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)狀簡(jiǎn)介鋼簾線是橡膠骨架材料中發(fā)展最為廣闊的產(chǎn)品，也是在金屬制品中生產(chǎn)難度最大的產(chǎn)品。國(guó)際合成纖維標(biāo)準(zhǔn)化局在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鋼簾線的定義是：“由兩根或兩根以上鋼絲組成的，或者由股與股的組合或者由股與絲的組合所形成的結(jié)構(gòu)?！?鋼簾線鋼簾線是隨子午線輪胎的發(fā)展而發(fā)展的，而子午線輪胎又是汽車工業(yè)和高速公路的伴生物。傳統(tǒng)的斜交胎是用纖維（如聚酯簾線、尼龍簾線）作為骨架材料的，而新型的子午線輪胎則選用鋼簾線作為骨架材料，按其結(jié)構(gòu)可分為全鋼子午線輪胎和半鋼子午線輪胎，前者的帶束層和胎體全部采用鋼簾線作為骨架材料，后者的帶束層用鋼簾線、胎體用纖維作為骨架材料。轎車、輕型卡車一般采用半鋼子午線輪

2、胎，載重型卡車、工程機(jī)械車采用全鋼子午線輪胎。鋼簾線材質(zhì) 鋼簾線鋼簾線是用優(yōu)質(zhì)高碳鋼制成的表面鍍有黃銅、且具有特殊用途的細(xì)規(guī)格鋼絲股或繩。主要用于轎車輪胎，輕型卡車輪胎、載重型卡車輪胎、工程機(jī)械車輪胎和飛機(jī)輪胎及其它橡膠制品骨架材料。采用鋼簾線作為增強(qiáng)材料所制作的子午線輪胎具有使用壽命長(zhǎng)、行駛速度快、耐穿刺、彈性好、安全舒適、節(jié)約燃料等優(yōu)點(diǎn)。子午線輪胎是當(dāng)今輪胎工業(yè)的發(fā)展方向。生產(chǎn)設(shè)備介紹鋼簾線粗、中拉為直進(jìn)式拉絲機(jī)，采用交流電變頻調(diào)速，卷筒和模具采用水冷卻，粗拉機(jī)拉拔速度高達(dá)15m/s，中拉機(jī)拉拔速度高達(dá)18m/s，生產(chǎn)效率高，鋼絲性能穩(wěn)定。中絲熱處理采用等溫鉛淬火，馬弗爐和鉛缸均采用燃?xì)饧?/p>

3、熱，該生產(chǎn)線熱效率高，鋼絲獲得的金相組織為均勻一致的索氏體組織，鋼絲性能穩(wěn)定，便于進(jìn)一步拉拔。鋼絲的電鍍采用熱擴(kuò)散電鍍，將鋼絲的熱處理和熱擴(kuò)散電鍍黃銅結(jié)合起來(lái)，馬弗爐、鉛缸和熱擴(kuò)散沸騰爐均采用燃?xì)馐郊訜帷ｋ婂冏鳂I(yè)線，先采用焦磷酸預(yù)鍍銅，再采用硫酸鹽鍍銅，然后在硫酸鹽鍍鋅，最 鋼簾線后再用沸騰爐粒子加熱法進(jìn)行金相熱擴(kuò)散，讓鋅原子擴(kuò)散到銅原子中，形成相黃銅，每根鋼絲單流單獨(dú)控制，鋼絲的機(jī)械和鍍層質(zhì)量均勻一致，穩(wěn)定可靠。單絲拉拔采用滑動(dòng)式水箱拉絲機(jī)，采用交流電機(jī)變頻調(diào)速，拉拔道次為25，最大拉拔速度25m/s，收線衡張力，生產(chǎn)效率高。捻股機(jī)為雙捻機(jī)，采用交流電機(jī)變頻調(diào)速，鏈?zhǔn)侥Σ粒阌阡摻z和股的張力

4、控制，保證了捻制質(zhì)量的穩(wěn)定。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(guò)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(lái)說(shuō)，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

5、產(chǎn)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(méi)有問(wèn)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(shuō)，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?shī)A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(jiàn)生產(chǎn)難度之高。簾線鋼盤(pán)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0.7

6、2-0.820.45-0.6 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(méi)有問(wèn)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?shī)A雜A類、C類1級(jí)，脆性?shī)A雜B類、D類0.5級(jí)組織：盤(pán)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

7、深度或高度小于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(kāi)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(pán)條中心生成網(wǎng)狀碳化物，在鋼簾線的拉拔和捻股過(guò)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(kāi)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(guò)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

8、坯節(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(wú)法生產(chǎn)簾線鋼，因此采用的是模鑄，后見(jiàn)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(guò)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(guò)控制過(guò)熱度、拉速、二冷水比水量及電磁攪拌強(qiáng)度，來(lái)達(dá)到

9、控制碳中心偏析的目的。通過(guò)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(wèn)題 簾線鋼的生產(chǎn)對(duì)冶煉過(guò)程及工藝具有特殊的要求，因?yàn)樵谏a(chǎn)鋼簾線過(guò)程中，要將5.5mm盤(pán)條拉成0.38mm以下的細(xì)絲，線材長(zhǎng)度增至原來(lái)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(shuō)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(shuō)法太寬泛了，如果把鋼簾線拉到0.2mm以下，脆性?shī)A雜物必須控制在5以下。一、外來(lái)夾雜。由于外來(lái)夾雜尺寸通常較大，因此要嚴(yán)格控制。一是

10、保證耐材的質(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?shī)A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(wú)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(shuí)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

11、雜一類為硅錳脫氧產(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(guò)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(méi)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(jiàn)圖），使其在軋制過(guò)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

12、中低熔點(diǎn)區(qū)的位置發(fā)生偏移，這使原來(lái)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?shī)A雜和脆性?shī)A雜一般控制多大合適？在光鏡下觀察，塑性?shī)A雜寬度5微米以下，脆性?shī)A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

13、鋁是脆性?shī)A雜，對(duì)鋼簾線拉拔和捻股過(guò)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(guò)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?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)能過(guò)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(pán)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(pán)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(lái)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(kāi)

14、發(fā)過(guò)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(guò)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(guò)程中，鋼水不能受到污染。這種污染主要來(lái)自空氣氧化和外來(lái)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(guò)程中采取如下措施：(1)防止鋼包渣進(jìn)入中間包（采取

15、大包下渣自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)）；(2)采取優(yōu)質(zhì)引流砂（自開(kāi)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,

16、F-EMS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

17、鐵水預(yù)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(guò)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(guò)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(mén)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