减少帘线钢夹杂物操作技术

1、1 帘线钢的质量要求帘线钢是洁净钢的主要代表钢种之一，在拉拔成丝后直径为 0.150.38mm，其质量取决于帘线用钢坯的质量及帘线盘条性能和质量。因而生产帘线钢对钢中夹杂物、硫化物要求十分严格，而且氮含量必须尽可能地低，对夹杂物的大小、形状和可变形性也提出了很高要求。对各残余元素、连铸坯表面和内在质量缺陷也有严格的要求。目前国际上对于帘线钢夹杂物评价最常用的为皮拉利标准：第一，夹杂物数量一般要求控制在小于1000个 /cm 2 ；第二，夹杂物最大尺寸要求直径小于可编辑修改精品减少帘线钢夹杂物操作技术与实践谢明泉刘俊（武汉钢铁集团公司条材总厂一炼钢分厂，湖北武汉430083）摘要：简要阐述帘线钢

2、的质量要求，重点分析了帘线钢的生产工艺流程及冶炼和精炼技术现状。从夹杂物形态、尺寸及成分等方面分析了帘线用钢夹杂物的控制技术。生产过程中采用Si、Mn 合金进行终脱氧，结合碱度1.0 左右的精炼渣，以及冶炼过程避免采用铝等措施，夹杂物控制可以满足帘线用钢质量要求。关键词： 帘线钢；夹杂物；氧化铝中图分类号：TF703文献标志码： A文章编号：The Operating techniques and Practice of the Tyre Cord SteelInclusions inWISCOXie MingquanLiu Jun（ No.1 Steel-making Plant of Ge

3、neral Wire Rod Mill, WISCO, Wuhan 430083 China）Abstract：The quality requirement of tyre cord steel was introduced and the production process was presented, the technical status quo of smelting and refining of tyre cord steel were analyzed emphatically. Inclusion controlling technique to tire cord st

4、eel is analyzed from inclusion morphology, size and composition in this paper. In the actual production process, inclusion controlling can satisfy the quality requirement of tire cord steel by applying Si, Mn to the steelmaking finaldeoxidation, using refining slag with the alkalinity around 1.0 and

5、 avoiding adopting aluminum in the refining process etc. Key words: Tyre Cord Steel; Inclusions; Al 2O30 引言钢丝帘线，俗称帘线钢，是橡胶制品尤其是汽车子午胎理想的骨架材料。帘线钢是优质硬线钢的精品，是超洁净钢的代表产品和钢铁企业线材生产水平的标志性产品，也是商用钢中强度最高的钢。它在生产中对冶炼、轧制、加工等每个环节都有特殊的要求，是不折不扣的全过程精品钢材。生产帘线钢技术含量极高，被誉为“线材中的极品”、“线材皇冠上的明珠”。一般来说，钢帘线需要拉到0.38mm以下，拉的越细，生产难度越

6、大。因此能拉到的最小线径是衡量一个钢厂帘线钢生产水平的重要标准。我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。目前，据我所知， 我国可以生产帘线钢的钢厂主要有：宝钢、武钢、鞍钢、首钢、沙钢、青钢、邢钢、兴澄特钢等。欧洲、巴西等一些钢厂拉到0.15mm没有问题。而日本神户则可以拉到0.08mm以下，0.08mm，这是一个非常可怕的数字。我们人类的头发一般直径在0.18mm左右，也就是说，神户拉的钢帘线要比我们头发细一半以上。拉到如此细丝，任何稍大尺寸的硬性夹杂、偏析、非常规组织、内部及表面缺陷都可能是致命的，都可能造成断丝，可见生产难度之高。帘线

7、钢盘条对化学成分、偏析、脱碳层、晶粒度、组织、表面质量、内部缺陷等都有非常严格的要求，近乎苛刻。精品15 m；第三，不允许有纯 Al 2O3，氧化物夹杂中 Al 2O3含量应少于 50%；第四，要求钢中总氧含量 30ppm。实际上，皮拉利标准仅仅是对帘线钢夹杂物水平的最基本要求，实际上，对于目前帘线钢生产厂家来讲，对夹杂物尺寸的要求一般是：普通强度级别（ C=0.72% ），夹杂物允许尺寸为 10 m，对于更高强度级别的钢帘线（ C=0.82% ），夹杂物允许尺寸为 5m。此外，对于总氧和夹杂物形态的要求也要高于皮拉利标准。2生产工艺2.1 工艺路线根据我厂实际厂房布局、两炉对三机生产节奏、洁

