钢帘线的发展和生产工艺现状模板.doc

钢帘线发展和生产工艺现实状况钢丝帘线，俗称钢帘线，是橡胶制品尤其是汽车子午胎理想骨架材料。帘线钢是优质硬线钢精品，是超洁净钢代表产品和钢铁企业线材生产水平标志性产品，也是商用钢中强度最高钢。它在生产中对冶炼、轧制、加工等每个步骤全部有特殊要求，是不折不扣全过程精品钢材。生产帘线钢技术含量极高，被誉为“线材中极品”、“线材皇冠上明珠”。 通常来说，钢帘线需要拉到0.38mm以下，拉越细，生产难度越大。所以能拉到最小线径是衡量一个钢厂帘线钢生产水平关键标准。中国钢厂帘线钢大多能拉到0.22mm左右，只有武钢、兴澄特钢等少数几家试拉0.175mm成功。现在，据我所知，中国能够生产帘线钢钢厂关键有：宝钢、武钢、鞍钢、首钢、沙钢、青钢、邢钢、兴澄特钢等。欧洲、巴西等部分钢厂拉到0.15mm没有问题。而日本神户则能够拉到0.08mm以下，0.08mm，这是一个很可怕数字。我们人类头发通常直径在0.18mm左右，也就是说，神户拉钢帘线要比我们头发细二分之一以上。拉到如此细丝，任何稍大尺寸硬性夹杂、偏析、很规组织、内部及表面缺点全部可能是致命，全部可能造成断丝，可见生产难度之高。帘线钢盘条对化学成份、偏析、脱碳层、晶粒度、组织、表面质量、内部缺点等全部有很严格要求，近乎苛刻。化学成份 元素 C Mn Si P S Ti Al Ni/Cu Mo/Co Cr 含量0.72-0.820.45-0.6 0.15-0.30.0120.0080.0020.0050.0070.0020.005这个只是基础指标，各厂内控虽各不相同，但要比基础标准严格多。中国大多钢厂在C、O、Mn、Si等成份控制上通常没有问题，但在S、P、Al、Ti等成份控制上即使能达成基础标准，但控制水平大多偏低，这也是制约中国帘线钢水平上一个台阶关键原因。夹杂物：塑性夹杂A类、C类1级，脆性夹杂B类、D类0.5级组织：盘条中金相组织索氏体率大于85%，不应有马氏体、贝氏体、网状渗碳体等有害组织。 晶粒度：大于8级 脱碳层：小于0.08mm 碳偏析：中心碳偏析小于3级 表面质量：压痕、麻面等深度或高度小于0.1mm，氧化皮重量在0.4-0.8%下面就帘线钢质量最关键偏析和夹杂两个方面展开讨论 因为帘线钢是高碳钢，所以中心碳偏析控制极其关键。高碳偏析会在盘条中心生成网状碳化物，在钢帘线拉拔和捻股过程中引发断丝。在这个方面，世界上有两种路线，一个是以日本神户、新日铁、韩国浦项为首大方坯路线。因为大方坯是开坯两火成材，且钢材变形比较大，所以在偏析控制上含有先天优势，但成本较高。 另一个是以欧洲为首小方坯路线，采取是低过热度、二冷强冷加末端搅拌技术，即使和大方坯相比有一定差距，也能很好控制偏析，基础满足0.15mm以上等级钢帘线生产要求。因为小方坯是一火成材，相对大方坯节省了成本，所以含有价格优势。不过，由压下量较小，一火成材加热温度较低，在拉到0.15mm以下等级碰到了瓶颈。所以，假如生产最高等级钢帘线，大方坯是一个趋势。宝钢曾一度认为小方坯无法生产帘线钢，所以采取是模铸，后见中国小方坯生产帘线钢成功，顺此又有小方坯投产生产帘线钢。现在，中国采取大方坯路线有鞍钢、兴澄，采取小方坯路线有沙钢、邢钢、青钢、首钢等。 控制C偏析，通常要求过热度低于30。兴澄引进日本住友中间包电磁感应加热技术，温度能控制在正负3，使用效果很好。大方坯通常是采取弱冷加轻压下技术。小方坯通常是采取二冷强冷加末端搅拌技术，经过控制过热度、拉速、二冷水比水量及电磁搅拌强度，来达成控制碳中心偏析目标。经过控制参数，碳中心偏析率能达成1.05%以下。 