帘线钢质量技术
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BISFA测试标准主要包括以下几个方面:
1.尺寸测量:钢帘线的尺寸应符合产品标准的规定,包括直径、截面积、间距
等参数。
2.化学成分分析:对钢帘线的化学成分进行分析,以确保其符合产品标准的规
定。
3.金相检验:对钢帘线的金相组织进行观察和分析,以确定其组织和结构是否
正常。
4.力学性能测试:对钢帘线的力学性能进行测试,包括抗拉强度、伸长率、弯
曲次数等参数。
5.耐久性测试:模拟钢帘线在实际使用环境中的情况,对其进行耐久性测试,
以评估其使用寿命和可靠性。
6.外观质量检查:对钢帘线的外观质量进行检查,包括表面质量、颜色等参
数。
总之,BISFA钢帘线测试标准是一套完整的测试体系,旨在确保钢帘线的质量和性能。
通过这些测试,可以有效地评估钢帘线的性能和质量水平,为产品的研发、生产和应用提供重要的技术支持。
帘线钢线材的生产技术2010-6-11介绍了武钢帘线钢WLX72A、WLX82A线材的研制条件。
针对钢帘线对线材的夹杂物、组织和表面质量的要求,制定了帘线钢线材的化学成分、力学性能和工艺流程,重点分析了帘线钢中夹杂物和组织的控制,以及线材的包装、运输的技术要求。
线材中夹杂物的成分控制在塑性夹杂物范围内,线材中的脆性夹杂物尺寸降低至5μm以下,产品力学性能和表面质量达到了钢帘线用户的要求。
可以生产帘线单丝φ0.15mm-φ0.38mm范围内的所用钢帘线,并以优异的实物质量获得了比利时贝卡尔特公司和法国米其林公司的质量认证,产品性能和实物质量达到了国际先进水平。
1 前言钢帘线是汽车子午线轮胎的主要材料,对胎体起到骨架支撑作用,用于提高轮胎的安全性、耐磨性以及疲劳性。
由于钢丝子午线轮胎的优点,世界各国均把它视作轮胎工业的二次革命,竞相发展。
2000年,美国、日本和欧洲各发达国家的轮胎子午化率已达到90%以上,而我国的轮胎子午化率只有30%左右。
目前世界上主要生产钢帘线用线材的生产厂有:德国撒斯特(SKD)、日本住友(SMI)、日本新日铁(NSC)、日本神户(KSL)和韩国浦项(POSCORD)等。
我国钢帘线产品发展缓慢,主要原因之一就是受原材料(线材)质量的制约。
钢帘线的生产工艺为:将中5.5mm的线材拉拔成φ0.15mm-φ0.38mm 的细丝。
在随后的双捻工艺中还要经受扭转、弯曲和拉伸等一系列变形。
钢帘线在使用过程中作为汽车轮胎的骨架材料,要承受弯曲、拉伸复合交变载荷及冲击载荷。
这些特性决定了钢帘线用原料(线材)必须具有以下特点:高洁净度、高强度和高韧性、均匀的索氏体组织以及完好的表面质量。
在冶金行业内,钢帘线用线材被公认为线材中的尖端产品,生产难度很大。
本文介绍在近年来武钢帘线钢线材工艺控制的研制情况。
2 研制条件顶底复吹转炉2座,公称容量100t,冶炼周期45min/炉;LF精炼炉:升温速度4.5℃/min,变压器功率18000kVA;VD真空处理:工作真空度67Pa,抽气能力400kg/h;方坯连铸机5流,铸机断面200mm×200mm,Co60控制结晶器液面波动≤±5mm,结晶器电磁搅拌和凝固末端轻压下设备;加热炉:双排步进式;线材轧机32道次;最大轧制速度120m/s;斯太尔摩线93m;13台风机。
帘线钢盘条的生产工艺及产品要求
1. 帘线钢盘条的生产那可真是不简单啊!就好像雕琢一件艺术品一样,得精心细致。
比如说,从原材料的选择开始就得严格把关,这可不是能随便糊弄的呀!要不然怎么能造出高质量的盘条呢?
