钢帘线的发展和生产工艺现状

钢帘线的发展和生产工艺现状

钢丝帘线，俗称钢帘线，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Φ0.38mm以下，拉的越细，生产难度越大。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Φ0.22mm左右，只有武钢、兴澄特钢等少数几家试拉Φ0.175mm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Φ0.15mm没有问题。而日本神户则可以拉到Φ0.08mm 以下，Φ0.08mm，这是一个非常可怕的数字。我们人类的头发一般直径在Φ0.18mm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。

化学成分

元素 C Mn Si P S Ti Al Ni/Cu Mo/Co Cr

含量 0.72-0.82 0.45-0.6 0.15-0.3 ≤0.012≤0.008≤0.002≤0.005≤0.007≤0.002≤0.005

这个只是基本指标，各厂内控虽各不相同，但要比基本标准严格的多。我国大多钢厂在C、O、Mn、Si等成分的控制上一般没有问题，但在S、P、Al、Ti等成分的控制上虽然能达到基本标准，但控制水平大多偏低，这也是制约我国帘线钢水平上一个台阶的重要因素。

夹杂物：塑性夹杂A类、C类≤1级，脆性夹杂B类、D类≤0.5级

组织：盘条中的金相组织索氏体率大于85%，不应有马氏体、贝氏体、网状渗碳体等有害组织。

晶粒度：大于8级

脱碳层：小于0.08mm

碳偏析：中心碳偏析小于3级

表面质量：压痕、麻面等深度或高度小于0.1mm，氧化皮重量在0.4-0.8%

下面就帘线钢质量最重要的偏析和夹杂两个方面展开讨论

由于帘线钢是高碳钢，因此中心碳偏析的控制极其重要。高的碳偏析会在盘条中心生成网状碳化物，在钢帘线的拉拔和捻股过程中引起断丝。在这个方面，世界上有两种路线，一种是以日本神户、新日铁、韩国浦项为首的大方坯路线。由于大方坯是开坯两火成材，且钢材变形比较大，因此在偏析的控制上具有先天的优势，但成本较高。

另一种是以欧洲为首的小方坯路线，采用的是低过热度、二冷强冷加末端搅拌技术，虽然与大方坯相比有一定差距，也能较好的控制偏析，基本满足Φ0.15mm以上级别钢帘线生产要求。由于小方坯是一火成材，相对大方坯节约了成本，因此具有价格优势。

但是，由压下量较小，一火成材加热温度较低，在拉到Φ0.15mm以下级别遇到了瓶颈。因此，如果生产最高级别的钢帘线，大方坯是一个趋势。宝钢曾一度认为小方坯无法生产帘线钢，因此采用的是模铸，后见国内小方坯生产帘线钢成功，顺此又有小方坯投产生产帘线钢。目前，我国采用大方坯路线有鞍钢、兴澄，采用小方坯路线的有沙钢、邢钢、青钢、首钢等。

控制C偏析，一般要求过热度低于30℃。兴澄引进日本住友中间包电磁感应加热技术，温度能控制在正负3℃，使用效果较好。大方坯一般是采用弱冷加轻压下技术。小方坯一般是采用二冷强冷加末端搅拌技术，通过控制过热度、拉速、二冷水比水量及电磁搅拌强度，来达到控制碳中心偏析的目的。通过控制参数，碳中心偏析率能达到1. 05%以下。

下面谈一下夹杂物的问题

帘线钢的生产对冶炼过程及工艺具有特殊的要求，因为在生产钢帘线过程中，要将Φ5.5mm盘条拉成Φ0.38mm以下的细丝，线材长度增至原来的1000多倍，截面积缩至0.07%，接近拉拔工艺的极限，而后还要经高速双捻机合股成线。因此要求钢材须有极高的洁净度，对钢中夹杂物的尺寸、数量及形状可变形性要求很高。

有一种说法，认为夹杂物的尺寸要控制在钢帘线成品线径的1/5以下，我认为这种说法太宽泛了，如果把钢帘线拉到Φ0.2mm以下，脆性夹杂物必须控制在5μ以下。一、外来夹杂。

由于外来夹杂尺寸通常较大，因此要严格控制。一是保证耐材的质量，即耐浸蚀程度；二要控制连浇炉数，一般要控制在15炉以下

二、内生夹杂

首先，尽可能的要控制Al2O3、TiN等脆性夹杂。控制这两类夹杂，一需要从原料入手，因此帘线都是使用硅锰脱氧，而不能使用铝脱氧。

其次，耐材的选用也很重要。钢包材料必须为无铝材质，国内一般都采用的镁钙材质（国外用什么材质我不太清楚，有谁知道可以交流一下）。韩国钢厂甚至所使用的中间包塞棒、长水口及浸入式水口都为不含铝质。一般要求钢中酸溶铝含量在6PPm以下。日本

帘线钢酸溶铝含量在3PPm以下，Ti在5ppm以下。国内武钢在这方面做的较好，从铁

水和脱氧剂入手（用的是电解锰），铝和钛均能控制在5ppm以下。

帘线钢中复合夹杂一类为硅锰脱氧产物MnO-SiO2-Al2O3系、另一类为精炼渣造成的C aO-SiO2-Al2O3系。对于这两类夹杂，一是要通过设置合适软吹参数、优化中间包及结晶器流场，使其上浮去除。二是对于没有去除的夹杂物，把其控制在三元相图中的低熔

点区（见图），使其在轧制过程中能很好的随钢基体变形并轧碎。

要求夹杂物中Al2O3含量为15%-25%，在此含量下，夹杂物的不变形指数达到最小值。

把夹杂物控制在低熔点区，有两个要点，一是精炼渣碱度控制在1左右，二是精炼渣中Al2O3含量控制在8%左右。另外，需要控制精炼渣中的氧化镁含量。当MgO含量为1 5%~20%时，相对于CaO－SiO2－Al2O3三元系杂，相图中低熔点区的位置发生偏移，这使原来处于低熔点区的夹杂处偏离低熔点区。

当夹杂物中MgO含量大于20%时，低熔点区的面积随MgO含量的增大而减小，MgO

含量为30%时，低熔点区在相图中基本消失。

低熔点区

夹杂物中Al2O3含量和不变形夹杂物指数之间的关系