帘线钢质量影响素控制措施
摘阐述帘线钢质量求影响钢中夹杂物尺寸形态热轧线材组织外表质量偏析程度素进行分析提出效控制夹杂物形态降低偏析程度技术措施
关键词 帘线钢 夹杂物 外表质量 偏析
钢帘线轮胎子午线增强骨架具强度高韧性特点线材制品中求极高生产难度产品帘线盘条拉拔成φ015～038mm细丝高速双捻机合股成绳求拉拔合股程中100km断丝超1次必须优质高碳低合金线材满足高质量求
帘线钢生产质量控制国外钢铁企业日神户制钢新日铁住友德国萨斯特法国梅森韩国浦项等厂家年研制开发积累量验形成拟成熟工艺特点生产工艺完善产品化学成分均匀（碳含量控制±（001％～002％））钢洁净度高（T[O]≤20×106[A1]T≤3×106夹杂物级较低尺寸脆性夹杂）钢坯质量高盘条组织性均匀外表质量产品质量稳定等
年国企业陆续进行帘线钢开发研制断摸索实践产品质量断提高目前国帘线钢质量已达批量制作φ020mm规格钢帘线质量求已获著名钢帘线生产厂家质量认证生产规模逐年扩质量国帘线钢进口产品相然存定质量差距尚未达制作φ020mm钢帘线技术求
文讨影响帘线钢质量种素应该采取相应控制措施
1 影响帘线钢质量素
11 成分波动害元素存
帘线钢成分求较严格炉次炉间求成分必须保持均匀波动幅度否会造成盘条通条性均匀加工程中断丝
帘线钢中害元素含量高会导致拉拔合股断丝发生例硫含量高会降低钢塑性韧性产生热裂磷含量高会造成冷脆降低塑性铜含量高会引起红脆外锰铬镍等元素含量会影响热处理工艺产品性钛铝会氧氮生成氧化铝氮化钛等脆性夹杂物导致拉拔合股断丝产生必须严格控制钢中害元素含量
12 成分偏析
成分偏析影响帘线钢质量重素具体情况：
（1）成分偏析降低钢材综合性明显中心偏析会偏析区碳浓度突然增加热轧加工条件该处产生马氏体相变相变温度偏差淬透性该处成淬火开裂软点异常变形根源偏析带中硫磷等杂质非金属夹杂物成缺陷起源明显缩短钢材寿命：
（2）成分偏析降低钢材韧性高碳钢说中心偏析拉丝极限延展性降低明显降低韧性影响拉拔性：
（3）成分偏析引起钢材氢脆降低耐腐蚀性中心偏析明显连铸坯氢气偏析疏松捕集产生非扩散型氢偏析缓冷减轻缺陷钢材中氢偏析会引起裂纹生成中心偏析型〞超声波缺陷产生氢脆：
（4）成分偏析降低钢材疲劳性中心偏析降低钢中心致密度该处成疲劳裂纹根源中心偏析般中心疏松加剧非金属夹杂物均匀分布时存显著降低钢材疲劳性帘线钢讲成分偏析影响断丝重素偏析度高会轧钢组织控制带良影响时夹杂物分布均拉拔合股程中产生断丝帘线钢偏析标准般允许3级
13 全氧含量
全氧含量包括钢中氧夹杂物中含氧钢中非金属夹杂物A1203等脆性变形性较差夹杂物绝数氧化物系研究结果说明氧化物夹杂数量钢中全氧含量增加增加控制钢洁净度关键钢中全氧含量降低较低值目前国外高品质帘线钢全氧含量般控制20×106
14 夹杂物尺寸形态
夹杂物控制水衡量帘线钢质量标志TMalkiewczhSRudink提出夹杂物变形指数（υ）公式：
υεiεs
式中：εi——热加工状态夹杂物伸长率
εs——热加工状态钢基体伸长率
υ取值0～1υ0时表示夹杂物变形基体变形导致夹杂物基体变形时产生滑动降低界面结合力极易产生裂纹源υ1时说明夹杂物基体变形率致够做良结合υ0～05时容易产生间隙鱼尾形裂纹外SRudink研究说明硫化物夹杂变形率υ≈1钙铝酸盐Al203TiN等夹杂物钢材加热温度υ≈0属脆性夹杂物钢质危害较
