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帘线钢72A精炼过程研究 摘要:对首钢帘线钢72A精炼过程的钢液中酸溶铝、总氧、夹杂物成分和形貌进行了系统的分析，发现从LF结束到VD开始过程中酸溶铝增加很大;VD精炼处理后夹杂物熔点高。分析得出合金中铝以及喂Si－Ca丝导致了钢中酸溶铝的增加;夹杂物中Ca0含量过高、SiO2含量过低导致精炼结束后夹杂物处于高熔点区。提出降低脱氧剂中Ca含量，取消喂丝以及降低精炼渣碱度的改善措施。 关键词:帘线钢;精炼;酸溶铝;总氧;夹杂物 0 引言 　 钢帘线(Steel Cord)也称钢丝帘线，它是橡胶骨架材料中发展前景最为广阔的产品，也是生产难度最大的产品，其质量问题主要是钢中的脆性夹杂物经常导致盘条在拉拔成钢丝过程中断裂。因此生产中，一般在出钢过程采用无铝脱氧，在精炼过程通过调整精炼合成渣来降低钢液中酸溶铝含量和总氧含量，最终减少钢中脆性夹杂物。 　 首钢生产的帘线钢72A盘条在拉拔过程中曾出现过断丝问题，严重影响了生产效率。分析其断口发现夹杂物是引起断裂的主要原因，因此特组织一次工业试验，对整个LF一VD精炼过程中酸溶铝和总氧含量、夹杂物成分和形貌进行分析，以检验精炼效果，并提出合理建议。 1 研究方法 1.1 生产工艺 　 首钢帘线钢72A生产工艺见图1。为了明确喂丝对精炼过程中酸溶铝和总氧的影响，组织了两炉工业试验。其中，第一炉在LF,VD中间进行了喂Si－Ca丝处理，第二炉LF精炼完毕后不经过喂丝直接进入VD精炼。　 　 1.2 取样 　 钢水取样采用特制的取样器，如图2所示。为防止取样器表层氧化膜对钢水试样污染，取样器内外原表层均用车床车去，使用之前真空塑封，用充分烘烤过的木质顶盖封住取样器上口。精炼过程中取样位置如图3所示，即在LF前后、VD前后分别取样。 　 1.3 分析检验 　 对所取的钢水试样，线切割成Φ5㎜×50mm的钢棒采用远红外脉冲分析方法对总氧进行测定;取钢屑采用电感祸合等离子体质谱法(ICP一MS)对酸溶铝进行分析;钢水中非金属夹杂物采用扫描电镜进行SEM形貌分析和EDX成分分析。 2 试验结果讨论 2.1 酸溶铝在精炼过程中的变化 　 精炼过程中酸溶铝变化如图4所示，可以看出两炉的酸溶铝变化规律基本一致。　 　 LF处理过程中酸溶铝有明显的减少，从24×10-6,37×10-6降低到了18×10-6，这是由于LF处理过程中铝和氧发生脱氧反应使酸溶铝有所减少。 　 从LF到VD的过程中酸溶铝含量明显提高，从18×10-6增加到了34×10-6,40×10-6，分别增加了88.89%和122.22%。其中酸溶铝增加多的一炉正是经过喂Si一Ca丝处理的。一方面是由于在LF处理末期加入的合金中含有铝，另一方面喂入的Si -Ca线中含有铝，且喂入Si一Ca丝后，钢液中钙活度增大，钙通过还原包衬和渣中的Al2O3使得钢液中的酸溶铝含量增加。如反应[Ca]+1/3(Al2O3)=(Ca0)+2/3[Al]。因而从降低酸溶铝来控制夹杂物性质的角度看，喂Si-Ca线是不利的。 　 VD精炼对冶炼72A起正反两方面的作用:一方面真空精炼能够起到脱氧、脱气，去除夹杂物等功能;另一方面高碳钢在低真空度的情况下反应(1)的△G0，反应向正方向进行，从而增加钢液中的酸溶铝，不利于夹杂物的塑性化。 3[C]+(Al2O3)=2[Al]+3C0　 (1) △G0=1198499一388.7T　　 J/mol 　 本次试验VD过程中酸溶铝分别由34×10-6,40×10-6降低到10×10-6,26×10-6，酸溶铝并没有增加。其原因一方面是由于真空度不高，另一方面是由于反应(1)主要发生在钢包壁的耐材处，动力学方面制约了反应的进行。 2.2 总氧在精炼过程中的变化 　 总氧是钢中溶解氧和夹杂物中氧的总合，一直是用来衡量钢液纯净度的重要指标。因此降低钢液中的总氧是提高钢液纯净度的重要手段。该精炼过程中总氧(T[O])变化如图5所示。 　 从图5可以看出，LF精炼开始时，钢中的T[O]在90×10-6、100×10-6。到LF精炼结束时，钢中的T[O]分别降为44×10-6,42×10-6。表明LF炉的脱氧效果很好。　　　 　 VD炉处理结束时，钢中的总氧降低到15×10-6,27×10-6，其原因一方面是由于钢液中夹杂物上浮到渣中从而使总氧降低;另一方面是真空脱氧的结果。表明在不用Al脱氧的情况下，钢水达到了较高的洁净度。 　 一般要求帘线钢72A总氧小于20×10-6。但由于钢的脱氧需要高碱度渣，而高碱度渣不利于生成塑性夹杂物。一些钢厂采用低碱度渣来控制钢液中酸溶铝，尽管T[O]20×10-6，但最终使夹杂物处于塑性区，从而降低了断丝率。比如日本川崎公司帘线钢生产中采用碱度为1的精炼渣控制[Al]3×10-6