8、净钢生产要求，采用BOF-Ar-LF- （ VD ）-CC工艺路径， 通过钢水精炼钢保证了钢水的洁净度，准确地控制各种元素成分，保证钢坯的均质性。2.2转炉冶炼终点出钢 C 0.06%、 P 0.010%、S 0.008%，出钢温度： 16401690；采用采用铁皮，不用矿石，避免矿石回S。要求出钢口外口干净，钢流圆滑，出钢时间48 分钟；周期： 40min氩站全程吹氩，采用帘线钢用专用大罐，禁止混用和挪用。目标：WLX72A ：0.630.68%、WLX82A ： 0.730.78%； T=15501590 ；周期： 12min。2.3 LF炉精炼精炼前的准备工作（ 1）钢水进站预吹氩 3m

9、in，保证进站钢水搅拌均匀，所取到站样的准确性。（ 2）将水冷炉盖除尘风口阀门开到最大，炉盖下降时要离下限位有一定距离，保证钢包上沿和水冷炉盖有一定间隙。脱氧控制到站加热原则上不加电石，待温度升至 1560以上， 渣化开化活后加入小颗粒高纯硅铁60kg脱氧，禁止到站加脱氧材料 （为了使钢中夹杂物减少必须执行造渣过程） ，同时禁止用电石脱氧， VD 破空前 1分钟将氩气关闭避免破空时钢水增 N 吸O。碱度控制72A/82A 转炉顶渣石灰均按 300kg加入， LF 炉按 200kg加入，进 VD 前 R： 2.0。加砂：大罐第一次用加 500kg，后续用 450kg，碱度按 0.9-1.0控制。

10、加砂时机根据破空温度和节奏确定加砂时间，保证返 LF 前砂化好； 软吹直上在精炼加热化砂，档位：910档 功率： 1213KVA 化 4min，确保化透。成份控制进真空处理帘线钢Mn按 0.54%控制，软吹直上帘线钢Mn 按 0.520.54%控制；进 VD/RH 碳控目标： WLX72A 0.680.70% ，WLX82A 0.770.80% 。软吹调碳用碳线不得大于100米（注意区分CaSi、 CaFe线）。加热时间控制LF炉精炼按 1-2次加热到位控制，软吹加热时间6min，原则上尾期不点加热，温度可参考二级机上成分适时液相线温度来控制离站温度，离站加足保温剂20包，钢水不得见红。可编辑

11、修改精品软吹控制72A/82A 软吹周期分别按25/3040min 控制，注意以砂化透开始计时，软吹过程氩花控制在100-200mm。吹氩制度前期吹氩时，氩花控制在200-300mm2，根据渣量大小以及粘度来调整氩气流量，化渣升温后搅拌均匀后取到站样。进行调合金时氩气流量约250-350mm，钢包出加热位后控制流量约50-100mm，保证至少有 10min的微吹氩控制。2.4 VD 炉精炼为防止 VD 炉处理时发生喷溅溢钢溢渣，VD 处理前，根据成分硅含量在渣面加入小颗粒高纯硅铁 6-8包；为防止破空过程增氮吸氧，破空前1分钟关闭氩气，破空后再打开氩气；为保证真空处理效果， 抽真空前先根据氩花

12、 （50150mm 2）调整好氩气流量， 抽真空保持时间 10min；终渣样熔渣目标碱度按 0.91.0控制，及时加入石英砂，盖好 VD 炉盖，适当开大氩化砂，力争砂化透后小砂软吹至离站。2.5 RH炉精炼进 RH工艺 LF炉不调 Si，在 RH 加入高纯硅铁，同时避免在 RH 加砂，调整烘烤参数，防止发生喷溅； RH返 LF炉成份 C、Si、Mn 调至目标或范围， LF炉加砂前根据 RH离站样调成分到目标，避免软吹调成份；真空度 100Pa保持 10分，若 N45ppm ，延长真空保持时间 12分；帘线钢生产期间，按 3炉 / 次喷补插入管外口，不喷内口。2.6精炼控制模式温度控制模式加热原