2. 炼钢的过程就像是一场激烈的战斗,温度、成分等都要精准控制。
哎呀,就好比战士在战场上要准确出击一样!温度高了不行,低了也不行,这多考验技术啊!
3. 铸造环节也是极其关键的呀!你想想看,要是这里出了问题,那不就前功尽弃了吗?就好像建房子打基础,基础不牢,房子怎么能稳固呢?
4. 那轧制工艺呢,更是不能马虎!要把钢坯轧制成合适的尺寸和形状,这可一点都不容易啊!是不是像塑造一个完美的身材一样呢?
5. 热处理也是非常重要的一部分哦!这就好像给盘条来一次“洗礼”,让它的性能得到提升。
不好好处理行吗?当然不行啦!
6. 表面处理也很有讲究呢!要让盘条表面光滑、洁净,这多重要啊!就像人要把脸洗干净一样,给人好的第一印象。
7. 产品要求可是很高很高的哟!强度、韧性等各项指标都得达标。
这可不是开玩笑的,难道能随便对付吗?
8. 最后,成品出来啦!那可是大家努力的结晶啊!每一条帘线钢盘条都凝聚着工人们的心血呢!总之,帘线钢盘条的生产工艺和产品要求真的太重要啦,只有严格把控,才能造出好的盘条!。
帘线钢关键质量指标及检测方法浅析卢伟永(河钢集团宣钢公司,河北宣化075100)摘要:文章根据相关标准对帘线钢的规定,结合宣钢实际生产中的控制水平,简要分析了帘线钢关键质量指标及检测方法,指出中心偏析和非金属夹杂物的控制是帘线钢生产的关键技术。
通过帘线钢开发可以促进企业生产组织、质量管理精细化水平的提高。
关键词:帘线钢;中心偏析;非金属夹杂物Metallurgy and materials作者简介:卢伟永(1986-),男,河北石家人,主要从事优线产品开发及工艺技术研究工作。
钢帘线作为橡胶骨架材料,其使用性能要求高强度、抗疲劳、耐冲击。
钢帘线加工过程的总面缩率可达99.95%,在随后的双捻过程中还要经受扭转、弯曲和拉伸等一系列变形;在苛刻的加工工艺下还要求100km 断丝次数小于1次,因此对帘线钢盘条的使用性能和加工性能提出了极高的要求。
文章以LX72A 帘线钢盘条为例,简要介绍了帘线钢盘条关键质量指标及其检测方法。
1化学成分YB/T170.4-2002规定C :0.70%~0.74%,Si :0.10%~0.30%,Mn :0.50%~0.70%,但优质帘线钢盘条碳含量实际波动范围控制在±0.01%,硅、锰实际波动范围控制在±0.05%以内,以保证通条性能均匀性。
有害元素P 、S 、Al 、N 等的含量要远低于标准要求;为了控制钢中夹杂物的总量及脆性TiN 的含量,一般将钢中的全氧及钛含量分别控制在30ppm 、50ppm 以下。
有害元素控制要求及实际控制范围如表1所示。
帘线钢化学成分一般使用直读光谱仪进行检测,为了控制钢中氧化物夹杂的成分组成以及钢中TiN 夹杂,一般须在线分析炼钢过程的Alt 、Als 、Ti 的含量。
氧、氮、氢含量最好进行在线取样分析,若无条件可取样离线分析或在盘条取样进行分析。
2力学性能帘线钢盘条要求具有适宜的抗拉强度、较高的断面收缩率、均匀的通条性能。
科技成果——帘线钢中非金属夹杂物控制关键技术技术开发单位北京科技大学技术领域钢铁冶金成果简介钢帘线被誉为是线材中的顶级产品,被誉为“皇冠上的明珠”。
它是伴随着子午线轮胎的发展而发展起来的。
以钢帘线为骨架材料的子午线轮胎具有高速、高载、耐久等一系列优良特性。
