钢帘线主要用于轮胎子午线增强用骨架,要求强度高、韧性好。由于帘线用盘条要被拉拔成Φ0.15~0.38mm的细丝,截面积缩小至原来的0.08%,接近拉拔工艺的极限,之后还要经过高速双捻机合股成绳,整个过程要求100km断丝率小于3次。为此,要求该钢质必须具有极高的洁净度,尤其是钢中夹杂物的尺寸、形状,可变形性等在生产过程中必须严格控制。所以,帘线钢被誉为钢铁产品“线材中的极品”。帘线用钢是超洁净钢的代表,也是钢铁企业线材水平的标志。
目前,国内的钢帘线生产厂家多使用进口盘条,国内仅有部分大型企业可以生产少量的帘线钢。国内对帘线钢的需求超过30万吨,而国内供应量仅为20%,大部分依靠进口。因此,轮胎帘线钢用线材在我国有很大的发展空间。
为了大力发展我国的帘线钢生产,必须认真分析其生产中的技术难点,采取合适的解决措施。
第一,帘线钢成分允许波动范围小,有害杂质含量需严格限制。首先,碳含量对拔丝影响很大,需要进行精确的控制和调整。其次,P、S含量必须控制在0.001%以下;Al含量控制在0.005%以下;Cu、Cr、Ni等残余元素总量控制在0.2%以下。同时,总氧含量必须严格控制,因为钢中的非金属夹杂物,绝大多数为氧化物系。目前国外高品质帘线用钢的全氧含量一般都控制在小于20×10-6的水平。
与此相关,必须避免成分偏析。C、Mn偏析一般产生在连铸坯凝固过程中,对高碳钢来说,更容易在心部产生偏析,它会强烈推迟心部珠光体转变;如冷却速度较快,则形成心部马氏体,冷却速度较慢,则形成心部渗碳体。这两种组织都会导致线材在拉丝中断裂。为了避免偏析,可以采取以下措施:1)采用低过热度浇铸,缩短铸坯中心的柱状晶区长度,发展等轴晶区。2)采用合理的拉速。拉速过高,会推迟等轴晶的形核和长大,扩大柱状晶区。3)采用电磁搅拌技术。这可以促进柱状晶向等轴晶的转变。此外,电磁搅拌还有明显的细化晶粒作用。4)在凝固末端施加均匀外力,形成一定的压下量,可以大大减轻甚至消除中心偏析和疏松。
第二,必须严格控制夹杂物。夹杂物的大小和形态直接决定着考核帘线钢线材质量的一个最重要指标——拉拔断丝率。帘线钢中不允许含有不变形的Al2O3及TiN夹杂;对于普通强度级别(C=0.72%),要求脆性夹杂物尺寸<10μm,对于高强度级别(C=0.82%以上),要求脆性夹杂物尺寸<5μm。要使用Si-Mn作为终脱氧剂,而不能使用铝或含铝较高的合金进行脱氧。要采用低碱度、低Al2O3合成渣进行精炼。
第三,确保组织索氏体化。盘条金属组织索氏体化率要达到85%以上,晶粒度要达到6~11级;组织中不允许有马氏体、贝氏体组织出现,也不能有网状渗碳体。必须采用适当的冷却速度,以强制风冷来抑制先共析相的析出,同时使珠光体在较低的温度区形成,得到细小片层间距的珠光体—索氏体。
