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国产钢帘线用盘条须提质

【 2015/9/22 11:43:01 】

钢帘线因其强度高、耐磨性好、散热快、弹性好等诸多优异的性能,被广泛地应用于子午胎生产中。随着我国汽车工业的快速发展,对汽车用轮胎产品性能的要求越来越高,开发高强度和超高强度钢帘线可以延长轮胎的使用寿命,提高轮胎的安全性能,同时可以减少轮胎中钢帘线的用量,降低轮胎生产成本。相关预测称,2015年我国轮胎总产量将达到近5亿条,轮胎子午化率将达到90%以上,性能优异、质量可靠的钢帘线产品未来具有很大的市场空间。

近十几年来,我国钢帘线产品取得了较大进步,轮胎子午化率由2003年的50%增长到2011年的87.3%,但一些高强度、超高强度、高附加值产品的钢帘线盘条仍然需要大量进口。当前我国企业在钢帘线盘条质量的生产等方面,较低等级的产品质量须要进一步提升,较高等级产品质量则须要加紧研发攻关。

我国高等级钢帘线盘条待开发

目前,国内能够生产钢帘线盘条的厂家已有十余家,但能够生产质量稳定和更高级别产品的厂家仍然不多。为此,我国钢帘线用盘条生产企业仍然还有很大的产品技术提高空间。

我国能够大批量生产的钢帘线产品级别主要有72级、82级,近几年武钢、鞍钢和宝钢成功试制出86级、92级和96级等高等级的钢帘线盘条,但离达到工业化规模生产尚有差距。宝钢集团于1987年开始研发帘线钢,1999年投产高线轧机实现了钢帘线用盘条的生产,目前已经能够规模生产72级、82级、86级和92级产品,并于近年成功研制出96级产品。武钢于1999年12月份开始研发推广72A和82A帘线钢线材产品,经过10多年的时间,已形成该级别如WLX72A、WLX72AE、WLX82A、WLX82AE等多牌号的产品,并采用转炉-连铸工艺成功研制出92级超高强度钢帘线用盘条。青钢的72级和82级别钢帘线用盘条产品性能可靠、质量稳定性较高,近年来开发的92级产品市场份额也在逐步提高。(宝钢、武钢和青钢钢帘线用盘条的生产工艺情况见表1)。

业内人士指出,将来,我国钢帘线用钢发展方向有:一方面是进一步稳定和改善当前72级、82级钢帘线产品,继续优化冶炼工艺,炼钢向钢水高纯净度方向发展,控制夹杂物的类型、形态、数量和大小,优化浇铸工艺以减小铸坯的中心偏析,轧钢优化加热、轧制和控冷工艺以提高盘条组织性能和表面质量;另一方面,相关企业应该加大86级、92级和96级等更高级别钢帘线产品的开发力度,扩大高等级钢帘线产品的市场份额,同时增强企业自身的竞争力。

七因素、两工序把好钢帘线盘条质量关

钢帘线的生产过程是将钢帘线用盘条拉拔成极细的细丝(0.15mm~0.38mm)。在此过程中,线材长度增加1000倍~1400倍,而截面积缩小到原来的万分之八,且要求拉拔过程中断丝率小于1次/100千米,然后还要经过高速双捻机捻制成绳。因此,钢帘线用盘条的质量要求非常严格,对化学成分范围控制、夹杂物类型、尺寸、形状及数量控制都有非常严格的要求,同时要求凝固过程中成分偏析尽量降至最低,金相组织须均匀。

提升盘条产品质量的主要因素

钢帘线钢的质量没有严格的保证将很容易产生断丝等问题,影响企业的生产进程和提高生产成本。影响盘条质量主要有以下几方面因素。

化学成分。精确控制化学成分,是钢帘线用盘条获得稳定性能的首要保证。冶炼过程中技术人员应使化学成分保持均匀、波动较小,防止盘条通条性不稳,造成拉拔断丝。新国标GB/T27691—201l规定了钢帘线用盘条成分(见表2)。

力学性能。根据我国目前轧机控制能力,行业相关新标准将LX70盘条和LX80盘条的抗拉强度控制在970MPa~1120MPa和1070MPa~1220MPa的范围内,断面收缩率分别不小于40%和35%。

显微组织。盘条金相组织主要为索氏体,产品应该避免形成马氏体和全封闭的网状渗碳体等有害组织,70级别索氏体化率≥80%,80级别索氏体化率≥85%,盘条奥氏体晶粒度≥6级。