生产钢帘线程φ55 mm盘条拉拔成φ015～038mm单丝程线材长度增加1000～1400倍截面积缩原008％已接拉拔工艺极限高速双捻机合股成绳钢中夹杂物求极严格：较颗粒夹杂物存尤变形性较差脆性夹杂物（A1203TiN）产生断丝原前述夹杂物塑性较差拉拔合股程中钢基体变形夹杂物变形样钢夹杂间首先产生裂纹源裂纹源钢基体扩展钢抗拉强度降低外部拉力该缺陷处抗拉强度时发生断裂帘线钢说必须严格控制夹杂物数量形态夹杂物总量减少时防止产生颗粒脆性变形夹杂物
15 盘条组织外表质量
钢帘线盘条必须具备适应帘线加工程组织形态控制索氏体率达90％求通条批次间质量均匀
制作帘线程中盘条外表直观见外部缺陷会着拉拔加工深度开展单丝拉拔续合股程产生严重影响必须保证盘条存耳子折叠裂纹结疤轧痕麻面凹坑机械划伤薄厚均氧化铁皮较严重锈蚀
外钢帘线盘条尺寸精度低倍缺陷外表脱碳层等拟严格求φ55mm盘条求：直径偏差±（015～030）mm（均±020mm）脱碳层厚度010mm氧化铁皮含量低06％等
2 夹杂物控制措施效果
21 帘线钢夹杂物求理想夹杂物形态控制
211 帘线钢夹杂物求
制作钢帘线工艺特殊性原料盘条夹杂物着特殊求：
（1）允许含变形A1203TiN夹杂
（2）普通强度级（碳含量072％）盘条求脆性夹杂物粒度10μm高强度级（碳含量082％）盘条求脆性夹杂物粒度5μm
（3）复合夹杂物中A1203含量50％
212 理想夹杂物形态
图1MnOA1203Si02系相图图2CaOA1203Si02系相图帘线钢中理想夹杂物形态成分国外专家进行量工作总结出：采SiMn脱氧帘线钢言夹杂物MnOA1203Si02系（脱氧产物）CaOA1203Si02系（炉渣）MnOA1203Si02系理想夹杂物应该锰铝榴石（3MnO·A1203·3Si02）周围低熔点区域物质CaOA1203Si02系理想夹杂物钙斜长石（CaO·A1203·2Si02）假硅灰石（CaO·SiO2）相邻周边低熔点区域图l图2中阴影局部区域夹杂物熔点较低（等1500℃）变形性较制作帘线拔丝合股程会造成断丝
图1 MnOA1203Si02系塑性夹杂物区域
图2 CaOA1203Si02系塑性夹杂物区域
图12阴影夹杂物中A1203含量均20％左右根A1203含量夹杂物变形指数关系CaOA1203Si02系A1203含量20％左右时夹杂物变形指数低帘线拔丝合股程危害
213 影响夹杂物中A1203含量素
根SMada研究结果夹杂物中A1203含量20％时夹杂物变形指数低夹杂物中A1203含量取决钢中酸溶铝浓度（见图3）钢中酸溶铝含量越高夹杂物中A1203含量越高夹杂物中A1203含量控制20％左右必须钢中酸溶铝含量控制3×106～6×106
图3 钢中酸溶铝夹杂物中A1203含量关系
根钢渣间衡利热力学原理计算出（A1203）含量碱度[A1]影响结果见图4
图4 〔A1203〕含量碱度[Al]含量影响
图4见炉渣碱度10（A1203）含量20％时保证[A1]含量10×106
22 夹杂物形态控制措施
221 SiMn合金作终脱氧剂
SiMn合金作终脱氧剂控制[A1]含量反响式计算式：
2MnO（s）+[Si]Si02（s）42[Mn] （1）
△Go5700348 T
23A1203（s）+[Si]Si02（s）+43[A1]（2）
△Go219400357 T
式中：T—钢液温度K
