3）擋渣出鋼，用擋渣球、擋渣錐、氣動(dòng)擋渣器；（4）爐渣變質(zhì)，轉(zhuǎn)爐出鋼或鋼包頂渣中加爐渣改質(zhì)劑，還原FeO并調(diào)整頂渣成分；（5）防止增氮。氧氣轉(zhuǎn)爐適合于冶煉低碳鋼，但也能冶煉中高碳鋼。目前國(guó)內(nèi)冶煉高碳鋼主要有兩種方式25：(1)高拉碳補(bǔ)吹法生產(chǎn)硬線鋼一般使用100%鐵水，或者鐵水+專門廢鋼（殘余元素Cu、Ni、Cr少）。吹煉前期倒?fàn)t倒渣（去磷），吹煉到鋼中碳含量在1.00%-1.20%時(shí)倒?fàn)t測(cè)溫、取樣，然后根據(jù)溫度、成分進(jìn)行補(bǔ)吹，再倒?fàn)t測(cè)溫、取樣，視情況出鋼或補(bǔ)吹。此方法優(yōu)點(diǎn)是增碳量小，碳粉加入量少；鋼中氧含量低。缺點(diǎn)是前期倒?fàn)t倒渣，溫度損