随着汽车工业的发展,用于制造子午线轮胎的钢帘线需求量不断增加,同时对钢帘线的品种、性能及质量提出新的要求。
作为生产钢帘线的原材料,帘线钢质量很大程度上决定了帘线的品质。
帘线钢的洁净度,元素偏析等级,尤其是钢中夹杂物的形态对后续产品有着极大的影响。
非金属夹杂物易引起钢丝拉拔和合股过程中断丝的发生,因此要求帘线钢中夹杂物尺寸小,且在轧制和冷拔等加工过程中具有良好的变形性能。
根据子午轮胎产品性能和太阳能级硅产业的发展要求,钢帘线和切割丝向着超高强度(4000MPa及以上)方向发展,开发高强度、超高强度帘线钢丝,对实现轮胎的轻量化、降低用燃料的费用、降低生产成本意义重大。
目前国内依旧不能稳定、高效的生产高牌号的帘线钢,开发帘线钢冶炼关键技术对提升企业生产技术水平和质量控制水平,取代进口高端钢帘线产品意义重大。
(1)帘线钢冶炼过程原辅料成分设计技术。
帘线钢生产过程中一般采用Si-Mn复合脱氧,但由于合金和辅料中存在Al的来源,帘线钢主要的夹杂物为MnO-Al2O3-SiO2系和CaO-Al2O3-SiO2系两类。
其中,MnO-Al2O3-SiO2为脱氧反应产物,CaO-Al2O3-SiO2为钢渣反应生成。
不同工序氧化物复合夹杂类型会发生转变,大量研究表明转炉出钢、精炼过程随着钢液成分的变化,夹杂物的成分在不断变化中。
实际生产中使用的各种物料,包括合金、脱氧剂及钢包内衬直接影响钢液成分,进而改变钢液中非金属夹杂物的成分。
高端帘线钢中非金属夹杂物主要成分为SiO2-MnO,几乎没有Al2O3的存在,因此在实际的生产过程中杜绝任何含Al的原料。
国内企业在实际生产时更倾向于使用价格低廉的合金、脱氧剂等原料以降低生产成本,为此本项目不仅研究了合金、脱氧剂、耐材等物料中Al的含量,还研究了各物料对钢液成分以及非金属夹杂物成分的影响程度,以选择更高性价比的物料搭配。
帘线钢质量影响因素及控制措施摘要:主要阐述了帘线钢的质量要求。
对影响钢中夹杂物的尺寸及形态、热轧线材的组织及表面质量、偏析程度的因素进行了分析,提出了有效控制夹杂物形态和降低偏析程度的技术措施。
关键词:帘线钢夹杂物表面质量偏析钢帘线主要用于轮胎子午线增强用的骨架,具有强度高、韧性好的特点,也是线材制品中要求极高、生产难度最大的产品之一。
由于帘线用盘条要被拉拔成φ0.15~0.38mm的细丝。
之后还要经过高速双捻机合股成绳,要求拉拔及合股过程中100km断丝不超过1次,因此必须使用优质的高碳低合金线材才能满足如此高的质量要求。
对于帘线钢的生产及质量控制,国外钢铁企业如日本的神户制钢、新日铁、住友。
以及德国萨斯特、法国梅森和韩国浦项等厂家经过多年的研制开发,积累了大量的经验,形成了比较成熟的工艺。
其共同特点是生产工艺完善,产品化学成分均匀(如将碳含量控制在±(0.01%~0.02%))、钢的洁净度高(如T[O]≤20×10-6,[A1]T≤3×10-6,夹杂物级别较低,无大尺寸和脆性夹杂)、钢坯质量高、盘条的组织性能均匀、表面质量好和产品质量稳定等。
近年来,国内企业也陆续进行了帘线用钢的开发与研制,经过不断地摸索及实践,产品质量不断提高。
目前,国内帘线用钢的质量已经达到批量制作φ0.20mm以上规格钢帘线的质量要求。
并已经获得著名钢帘线生产厂家的质量认证,生产规模逐年扩大。