文献报道根MnO·A1203·Si02三元活度计算1600℃时塑性区衡钢中酸溶铝含量0000l％～00005％塑性区MnO·A1203·SiO2夹杂物应该SiMn合金进行脱氧铝含铝较高合金进行脱氧
222 精炼采低碱度低A1203合成渣
钢渣间达热力学衡时夹杂物成分钢液夹杂物间衡热力学预测理夹杂物成分钢渣成分相实际生产中绝钢渣衡难达局部达钢夹杂物间渣钢间准衡状态
帘线钢精炼时顶渣求：
（1）渣氧势低：
（2）低熔点良造渣性：
（3）脱氧产物少量初炼炉渣强吸收力：
（4）低结晶倾
（5）凝固程中外相析出易玻璃化：
（6）身具良变性力
Amy Elmore通研究指出选钙硅石（CaOSiO2含量分47％5l％）渣系作顶渣进行帘线钢精炼效控制钢中夹杂物形态钙硅石渣系完全符合述炉渣特点试验证明钙硅石渣系易吸收钢中A1203夹杂锰铝榴石（3MnO·A1203·3SiO2）夹杂物转变成含钙长石（CaO·A1203·2SiO2）成分夹杂物具低粘度低熔点良浮性易外控制钢液中钙镁铝含量免析出变形夹杂物
日住友金属工业公司帘线钢生产中采钙硅石渣系（46％CAO2％A120347％SiO25％CaF2）川崎神户制钢采CaOA1203Si02含量分45％10％45％精炼渣国某钢厂采CaOA1203SiO2含量分30％40％6％～10％30％～50％渣系进行夹杂物控制均取良效果
3 成分偏析控制
成分偏析控制措施：
（1）减少易偏析元素含量磷硫等元素属易偏析元素应量减少含量炼钢铁水预处理炉外精炼（包括真空处理钢包处理）程中特进行铁水预处理时时脱硫磷：
（2）采低热度浇注高碳钢凝固时体积收缩较果钢水热度太高连铸坯柱状晶兴旺易产生中心疏松缩孔裂采较低热度浇注（△t≤25℃） 连铸坯中心消热完全凝固缩短柱状晶区长度开展等轴晶区坯心成分均匀防止中心偏析疏松裂纹等低倍缺陷发生：
（3）采合理拉速着拉速提高连铸坯结晶器停留时间变短钢液凝固速度降低结果连铸坯液芯延长推迟等轴晶形核长扩柱状晶区更易形成凝固桥造成中心偏析应根钢种浇注条件选择适宜拉速
（4）采电磁搅拌技术采电磁搅拌改变柱状晶生长方促进柱状晶等轴晶转变外电磁搅拌具明显细化晶粒作晶体生长方式柱状晶等轴晶电磁搅拌细化均匀达降低偏析目目前通常采结晶器+凝固末端电磁搅拌方法
（5）采轻压技术浇注程中钢液补充补充缺乏出现密闭区域形成负压枝晶间富集溶质剩余液相吸入富集凝固中心部位形成周期性谓钢锭结构周期性出现疏松偏析果凝固末端施加均匀外力形成定压量消密闭区域枝晶间富集溶质剩余液相保存原位置流凝固中心部位减轻甚消中心偏析疏松
4 结
（1）影响帘线钢质量素包括：害元素存全氧含量钢中颗粒脆性夹杂物盘条组织中心偏析外表质量
（2）采SiMn终脱氧低碱度钙硅石顶渣精炼效控制帘线钢夹杂物形态
（3）SiMn脱氧帘线钢言夹杂物MnOA1203SiO2系（脱氧产物）CaOA1203SiO2系（炉渣）MnOA1203SiO2系理想夹杂物应该锰铝榴石（3MnO·A1203·3SiO2）周围低熔点区域CaOA1203SiO2系理想夹杂物钙斜长石（CaO·A1203·2Si02）假硅灰石（CaO·Si02）相邻周边低熔点区域：
（4）通减少易偏析元素含量采低热度浇铸合理拉速应电磁搅拌轻压技术效控制偏析程度