下面谈一下夹杂物问题 帘线钢生产对冶炼过程及工艺含有特殊要求，因为在生产钢帘线过程中，要将5.5mm盘条拉成0.38mm以下细丝，线材长度增至原来1000多倍，截面积缩至0.07%，靠近拉拔工艺极限，以后还要经高速双捻机合股成线。所以要求钢材须有极高洁净度，对钢中夹杂物尺寸、数量及形状可变形性要求很高。有一个说法，认为夹杂物尺寸要控制在钢帘线成品线径1/5以下，我认为这种说法太宽泛了，假如把钢帘线拉到0.2mm以下，脆性夹杂物必需控制在5以下。一、外来夹杂。因为外来夹杂尺寸通常较大，所以要严格控制。一是确保耐材质量，即耐浸蚀程度；二要控制连浇炉数，通常要控制在15炉以下二、内生夹杂首先，尽可能要控制Al2O3、TiN等脆性夹杂。控制这两类夹杂，一需要从原料入手，所以帘线全部是使用硅锰脱氧，而不能使用铝脱氧。其次，耐材选择也很关键。钢包材料必需为无铝材质，中国通常全部采取镁钙材质（国外用什么材质我不太清楚，有谁知道能够交流一下）。韩国钢厂甚至所使用中间包塞棒、长水口及浸入式水口全部为不含铝质。通常要求钢中酸溶铝含量在6PPm以下。日本帘线钢酸溶铝含量在3PPm以下，Ti在5ppm以下。中国武钢在这方面做很好，从铁水和脱氧剂入手（用是电解锰），铝和钛均能控制在5ppm以下。帘线钢中复合夹杂一类为硅锰脱氧产物MnO-SiO2-Al2O3系、另一类为精炼渣造成CaO-SiO2-Al2O3系。对于这两类夹杂，一是要经过设置适宜软吹参数、优化中间包及结晶器流场，使其上浮去除。二是对于没有去除夹杂物，把其控制在三元相图中低熔点区（见图），使其在轧制过程中能很好随钢基体变形并轧碎。 要求夹杂物中Al2O3含量为15%-25%，在此含量下，夹杂物不变形指数达成最小值。把夹杂物控制在低熔点区，有两个关键点，一是精炼渣碱度控制在1左右，二是精炼渣中Al2O3含量控制在8%左右。另外，需要控制精炼渣中氧化镁含量。当MgO含量为15%20%时，相对于CaOSiO2Al2O3三元系杂，相图中低熔点区位置发生偏移，这使原来处于低熔点区夹杂处偏离低熔点区。 当夹杂物中MgO含量大于20%时，低熔点区面积随MgO含量增大而减小，MgO含量为30%时，低熔点区在相图中基础消失。 低熔点区夹杂物中Al2O3含量和不变形夹杂物指数之间关系帘线钢铝含量要低，浸入式水口用什么材质？镁碳材质渣中Al2O3含量和碱度对Al影响渣中和夹杂物中Al2O3含量之间关系在生产钢帘线时，塑性夹杂和脆性夹杂通常控制多大适宜？在光镜下观察，塑性夹杂宽度5微米以下，脆性夹杂3微米以下我有一个大胆想法，为何不用高铝钢拉钢帘线呢？假如铝含量高，钢液中氧活度低，钢液比铝镇静钢纯净因为三氧化二铝是脆性夹杂，对钢帘线拉拔和捻股过程中全部很致命，会造成断丝，所以必需控制钢中酸溶铝含量。经过热力学计算能够得出，当钢中酸溶铝含量达成6ppm以上时，就会生成三氧化二铝夹杂。现在中国能过硅锰脱氧，也能把总氧降到很低水平，大约能达成十多个ppm 帘线钢夹杂物总量，要控制在多少以内？现在，中国夹杂物统计关键以金相统计和大量电解为主。对于帘线钢盘条，通常采取是金相统计方法。通常认为帘线钢盘条中夹杂物（硫化锰除外）要控制在当量直径3个/mm2以下对于钢帘线钢，可采取纯净钢操作规程以去除外来夹杂物。原生夹杂物控制对钢帘线钢性能极为关键，因为这种夹杂物会损害钢帘线钢疲惫性能。在钢帘线研究开发过程中，对断丝断裂面上出现夹杂物进行了观察和分析，结果破碎硬质Al2O3为主夹杂物。象Al2O3型不变形夹杂物，在加工过程中会造成断丝，在数量上必需很少。为适应上述要求，在冶炼成份上控制相当严格。一是钢中氧含量要低（要求2010-6）；二是Alsol/Altot1（最少大于等于0.95）；三是夹杂物变形处理以变为易变形夹杂物。