但从质量上看,国内帘线用钢与进口产品相比仍然存在一定的质量差距,尚未达到制作φ0.20mm以下钢帘线的技术要求。
本文主要讨论影响帘线钢质量的各种因素以及应该采取的相应控制措施。
1 影响帘线用钢质量的主要因素1.1 成分波动及有害元素的存在帘线用钢对于成分的要求较为严格,不同炉次或同炉之间要求成分必须保持均匀,波动幅度小,否则会造成盘条的通条性能不均匀,在加工过程中断丝。
帘线钢中有害元素含量过高,也会导致拉拔及合股断丝的发生。
帘线钢质量影响因素及控制措施摘要:主要阐述了帘线钢的质量要求。
对影响钢中夹杂物的尺寸及形态、热轧线材的组织及表面质量、偏析程度的因素进行了分析,提出了有效控制夹杂物形态和降低偏析程度的技术措施。
关键词:帘线钢夹杂物表面质量偏析钢帘线主要用于轮胎子午线增强用的骨架,具有强度高、韧性好的特点,也是线材制品中要求极高、生产难度最大的产品之一。
由于帘线用盘条要被拉拔成φ0.15~0.38mm的细丝。
之后还要经过高速双捻机合股成绳,要求拉拔及合股过程中100km断丝不超过1次,因此必须使用优质的高碳低合金线材才能满足如此高的质量要求。
对于帘线钢的生产及质量控制,国外钢铁企业如日本的神户制钢、新日铁、住友。
以及德国萨斯特、法国梅森和韩国浦项等厂家经过多年的研制开发,积累了大量的经验,形成了比较成熟的工艺。
其共同特点是生产工艺完善,产品化学成分均匀(如将碳含量控制在±(0.01%~0.02%))、钢的洁净度高(如T[O]≤20×10-6,[A1]T≤3×10-6,夹杂物级别较低,无大尺寸和脆性夹杂)、钢坯质量高、盘条的组织性能均匀、表面质量好和产品质量稳定等。
近年来,国内企业也陆续进行了帘线用钢的开发与研制,经过不断地摸索及实践,产品质量不断提高。
目前,国内帘线用钢的质量已经达到批量制作φ0.20mm以上规格钢帘线的质量要求。
并已经获得著名钢帘线生产厂家的质量认证,生产规模逐年扩大。
但从质量上看,国内帘线用钢与进口产品相比仍然存在一定的质量差距,尚未达到制作φ0.20mm以下钢帘线的技术要求。
本文主要讨论影响帘线钢质量的各种因素以及应该采取的相应控制措施。
1 影响帘线用钢质量的主要因素1.1 成分波动及有害元素的存在帘线用钢对于成分的要求较为严格,不同炉次或同炉之间要求成分必须保持均匀,波动幅度小,否则会造成盘条的通条性能不均匀,在加工过程中断丝。
帘线钢中有害元素含量过高,也会导致拉拔及合股断丝的发生。
杂。
钛夹杂在钢丝拉拔过程中加重模耗,并严重恶化成品的抗疲劳性能。
由于Ti元素性质活泼,极易与o、N发生反应,炼钢残留的少量Ti元素也会对成品造成很大的危害。
因此必须控制其来源,使用特殊合金及合成渣,将原辅材料中的钛元素限制在最低水平。
(3)A1元素
铝是强脱氧元素,钢液脱氧过程中一旦析出A1203夹杂,精炼过程中无法将它们从钢液中彻底去除;特别是尺寸小于10um的夹杂,要通过常规的精炼工艺从钢液中有效去除是十分困难的。
即使将钢液全氧质量分数降低到(5~6)×10~,材料疲劳断I:I上仍然发现直径为10--209m的A12q颗粒【4]。
另外.钢中A1元素还会与渣中的Ti02发生反应:
4[A1]+3(TiOz)=3ETi]+2(AL03)
使渣中的氧化钛被还原后进入钢液中,不利于Ti元素的去除。
因此,限制原辅材料中的铝含量是非常必要的。