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摘阐述帘线钢质量求影响钢中夹杂物尺寸形态热轧线材组织外表质量偏析程度素进行分析提出效控制夹杂物形态降低偏析程度技术措施
关键词 帘线钢 夹杂物 外表质量 偏析
钢帘线轮胎子午线增强骨架具强度高韧性特点线材制品中求极高生产难度产品帘线盘条拉拔成φ015～038mm细丝高速双捻机合股成绳求拉拔合股程中100km断丝超1次必须优质高碳低合金线材满足高质量求
帘线钢生产质量控制国外钢铁企业日神户制钢新日铁住友德国萨斯特法国梅森韩国浦项等厂家年研制开发积累量验形成拟成熟工艺特点生产工艺完善产品化学成分均匀（碳含量控制±（001％～002％））钢洁净度高（T[O]≤20×106[A1]T≤3×106夹杂物级较低尺寸脆性夹杂）钢坯质量高盘条组织性均匀外表质量产品质量稳定等
年国企业陆续进行帘线钢开发研制断摸索实践产品质量断提高目前国帘线钢质量已达批量制作φ020mm规格钢帘线质量求已获著名钢帘线生产厂家质量认证生产规模逐年扩质量国帘线钢进口产品相然存定质量差距尚未达制作φ020mm钢帘线技术求
文讨影响帘线钢质量种素应该采取相应控制措施
1 影响帘线钢质量素
11 成分波动害元素存
帘线钢成分求较严格炉次炉间求成分必须保持均匀波动幅度否会造成盘条通条性均匀加工程中断丝
帘线钢中害元素含量高会导致拉拔合股断丝发生例硫含量高会降低钢塑性韧性产生热裂磷含量高会造成冷脆降低塑性铜含量高会引起红脆外锰铬镍等元素含量会影响热处理工艺产品性钛铝会氧氮生成氧化铝氮化钛等脆性夹杂物导致拉拔合股断丝产生必须严格控制钢中害元素含量
12 成分偏析
成分偏析影响帘线钢质量重素具体情况：
（1）成分偏析降低钢材综合性明显中心偏析会偏析区碳浓度突然增加热轧加工条件该处产生马氏体相变相变温度偏差淬透性该处成淬火开裂软点异常变形根源偏析带中硫磷等杂质非金属夹杂物成缺陷起源明显缩短钢材寿命：
（2）成分偏析降低钢材韧性高碳钢说中心偏析拉丝极限延展性降低明显降低韧性影响拉拔性：
（3）成分偏析引起钢材氢脆降低耐腐蚀性中心偏析明显连铸坯氢气偏析疏松捕集产生非扩散型氢偏析缓冷减轻缺陷钢材中氢偏析会引起裂纹生成中心偏析型〞超声波缺陷产生氢脆：
（4）成分偏析降低钢材疲劳性中心偏析降低钢中心致密度该处成疲劳裂纹根源中心偏析般中心疏松加剧非金属夹杂物均匀分布时存显著降低钢材疲劳性帘线钢讲成分偏析影响断丝重素偏析度高会轧钢组织控制带良影响时夹杂物分布均拉拔合股程中产生断丝帘线钢偏析标准般允许3级
13 全氧含量
全氧含量包括钢中氧夹杂物中含氧钢中非金属夹杂物A1203等脆性变形性较差夹杂物绝数氧化物系研究结果说明氧化物夹杂数量钢中全氧含量增加增加控制钢洁净度关键钢中全氧含量降低较低值目前国外高品质帘线钢全氧含量般控制20×106
14 夹杂物尺寸形态
夹杂物控制水衡量帘线钢质量标志TMalkiewczhSRudink提出夹杂物变形指数（υ）公式：
υεiεs
式中：εi——热加工状态夹杂物伸长率
εs——热加工状态钢基体伸长率
υ取值0～1υ0时表示夹杂物变形基体变形导致夹杂物基体变形时产生滑动降低界面结合力极易产生裂纹源υ1时说明夹杂物基体变形率致够做良结合υ0～05时容易产生间隙鱼尾形裂纹外SRudink研究说明硫化物夹杂变形率υ≈1钙铝酸盐Al203TiN等夹杂物钢材加热温度υ≈0属脆性夹杂物钢质危害较