上述关键点只有在精选原料、严格冶炼和有效精炼，包含真空脱气等工艺方能满足。其次，在浇铸过程中，钢水不能受到污染。这种污染关键来自空气氧化和外来夹杂混入，后者包含耐火材料熔损和保护渣卷入。所以，在浇铸过程中采取以下方法：(1)预防钢包渣进入中间包（采取大包下渣自动检测技术）；(2)采取优质引流砂（自开率要大于98%）；(3)采取长水口和浸入式水口进行保护浇铸；(4)预防吸入空气；(5)预防中间包覆盖剂和中包耐火材料污染钢水；(6)采取带垂直段弧形连铸机，降低拉速以利夹杂物上浮；(7)采取适宜水口结构，预防结晶器内钢水卷渣。厂名工艺步骤德国萨尔高炉铁水预处理LDRHTN喷粉CC(125mm125mm、140mm140mm,EMS）德国鲁尔奥特BOFLF+VDCC（6流，130mm130mm,M-EMS,强制冷却）英国乔冶敦EAFLFCC（6流，120mm120mm，强制冷却）英国萨斯特BOFRHCC（6流，150mm150mm,S-EMS,F-EMS强制冷却）日本神户铁水预处理转炉钢包精炼RHCC(2流,300mm430mm)宝钢铁水预处理LD（300t）LFRH模铸武钢LD(100t) LFVDLFCC(5流，200mm200mm,M-EMS)鞍钢铁水预处理LD(150t) 钢包精炼(合成潭洗、喷粉、吹氩) 模铸青钢铁水预处理转炉LFCC(150mm150mm)除了碳偏析外，帘线钢还要注意硫磷偏析。铸坯质量在很大程度上为%S所左右，降低铁水中S是发展连铸所需，但因为炼钢脱硫能力有限，不能达成洁净钢生产水平，高炉脱硫，成本高，经济上不划算，所以铁水预处理成为炼钢生产一个关键步骤。伴随炼钢生产节奏加紧，脱磷，脱硅也成为铁水预处理一部分，其目标是为炼钢提供优质钢水，实现少渣炼钢铁水预处理目标是降低钢中有害元素P、S含量，经过向铁水添加熔剂进行脱硅、脱磷和脱硫处理。比如在铁水沟流槽处添加烧结矿和石灰进行脱硅处理；向铁水罐喷吹苏打进行脱磷、脱硫处理；向铁水罐吹氧、加入铁矿或氧化铁皮、石灰和萤石进行脱硅、脱磷和脱硫处理。经过三脱处理使入炉铁水硅、硫和磷含量下降。铁水脱硫方法很多，如德国采取脱硫方法中较为成熟有两种：莱茵搅拌法和KR搅拌法。现在广泛采取喷吹（CaO+CaC2+Mg）法，可使转炉铁水S0.01%。转炉提升洁净度炼钢技术（1）转炉用钢铁料，日本用三脱铁水在转炉中进行少渣吹炼；（2）复吹工艺；（3）挡渣出钢，用挡渣球、挡渣锥、气动挡渣器；（4）炉渣变质，转炉出钢或钢包顶渣中加炉渣改质剂，还原FeO并调整顶渣成份；（5）预防增氮。氧气转炉适合于冶炼低碳钢，但也能冶炼中高碳钢。现在中国冶炼高碳钢关键有两种方法25：(1)高拉碳补吹法生产硬线钢通常使用100%铁水，或铁水+专门废钢（残余元素Cu、Ni、Cr少）。吹炼前期倒炉倒渣（去磷），吹炼到钢中碳含量在1.00%-1.20%时倒炉测温、取样，然后依据温度、成份进行补吹，再倒炉测温、取样，视情况出钢或补吹。此方法优点是增碳量小，碳粉加入量少；钢中氧含量低。缺点是前期倒炉倒渣，温度损失大；增碳量难以控制，造成成品碳含量波动大；温度控制较低，渣中FeO含量低，不利于以后精炼处理。采取此法生产高碳钢关键是高拉碳时，钢水中S、P0.01%。2)低拉碳增碳法吹炼前期倒炉倒渣，然后将钢中碳一次拉到0.07%-0.15%，出钢时加碳粉增碳。此方法优点是温度控制较高，渣中FeO含量高，利于脱P；倒炉次数少，冶炼周期短；钢水终点温度高，有利于炉后精炼处理。缺点是增碳量大，必需确保碳粉收得率；成品碳按钢种成份中下限控制，不然碳高了炉后不能处理；钢中氧含量高。