2生产工艺
沙钢帘线钢冶炼采用2条工艺路线:(1)90t超高功率电弧炉一出钢一LF炉精炼一吹氩软搅拌一140mrtt×140rllln连铸;(2)铁水预脱硫・180t顶底复吹转炉一挡渣出钢斗LF炉精炼斗RH—140Filmxl40mm连铸
2.1炼钢
2.1.1电炉
由于电炉存在残余Cu元素高的缺点.尽量提高热装铁水比例,保证60%以上。
由于铁水和废钢中含有大量的钛元素,钛元素是与氧元素结合力较强,很容易在氧化期初期去除,图1为炼钢各阶段钛元素含量的变化,其中,横坐标1一铁水,2一电炉出钢,3一LF精炼初期,4一LF精炼结束,5一成品。
电炉终点出钢后加入合金及合成渣带入钛元素,由于LF精
炼不能去除钛元素,使[Ti]稍有升高,因此,电炉冶炼过程采
用大渣量溢渣操作,以降低渣中氧化钛浓度,使钢渣间反应
持续进行,既利于钛元素的去除,又利于磷元素的去除。
偏
心炉底出钢,采用留钢留渣操作,避免出钢下渣。
2.1.2转炉
热装铁水经过预脱硫,减轻LF炉脱硫负担,提高钢水纯
净度。
转炉挡渣出钢应严格控制下渣量。
保证渣层厚度小于
60lrtln。
2.1.3二次精炼
二次精炼对去除夹杂物非常关键。
为了迅速化渣,实现
硅锰预脱氧,对初炼炉出钢合金及合成渣的加入顺序和加人
时间进行优化。
经过理论计算和实践验证,确定了化渣快,
吸附性强的CaO—Si02一Ak03系精炼合成渣成分,进一步
控制钢中酸溶铝含量。
精炼结束后保证吹氩软搅拌15
min以上,进一步促进夹杂物上浮。
RH对钢水进行轻处理,
具有脱气(H、o、N)和降低夹杂物含量的功能。
钢液进行田1冶炼过程钢液中[Ti]变化RH真空脱气处理,真空度为80Pa,处理时闻为25min,钢中[N]由(28~34)×10—6降为(18~26)×10—6。
2.2连铸
2.2.1中间包冶金
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洁净钢的生产要求中间包的冶金功能和作用必须得以充分发挥,实现有效控制钢水的成分、温度和夹杂物台量,提高钢的质量。
为此,针对沙钢具体情况,为了改变流场分布,有利于夹杂物上浮排除;改善中间包内钢水温度分布均匀性;减少钢水飞溅现象,与国内重点冶金院校合作开发了中间包湍流控制器,并对中间包挡渣墙进行设计改造。
使用后与旧式中间包进行效果对比,如图2所示。
图2对比数据分别为9炉,每炉任取12根试样,统计
图2新旧式中间包夹杂物去除效果对比每个试样纵截面夹杂物的最大尺寸进行对比。
从图2可看出旧式中间包存在大于15v.m的夹杂.新式中间包则没发现此类大尺寸夹杂且大于8“m的夹杂物比例减小。
由此可看出.新式中间包对促进大尺寸夹杂物上浮具有明显效果。
2.2.2保护浇注’
经过理论计算[5】.氮化钛夹杂是在钢水凝固过程中析出的。
根据帘线钢成分进行热力学计算,TiN在钢中的溶解度随温度变化的函数为:
Ig[%N][%Ti]=一13850/'I"+4.01
如帘线钢中氮含量为30-50×106,钛含量为6~12×106,取上限计算得出TiN夹杂的析出温度为1500K,此温度处于钢的奥氏俸转变区。
钢中氮化钛夹杂物形成的热力学条件是在一定温度下,与氮的浓度积超过其J临界值。
为了减步钢中氮化钛夹杂,就要减少钢中氮与钛含量,因此,在限制钢中钛元素含量的同时,降低钢中N含量同样重要。