生产钢帘线程φ55 mm盘条拉拔成φ015～038mm单丝程线材长度增加1000～1400倍截面积缩原008％已接拉拔工艺极限高速双捻机合股成绳钢中夹杂物求极严格：较颗粒夹杂物存尤变形性较差脆性夹杂物（A1203TiN）产生断丝原前述夹杂物塑性较差拉拔合股程中钢基体变形夹杂物变形样钢夹杂间首先产生裂纹源裂纹源钢基体扩展钢抗拉强度降低外部拉力该缺陷处抗拉强度时发生断裂帘线钢说必须严格控制夹杂物数量形态夹杂物总量减少时防止产生颗粒脆性变形夹杂物
15 盘条组织外表质量
钢帘线盘条必须具备适应帘线加工程组织形态控制索氏体率达90％求通条批次间质量均匀
制作帘线程中盘条外表直观见外部缺陷会着拉拔加工深度开展单丝拉拔续合股程产生严重影响必须保证盘条存耳子折叠裂纹结疤轧痕麻面凹坑机械划伤薄厚均氧化铁皮较严重锈蚀
外钢帘线盘条尺寸精度低倍缺陷外表脱碳层等拟严格求φ55mm盘条求：直径偏差±（015～030）mm（均±020mm）脱碳层厚度010mm氧化铁皮含量低06％等
2 夹杂物控制措施效果
21 帘线钢夹杂物求理想夹杂物形态控制
211 帘线钢夹杂物求
制作钢帘线工艺特殊性原料盘条夹杂物着特殊求：
（1）允许含变形A1203TiN夹杂
（2）普通强度级（碳含量072％）盘条求脆性夹杂物粒度10μm高强度级（碳含量082％）盘条求脆性夹杂物粒度5μm
（3）复合夹杂物中A1203含量50％
212 理想夹杂物形态
图1MnOA1203Si02系相图图2CaOA1203Si02系相图帘线钢中理想夹杂物形态成分国外专家进行量工作总结出：采SiMn脱氧帘线钢言夹杂物MnOA1203Si02系（脱氧产物）CaOA1203Si02系（炉渣）MnOA1203Si02系理想夹杂物应该锰铝榴石（3MnO·A1203·3Si02）周围低熔点区域物质CaOA1203Si02系理想夹杂物钙斜长石（CaO·A1203·2Si02）假硅灰石（CaO·SiO2）相邻周边低熔点区域图l图2中阴影局部区域夹杂物熔点较低（等1500℃）变形性较制作帘线拔丝合股程会造成断丝
图1 MnOA1203Si02系塑性夹杂物区域
图2 CaOA1203Si02系塑性夹杂物区域
图12阴影夹杂物中A1203含量均20％左右根A1203含量夹杂物变形指数关系CaOA1203Si02系A1203含量20％左右时夹杂物变形指数低帘线拔丝合股程危害
213 影响夹杂物中A1203含量素
根SMada研究结果夹杂物中A1203含量20％时夹杂物变形指数低夹杂物中A1203含量取决钢中酸溶铝浓度（见图3）钢中酸溶铝含量越高夹杂物中A1203含量越高夹杂物中A1203含量控制20％左右必须钢中酸溶铝含量控制3×106～6×106
图3 钢中酸溶铝夹杂物中A1203含量关系
根钢渣间衡利热力学原理计算出（A1203）含量碱度[A1]影响结果见图4
图4 〔A1203〕含量碱度[Al]含量影响
图4见炉渣碱度10（A1203）含量20％时保证[A1]含量10×106
22 夹杂物形态控制措施
221 SiMn合金作终脱氧剂
SiMn合金作终脱氧剂控制[A1]含量反响式计算式：
2MnO（s）+[Si]Si02（s）42[Mn] （1）
△Go5700348 T
23A1203（s）+[Si]Si02（s）+43[A1]（2）
△Go219400357 T
式中：T—钢液温度K