成分偏析。偏析会影响盘条的组织和引起钢帘线断丝,要求偏析级别不大于3级。

非金属夹杂物。非金属夹杂物控制技术是钢帘线用盘条生产工艺的关键,行业对非金属夹杂物的级别和最大尺寸均有严格要求(详见表3)。

脱碳层。70级盘条脱碳层不能大于盘条公称直径的1.2%,80级盘条脱碳层不大于盘条公称直径的1.2%。

表面质量。盘条不应该有裂纹、折叠、夹杂、耳子等对使用有害的缺陷;麻点、凹坑、划伤和氧化铁皮压入等轻微的局部缺陷,深度不应该大于0.10mm;盘条表面氧化铁皮重量应不大于0.8%。

炼钢工序应控制夹杂物产生

钢帘线最终拉成极细的细丝,要获得产品的稳定性,首先要保证钢帘线用盘条生产过程中具有均匀稳定的化学成分。我国多数企业在国家标准的基础上均制定了更为严格的要求,碳成分波动一般控制在±0.01%~±0.02%内,硅、锰成分波动一般控制在±0.050%,P≤0.02%、S≤0.010%,其余成分参见表2。氮在拉丝的过程中会造成应力而集中断丝,同时对钢帘线的疲劳性有不良影响,因此标准中明确要求N≤0.006%。

而夹杂物的控制是能否生产优质钢帘线产品的关键,尤其是三氧化二铝的存在是导致钢帘线在拉拔和合股过程中发生断丝的主要因素之一。因此,在帘线钢生产过程中,夹杂物控制的关键就是要合理控制三氧化二铝夹杂和氮化钛夹杂。为此,生产过程中企业要严格控制钢中铝含量和氮含量,并制定合理的造渣制度。

近来来,我国很多企业和研究人员对夹杂物的性质越来越重视,进行了大量的研究工作。例如,武钢在生产帘线钢过程中,采用Si-Mn脱氧来减少钢液中的溶解氧,并用Ca—Si辅助脱氧,采用LF、VD或者RH等二次精炼工艺控制夹杂物的形态,最终使得夹杂物中三氧化二铝的含量被控制在20%左右。首钢则在帘线钢的冶炼过程中全程控铝,夹杂物中三氧化二铝的含量也控制在20%左右。

轧钢工序须注意的三大因素

在轧钢工序上,相关企业应该重视表面脱碳、盘条组织和表面质量这三个方面的因素。

表面脱碳。企业想要降低脱碳层厚度,就应该根据自身设备条件和铸坯质量综合考虑制定合适的加热制度。同时,要重视对加热炉内气氛的控制。武钢采取的技术措施有:一加热段采用“大风量、低炉压”操作,炉内为氧化性气氛;二加热段将空气量适当减少,炉气为中性或弱氧化性气氛;均热段采用“小风量、正炉压”操作,使炉内气氛为弱还原性气氛;确定混合煤气的最佳空燃比。表面脱碳层厚度应严格控制,国外一些技术先进的企业普遍能做到生产的盘条表面无脱碳层,因此轧钢生产要严格控制加热炉内各段的炉膛气氛,制定合理的加热制度。

盘条组织。盘条组织索氏体化率≥85%,不能有马氏体、贝氏体和网状渗碳体组织。此外,盘条边部和中部要冷却均匀,保证组织性能均匀。

为此,鞍钢的盘条轧后在斯太尔摩风冷线上控制冷却的过程中,尽量创造条件增大吐丝圈径,通过减小轧速及增加辊速来控制盘条搭接密度;同时,在风冷线上安装佳灵装置,通过改变风向来保证风冷辊道各区域较小的冷却差别,以获得均匀的盘条组织。

表面质量。划伤是钢帘线盘条最常见的表面质量问题,根据产生划伤环节,鞍钢采取了如下相关措施:将轧机滑动导卫改成滚动导卫;为消除托板下降过程划伤,改进了托板下降方式;盘卷头尾加防护垫,防止打包时产生划伤;盘条在堆放过程中加防划垫;打外包装,防止堆放、运输、装卸过程发生划伤。

表1:宝钢、武钢和青钢钢帘线用盘条生产工艺路线



表2:GB/T27691-2011《钢帘线用盘条》中规定的化学成分单位:%

表3:非金属夹杂物级别和最大尺寸要求



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