13、则： 前期 35 分钟低功率低弧流 （加热平稳） 化渣，化好渣后高功率高弧流快速升温；氩气控制：化渣不宜偏大，加热声音柔和，升温不宜偏小，弧流指针摆动小为宜；加热按如下三步控制模式：阶段一：到站测温加热化渣，按 10分钟控制（前 35分钟化渣后； 57 分钟快速升温） ；阶段二：根据进 VD 或 RH 目标温度，快速升温；阶段三：根据VD 或 RH 返回温度、节奏及上机目标温度，采取升温或终点点加热操作。成份控制模式阶段一：钢水到站询问氩站合金和渣化透情况，前期化渣粗调C、 Si和Mn 等元素成分；阶段二：根据到站化渣样继续调C，微调 Si和 Mn 成分至目标；帘线钢、弹簧钢等加砂后会降锰增硅

14、，硅按内控中下限控制，锰按内控中上限控制；软吹期间不调成分，如C低范围调 C使用C线；注意：化渣结束后搅拌2-3分钟取样，高碳钢试样冷却：风冷水冷风冷吹干试样表面水分，确保取样具有代表性，避免试样表面和内部出现裂纹和水分致坏样。熔渣控制模式加热化渣时补加石灰 200kg，待温度升至 1560以上时加入脱氧造渣材料：碳化硅、小颗粒硅铁（高纯硅铁） 、电石等脱氧造渣，待加热到目标温度后抬电极在渣面补加脱氧材料。LF离站进 VD/RH 渣系按造白渣工艺执行；帘线钢碱度按 0.81.2控制，石英砂按 450kg加入，弹簧钢（ W55SiCr60Si2MnA ）如果是帘线钢大罐，石英砂按 350-450

15、之间控制，离站送渣样；进 VD 工艺石英砂在破空后加入；可编辑修改精品进 RH工艺无生产异常石英砂必须返LF后加入。软吹控制模式软吹周期按钢种操作要点以砂化透开始计时， 软吹过程氩花控制在 50150mm ，全程软吹以渣系蠕动状态为宜。微正压软吹使用保温盖，如在加热位软吹避免吸氧吸氮将除尘关闭软吹。节奏控制模式严格执行在节奏富余的情况下将作业工序前移，为纯净钢生产工艺创造条件；工序之间注意衔接和沟通，炉调及时了解各工序生产情况和异常，按工艺要求调节节奏。3 软吹时间对夹杂物的影响为了分析 LF炉软吹时间对帘线钢夹杂物数量的影响，炼钢车间技术组在12月份帘线钢生产期间，取过程棒样，因取出棒样有缺

16、陷，收集5炉并送到研究院进行夹杂物的定量分析，夹杂物的面积为 AREA （ um2）、面积百分比（ A% ）、单位面积的颗粒数C（颗 / 平方毫米 mm2）、最大夹杂物尺寸（ um）见下表。1、 A118793次分别于软吹 35、 55min时取样， 45分钟样坏（表 3.1）：表3.1取样时间（ min）AREAA%C/mm 2最大夹杂物尺寸（ um）软吹 35min6.160.0528415.19软吹 55min4.200.023556.48LF炉软吹过程中夹杂物的大小分布见下表3.2：表3.2夹杂物大小05 um510 um10 15 um1520 um软吹 35min19932101软

17、吹 55min14613002、 A118688次分别于软吹 10、 30min时取样，夹杂物的面积（ AREA ）、面积百分比（ A% ）、单位面积的颗粒数（ C）、最大夹杂物尺寸等见下表 3.3：表3.3取样时间（ min）AREAA%C/mm 2最大夹杂物尺寸（ um）软吹 10min4.790.0316412.62软吹 30min6.820.0314610.61LF炉软吹过程中夹杂物的大小分布见下表3.4：表3.4夹杂物大小0 5 um5 10 um1015 um1520 um软吹 10min16121120软吹 30min10624103、 A118794次分别于软吹 30、 40、

18、43min时取样，夹杂物的面积（AREA ）、面积百分比（ A% ）、单位面积可编辑修改精品的颗粒数（ C）、最大夹杂物尺寸等见下表3.5：表3.5取样时间（ min）AREAA%C/mm 2最大夹杂物尺寸（ um）软吹 30min5.260.0336311.98软吹 40min4.800.016346.05软吹 43min3.320.015475.88LF炉软吹过程中夹杂物的大小分布见下表3.6：表3.6夹杂物大小0 5 um5 10 um10 15 um15 20 um软吹 30min1631810软吹 40min861200软吹 43min12113004、 A128858次分别于软吹