钢液经过真空处理后,【N]降低到了一定程度,此时[o]亦较低,钢液吸氮的倾向增加。
另外,钢水二次氧化和外来夹杂的带人将严重影响断丝。
沙钢钢包水El与长水口连接处采用氩气保护、中间包加覆盖剂、结晶器采用高碳钢专用保护渣.防止钢水增N及氧化。
2.2.3偏析及疏松的防止
中心偏析和中心疏松严重影响钢帘线专用线材的冷加工塑性和通条均匀性。
采用低拉速及合适的二冷配水,同时,沙钢采用电磁搅拌技术改善铸坯内部质量,主要安装在结晶器(M—EMS)和凝固末端(F—EMS)。
通过电磁搅拌可以改善铸坯表面质量,改善宏观清洁度,控制铸坯中心宏观疏松及偏析
2.3轧制
沙钢线材轧制采用26机架无扭轧机及斯太尔摩控冷线,通过控轧控冷控制盘条内部组织。
普通强度级金相组织索氏体含量≥85%,高强度级金相组织索氏体含量≥90%。
在精轧机后安装涡流探伤仪.及时了解线材成品的表面质量情况,在线安装2台光学测径仪检测盘条尺寸精度。
3实物质量
对比电炉及转炉生产的帘线钢化学成分,转炉Cu及s含量明显低于电炉,这是由于转炉原料废钢比例小,铁水进行预脱硫。
3.1帘线钢的洁净度
帘线钢的洁净度是其质量的关键,对沙钢帘线钢的洁净度进行调查。
图3对电炉及转炉生产的帘线钢各10炉,120个盘条纵截面试样中夹杂物的最大尺寸进行统计。
由图3可看出,大部分试样的夹杂物尺寸小于10pm,个别试样存在大于15pm的夹杂物,转炉工艺大于8,am的夹杂物相对较少,为43个试样,电炉为54个,说明转炉帘线钢纯净度较电炉高。
3.2帘线钢的夹杂物成分
通过扫描电镜观察夹杂物形貌,并用能谱分析夹杂物成分,如图4所示。
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图3帘线钢中夹杂物最大尺寸分布
・)采状夹杂物
a)条状夹杂物图5钛夹杂恩寸分布b)块状夹杂物b)块状夹杂物
图4夹杂物形貌及成分
从夹杂物形貌及成分可判断为脆性夹杂,虽然尺寸
较小,但在拉拔过程中的仍是有害的。
国外许多钢厂对
帘线钢进行无害化处理,即通过调整冶炼工艺,将夹杂物
成分控制在合适的范围内,变性为塑性夹杂,在成品拉拔
过程中表现出良好的延伸性能,从而降低拉拔断丝率。
经过原辅材料控制及工艺改进。
帘线钢钛夹杂尺寸
减小,数量显著减少。
任取6炉,每炉任取12个试样,统
计纵截面钛夹杂,结果如图5所示。
大部分试样中没有钛夹杂,绝大部分钛夹杂尺寸为2
pm,个别试样存在3--4,um的钛夹杂;转炉产品钛夹杂略少于电炉。
沙钢转炉工艺生产帘线钢较电炉工艺有优势,废钢比低,相应残余元素含量低,转炉采用RH真空脱气工艺,使得O、N气体含量较低,因此钢纯净度较电炉高。
经过改进.氧化物夹杂和钛央杂明显减少,锕的纯净度有所提高,产品质量得到用户认可。
但是与国外钢厂如神户、撒斯特相比,仍有很大差距,如夹杂物塑性化、提高钢纯净度等方面。
4结论
(1)帘线钢冶炼对有害元素的要求非常苛刻,如A1、Ti元素,原辅材料及工艺过程必须严格控制。
(2)钛夹杂是在钢液凝固过程中析出的,限制钛元素来源,控制钢中氮气含量以减少钛夹杂。
(3)优化中间包结构,
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