江苏沙钢研究院鞍钢轮胎帘线钢线材的研制与发展

       钢帘线作为汽车轮胎的骨架材料，具有高强度、散热性好、抗切割能力强、尺寸稳定、缓冲性好等特点，使子午线轮胎———新一代轮胎具有载荷大、寿命长、乘坐舒适安全、节能等优点，从而带来了轮胎工业的革命。近几年来，我国的钢帘线生产有了长足的进步，2004年底我国钢帘线产量已达到24万ｔ，提前达到2005年我国轮胎子午线化率45%的规划目标。钢帘线的线材属于高技术含量产品，必须满足用户的严格要求。

   (1)钢的洁净度必须很高，钢中不能有粒度大于5μｍ的Ａｌ2Ｏ3、Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)等脆性夹杂物，要求钢中夹杂物是塑性夹杂物并数量少，分布均匀，使钢具有良好的加工性，又使帘线钢丝具有高的疲劳寿命。

    (2)钢的偏析轻微，严格限制磷、硫等偏析倾向强元素的含量。

    (3)化学成分要求在严格的范围内，碳的含量范围要求很窄。

   (4)帘线钢线材金相组织索氏体化率要达到85以上，晶粒度要达到6～11级，不能有马氏体、贝氏体组织出现，不能有网状渗碳体；

   (5)帘线钢线材的尺寸精度、椭圆度要求严格；对钢的力学性能均匀性也有要求；机械除鳞还要求线材的氧化铁皮脱落性。

       鞍钢近几年进行了大规模的设备改造，装备了一系列先进的工艺设备，具备开发一系列高技术含量品种的基础。对生产帘线钢来说，鞍钢的工艺装备具有以下特点：以铁水为原料炼钢适合生产帘线钢等对杂质元素有严格要求的钢种，ＬＦ和ＶＤ装备加上合适的工艺、技术能够严格控制夹杂物类型、数量和分布，大方坯连铸加电磁搅拌减少钢的偏析，大方坯热送连轧和高速线材轧制大的压缩比使塑性夹杂物伸长、变细。经过几年的研制工作，鞍钢生产的帘线钢线材品质有了大幅度的提高。

    帘线钢的化学成分　　

       帘线钢作为一种精品钢，其特点之一是严格控制化学成分。钢帘线厂要求帘线钢线材的碳含量、碳当量在一定范围内，考虑到钢中锰含量参与碳当量的计算，碳的熔炼成分范围十分狭窄，为目标值±0.020%；硅、锰为目标值±0.070%。考虑到对钢的加工工艺性能的影响和该钢种对偏析的要求，帘线钢实物中ｗ(Ｐ)、ｗ(Ｓ)≤0.010%。帘线钢对Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｓｎ等杂质含量也有严格的要求。采用铁水炼钢的工厂能够满足这一要求，但使用的废钢应加强管理。

    钢中夹杂物控制技术
　　
       夹杂物控制技术是开发帘线钢生产工艺的关键。帘线钢线材中脆性氧化物夹杂的粒度应<5μｍ，塑性氧化物夹杂的宽度<15μｍ。鞍钢经过多年的研究工作，积累了控制钢中氧化物夹杂数量、类型、分布的相关知识和技术。帘线钢的脱氧、精炼要达到两个目的，一是减少钢中的夹杂物数量，即总氧量要低，鞍钢生产的部分帘线钢线材取样分析总氧量为00016%～00023%；二是采取工艺措施使钢中夹杂物向目标夹杂物类型转化。目标夹杂物是锰铝榴石子石(3ＭｎＯ·Ａｌ2Ｏ3·ＳｉＯ2)和钙斜长石(ＣａＯ·Ａｌ2Ｏ3·2ＳｉＯ2)，这两种矿相熔点低，约1300℃，并在相邻的温度区间变形性很好。在钢液中这两种夹杂物容易积聚上浮；残留在钢中的夹杂物在轧制中变形成条状、线状。

       钢中钛的夹杂物为ＴｉＮ、Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)，外形多为方形、三角形、菱形，棱角锋利；颜色随碳含量增加由浅黄色到紫玫瑰色。钢中钛的碳、氮化物夹杂硬度高，不变形，破坏帘线钢的加工性能，对钢帘线的疲劳性能有不良影响。在帘线钢线材中不能有粒度大于10μｍ的钛夹杂物，粒度小的钛夹杂物出现的频率也应很低，检验线材纵截面样品，发现钛夹杂物的样品数应小于该批号检验样品数的40%。生产帘线钢线材重要的任务之一是减少氮化钛和碳、氮化钛夹杂物。

    帘线钢铸坯的偏析和低倍组织
　　
       鞍钢生产帘线钢采用带有电磁搅拌的大方坯连铸。大方坯的规格为280ｍｍ×380ｍｍ，电磁搅拌设在结晶器部位。铸坯热送连轧，轧制120ｍｍ×120ｍｍ方坯送线材厂。铸坯中没有裂纹，没有缩孔，中心疏松轻微。炼钢、精炼过程钢中偏析倾向强烈的ｗ(Ｐ)、ｗ(Ｓ)控制到≤0.010%；碳、锰含量控制在窄的范围内。采取低过热度浇铸。经多炉次低倍检验和在铸坯横截面自内弧侧起间隔用钻头钻孔取样，分析钢中碳、硅、锰、磷、硫。按式(1)计算偏析度，计算结果见表1。硅的偏析轻微，表1中未列入硅的偏析度。

    偏析度=元素最大值/元素平均值×100%   (1)

    表1 帘线钢铸坯中各元素的偏析度

钢种