文献报道根MnO·A1203·Si02三元活度计算1600℃时塑性区衡钢中酸溶铝含量0000l％～00005％塑性区MnO·A1203·SiO2夹杂物应该SiMn合金进行脱氧铝含铝较高合金进行脱氧
222 精炼采低碱度低A1203合成渣
钢渣间达热力学衡时夹杂物成分钢液夹杂物间衡热力学预测理夹杂物成分钢渣成分相实际生产中绝钢渣衡难达局部达钢夹杂物间渣钢间准衡状态
帘线钢精炼时顶渣求：
（1）渣氧势低：
（2）低熔点良造渣性：
（3）脱氧产物少量初炼炉渣强吸收力：
（4）低结晶倾
（5）凝固程中外相析出易玻璃化：
（6）身具良变性力
Amy Elmore通研究指出选钙硅石（CaOSiO2含量分47％5l％）渣系作顶渣进行帘线钢精炼效控制钢中夹杂物形态钙硅石渣系完全符合述炉渣特点试验证明钙硅石渣系易吸收钢中A1203夹杂锰铝榴石（3MnO·A1203·3SiO2）夹杂物转变成含钙长石（CaO·A1203·2SiO2）成分夹杂物具低粘度低熔点良浮性易外控制钢液中钙镁铝含量免析出变形夹杂物
日住友金属工业公司帘线钢生产中采钙硅石渣系（46％CAO2％A120347％SiO25％CaF2）川崎神户制钢采CaOA1203Si02含量分45％10％45％精炼渣国某钢厂采CaOA1203SiO2含量分30％40％6％～10％30％～50％渣系进行夹杂物控制均取良效果
3 成分偏析控制
成分偏析控制措施：
（1）减少易偏析元素含量磷硫等元素属易偏析元素应量减少含量炼钢铁水预处理炉外精炼（包括真空处理钢包处理）程中特进行铁水预处理时时脱硫磷：
（2）采低热度浇注高碳钢凝固时体积收缩较果钢水热度太高连铸坯柱状晶兴旺易产生中心疏松缩孔裂采较低热度浇注（△t≤25℃） 连铸坯中心消热完全凝固缩短柱状晶区长度开展等轴晶区坯心成分均匀防止中心偏析疏松裂纹等低倍缺陷发生：
（3）采合理拉速着拉速提高连铸坯结晶器停留时间变短钢液凝固速度降低结果连铸坯液芯延长推迟等轴晶形核长扩柱状晶区更易形成凝固桥造成中心偏析应根钢种浇注条件选择适宜拉速
（4）采电磁搅拌技术采电磁搅拌改变柱状晶生长方促进柱状晶等轴晶转变外电磁搅拌具明显细化晶粒作晶体生长方式柱状晶等轴晶电磁搅拌细化均匀达降低偏析目目前通常采结晶器+凝固末端电磁搅拌方法
（5）采轻压技术浇注程中钢液补充补充缺乏出现密闭区域形成负压枝晶间富集溶质剩余液相吸入富集凝固中心部位形成周期性谓钢锭结构周期性出现疏松偏析果凝固末端施加均匀外力形成定压量消密闭区域枝晶间富集溶质剩余液相保存原位置流凝固中心部位减轻甚消中心偏析疏松
4 结
（1）影响帘线钢质量素包括：害元素存全氧含量钢中颗粒脆性夹杂物盘条组织中心偏析外表质量
（2）采SiMn终脱氧低碱度钙硅石顶渣精炼效控制帘线钢夹杂物形态
（3）SiMn脱氧帘线钢言夹杂物MnOA1203SiO2系（脱氧产物）CaOA1203SiO2系（炉渣）MnOA1203SiO2系理想夹杂物应该锰铝榴石（3MnO·A1203·3SiO2）周围低熔点区域CaOA1203SiO2系理想夹杂物钙斜长石（CaO·A1203·2Si02）假硅灰石（CaO·Si02）相邻周边低熔点区域：
（4）通减少易偏析元素含量采低热度浇铸合理拉速应电磁搅拌轻压技术效控制偏析程度
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