19、15、 25、 35、 45、 55min时取样，夹杂物的面积（AREA ）、面积百分比（ A% ）、单位面积的颗粒数（C）、最大夹杂物尺寸等见下表3.7：表3.7取样时间（ min）AREAA%C/mm2最大夹杂物尺寸（ um）软吹 15min4.960.0316313.75软吹 25min4.830.028576.56软吹 35min4.590.0296312.18软吹 45min4.220.023546.05软吹 55min3.180.0175311.39LF炉软吹过程中夹杂物的大小分布见下表3.8：表3.8夹杂物大小0 5 um510 um10 15 um15 20 um软吹 15mi

20、n1661410软吹 25min1471800软吹 35min1691210软吹 45min1421200软吹 55min14010105、 A118795次分别于软吹 15、 25、 35、 45、 55min时取样，夹杂物的面积（AREA ）、面积百分比（ A% ）、单位面积的颗粒数（C）、最大夹杂物尺寸等见下表3.9：表3.9取样时间（ min）AREAA%C/mm2最大夹杂物尺寸（ um）软吹 25min3.790.0256710.44软吹 30min3.230.026795.67软吹 35min3.920.021536.78软吹 40min3.570.015425.51软吹 50mi

21、n3.940.032806.62可编辑修改精品LF炉软吹过程中夹杂物的大小分布见下表3.10：表3.10夹杂物大小05 um5 10 um10 15 um15 20 um软吹 25min182810软吹 30min2171100软吹 35min1411000软吹 40min118300软吹 50min2151500钢包软吹氩搅拌作为钢水浇铸前的最后一个工艺环节，对于钢中非金属夹杂物的去除效果有着至关重要的影响。适当长时间的小氩气流量会在钢水中形成细小分散的气泡，这有利于捕捉钢中细小的夹杂物并上浮去除；而当软吹氩气流量过大时，所吹入的氩气会形成气泡袋，从而减少了氩气泡数量、不利于对夹杂物的捕捉和

22、夹杂物的上浮去除。钢中夹杂物的去除效果取决于吹入钢中氩气泡的数量和尺寸，氩气泡数量越多则夹杂物去除的效率也越高。也就是说，在合理的软吹氩气流量条件下，软吹氩气时间越长，钢中夹杂物去除的越彻底。但在实际生产中，由于生产周期的限制，不可能无限制地延长软吹氩气时间。所以本文对特定软吹氩气条件下钢中总氧含量和夹杂物含量随软吹时间的变化情况进行了研究。从上述 5种炉次号的夹杂物数据分析中，可以得到在软吹开始的10min30 min 内，钢中夹杂物含量呈现明显的下降趋势。随着软吹时间延长，钢中Al 2O 3等夹杂物得到了上浮去除，随着时间继续延长，钢中夹杂物含量变化不大。对于炉次号A128858、A118

23、795的夹杂物在 35min后继续增加软吹时间对夹杂物去除不再有效，甚至有上升的趋势，这是因为随着软吹时间增加，钢包包衬中的 MgO等耐火材料颗粒进入了钢水中。由于取样位置位于钢液面下500mm 左右，所以这个期间内钢中夹杂物当量个数的增加被认为是钢液中夹杂物不断聚集、长大、上浮到取样位置的结果。当软吹时间超30min后，随着软吹时间的增加，夹杂物当量个数开始呈现下降趋势，表明随着软吹时间的继续延长，钢中夹杂物基本上浮到了距钢液面500mm以内的范围内。所以在本研究条件下， 要保证软吹氩气过程中钢液中夹杂物的有效上浮去除，软吹时间应不少于30min。4 结论1.随着软吹氩气时间的增加，钢中总氧含量不断降低，在软吹氩30min后，钢水总氧含量变化不明显。从软吹氩过程中钢中夹杂物含量变化来看，钢包软吹氩时间应保持在30min 以上。2. 要想在软吹氩过程中有效地去除钢液中的夹杂物，必须保证合理的吹氩流量。吹入钢液中的氩气泡均匀、细小、数量多而且分散，从而有利于对钢中细小夹杂物的捕捉和上浮去除。当软吹氩气流量大时，氩气流量会把渣面吹开，导致钢水发生二次氧化。而且当软吹氩气流量过大时。钢包中的钢水容易形成环流，使得钢中细小的夹杂物沿环流的轨迹运动而不是上浮进入到钢渣中。实践表明当软吹氩气流量控制在 80 110L/min 之间时对钢中夹杂物的去除最为有效。3.在实际冶炼过程中避免