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帘线钢夹杂物控制技术与实践 李聿军
1
帘线钢夹杂物控制技术与生产实践
李聿军(
2015年6月
2
子午线轮胎
安全性高,使用寿命长:
轮胎在路面上滚动时,周向变形小,相对滑移小;
轮胎接地面积增大,胎面耐磨性强,行驶里程可比普通斜交轮胎多30%;
使无内胎成为可能,减少爆胎。
节能(滚动阻力小,耗油低):
滚动阻力比普通斜线胎低15~20%;
可提高行驶速度;
可降低油耗5%-12%。
承载能力大:
比斜线轮胎承载能力高10%以上。
减震性能好:
胎体径向(垂直于地面方向)变形大,可以缓和不平路面的冲击;
降低车辆受冲击损坏的可能性,有助于延长车辆的使用寿命。
3
子午线轮胎用帘线钢是钢材中“极品”,生产难度非常大。
帘线直径仅为0.15~0.38mm,由5mm圆钢冷拉至而成,在冷拉和绞线合股过程极易发生断丝;
为了防止断丝,钢中非金属夹杂物必须为钢热轧过程能够良好变形的塑性夹杂物,且径向尺寸须小于4m;
与汽车板、DI罐薄板等,同属于生产难度大、技术含量高、附加值大的典型代表钢种。
4
相对变形率=ε1/ ε2
ε1—夹杂物变形量
ε2—基体变形量
S. Rudnik, et al, JISI, 1966, 204(4); p374-376.
塑性夹杂物和脆性夹杂物
5
钢材延伸方向
=0.5~1.0
=0.03~0.5
=0
S. Rudnik, et al, JISI, 1966, 204(4); p374-376.
6
不变形夹杂物
Al2O3;
SiO2;
尖晶石类(MgOAl2O3);
TiN;
稀土氧、硫化物
高CaO或Al2O3含量的硅酸盐、钙铝酸盐等。
高熔点夹杂物
7
帘线钢中夹杂物控制范围(塑性夹杂物)
Al2O3:12-25%;
CaO/SiO2=0.5—1.0;
钙斜长石(CaOAl2O3 2SiO2)与磷石 英和假硅灰石(CaO SiO2)周边区。
8
帘线钢中夹杂物控制范围(塑性夹杂物)
Al2O3:0-30%;
CaO/SiO2=1左右;
锰铝榴石(3MnOAl2O3 3SiO2)周边区。
9
帘线钢对夹杂物控制的要求
钢中不能有Al2O3、Ti(C,N)等脆性夹杂物,要求塑性夹杂物数量少且分布均匀。不允许有30μm的夹杂物存在,一般夹杂物尺寸应≤15μm。
国际上对帘线钢洁净度要求常用的是意大利的皮拉利标,该标准对夹杂物的要求如下:
(1)夹杂物总量一般要求T.O30×10-4%;
(2)要求夹杂物的数量小于1000个/cm2;
(3)一般夹杂物的尺寸应 15μm,高强度钢帘线钢要求夹杂物直径小于钢丝直径的2%。实际控制得更低。
(4)不允许有纯Al2O3夹杂物存在,复合夹杂物中Al2O3≤50%,因铝酸钙类夹杂物无可塑性,也不允许存在。
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帘线钢对夹杂物控制的要求
由于帘线钢要求铸坯中的夹杂物的直径不能大于钢丝直径的2%,否则容易拉断,为此要想降低断丝率或是拉拔更细(极细钢丝直径0.08mm)的钢丝,必须降低夹杂物的直径,同时避免生成Al2O3脆性夹杂物和铝酸钙夹杂物。
国内外帘线钢主要采用LF+VD或LF+RH法进行精炼,通过采用Si-Mn合金脱氧以及改变精炼渣系,达到控制钢中酸溶铝含量,进而使钢中的夹杂物转变为塑性CaO-SiO2-Al2O3-MnO夹杂物的目的。
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技术路线
高炉→铁水脱硫(或脱磷)→转炉吹炼→挡渣出钢→吹氩→LF炉精炼→VD/RH炉真空处理→软吹→方坯连铸(全程保护浇注、中间包控流、结晶器液面自动控制)→方坯检查→方坯加热→高线轧制→空冷及集卷→检验→包装→入库。
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铁水预处理
采用单颗粒镁、复合喷吹、KR法脱硫,[S]0.010%,降低转炉冶炼的硫负荷和二次精炼脱硫压力。
控制进站铁水渣量80mm,出站扒渣干净,减少转炉入炉渣量。
使用低磷铁水(P0.050%)或者铁水预脱磷,利于转炉提高终点C。
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转炉冶炼
入炉铁水经过铁水预处理,S0.010%,P0.050%。废钢使用自产中包残钢、头尾坯、轧废等,不使用外购生铁和废钢、渣钢和渣铁等。
石灰使用活性石灰,有效CaO=90%,活性度=360ml/4N-HCl。
转炉终点控制采用高拉碳一次出钢法,出钢碳=0.40%。
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炉后脱氧和LF精炼
选用Si-Mn脱氧,并用Ca-Si辅助脱氧,而不用铝脱氧,Als6ppm.
为防止转炉炉后增碳过程帘线钢增氮、炉后以及精炼过程钢液增钛,采用帘线钢专用低氮低钛增碳剂和合金.
在LF 精炼过程微正压操作,造泡沫渣, 减少电弧区发生氮气分解反应, 减少钢液吸氮.
LF精炼低碱度造渣,精炼钢渣R=0.8~1.1,Al2O3=12~25%。使夹杂物形成低熔点塑性夹杂物3MnO.3SiO2.Al2O3(锰铝榴石).
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