钢帘线的发展和生产工艺现状简介 钢帘线是橡胶骨架材料中发展最为广阔的产品，也是在金属制品中生产难度最大的 产品国际合成纤维标准化局在标准中对钢帘线的定义是：“由两根或两根以上钢丝组 成的，或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构钢帘线钢帘线是随子午线轮胎的发展而发展的，而子午线轮胎又是汽车工业和高 速公路的伴生物传统的斜交胎是用纤维（如聚酯帘线、尼龙帘线）作为骨架材料的，而新型的子午 线轮胎则选用钢帘线作为骨架材料，按其结构可分为全钢子午线轮胎和半钢子午线轮 胎，前者的带束层和胎体全部采用钢帘线作为骨架材料，后者的带束层用钢帘线、胎体 用纤维作为骨架材料轿车、轻型卡车一般采用半钢子午线轮胎，载重型卡车、工程机 械车采用全钢子午线轮胎钢帘线材质 钢帘线钢帘线是用优质高碳钢制成的表面镀有黄铜、且具有特殊用途的细规格钢 丝股或绳主要用于轿车轮胎，轻型卡车轮胎、载重型卡车轮胎、工程机械车轮胎和飞 机轮胎及其它橡胶制品骨架材料采用钢帘线作为增强材料所制作的子午线轮胎具有使 用寿命长、行驶速度快、耐穿刺、弹性好、安全舒适、节约燃料等优点子午线轮胎是 当今轮胎工业的发展方向生产设备介绍 钢帘线粗、中拉为直进式拉丝机，采用交流电变频调速，卷筒和模具采用水冷却， 粗拉机拉拔速度高达15m/s，中拉机拉拔速度高达18m/s,生产效率高，钢丝性能稳定。
中丝热处理采用等温铅淬火，马弗炉和铅缸均采用燃气加热，该生产线热效率高， 钢丝获得的金相组织为均匀一致的索氏体组织，钢丝性能稳定，便于进一步拉拔钢丝的电镀采用热扩散电镀，将钢丝的热处理和热扩散电镀黄铜结合起来，马弗炉、 铅缸和热扩散沸腾炉均采用燃气式加热电镀作业线，先采用焦磷酸预镀铜，再采用硫 酸盐镀铜，然后在硫酸盐镀锌，最 钢帘线后再用沸腾炉粒子加热法进行金相热扩散， 让锌原子扩散到铜原子中，形成a相黄铜，每根钢丝单流单独控制，钢丝的机械和镀层 质量均匀一致，稳定可靠单丝拉拔采用滑动式水箱拉丝机，采用交流电机变频调速，拉拔道次为 25，最大拉 拔速度25m/s，收线衡张力，生产效率高捻股机为双捻机，采用交流电机变频调速，链式摩擦，便于钢丝和股的张力控制， 保证了捻制质量的稳定钢丝帘线，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①0.38mm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 ①0.22mm左右，只有武钢、兴澄特钢等少数几家试拉①0.175mm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①0.15mm没有问题而日本神户则可以拉到①0.08mm 以下，①0.08mm,这是一个非常可怕的数字我们人类的头发一般直径在①0.18mm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类口级，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①0.15mm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①0.15mm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°C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3C,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 ①5.5mm盘条拉成①0.38mm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①0.2mm以下，脆性夹杂物必须控制在5卩以下一、 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A12O3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—A12O3三元系杂，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uo-snou- 3-qBE」oopuI)oX2PU_帘线钢铝含量要低，浸入式水口用什么材质的？ 镁碳材质渣中A12O3含量和碱度对［Al］的影响渣中以及夹杂物中的A12O3含量之间的关系亠 ％) U0 一 S 二uu- U 二 ualuoo6—<在生产钢帘线时，塑性夹杂和脆性夹杂一般控制多大合适？？在光镜下观察，塑性夹杂宽度 5微米以下，脆性夹杂3微米以下 我有一个大胆的想法，为什么不用高铝钢拉钢帘线呢？如果铝含量高，钢液中氧的 活度低，钢液比铝镇静钢纯净由于三氧化二铝是脆性夹杂，对钢帘线拉拔和捻股过程中都很致命，会造成断丝， 因此必须控制钢中酸溶铝含量。
通过热力学计算可以得出，当钢中酸溶铝含量达到6ppm以上时，就会生成三氧化 二铝夹杂现在国内能过硅锰脱氧，也能把总氧降到很低的水平，大概能达到十几个 ppm帘线钢的夹杂物总量，要控制在多少以内？目前，国内夹杂物的统计主要以金相统计和大量电解为主对于帘线钢盘条，一般 采用的是金相统计的方法一般认为帘线钢盘条中夹杂物（硫化锰除外）要控制在当量 直径3个/mm2以下对于钢帘线钢，可采用纯净钢操作规程以去除外来夹杂物原生夹杂物的控制对钢帘线 钢的性能极为重要，因为这种夹杂物会损害钢帘线钢的疲劳性能在钢帘线的研究开发 过程中，对断丝断裂面上出现的夹杂物进行了观察和分析，结果破碎的硬质A12O3为主 的夹杂物象 Al2O3 型不变形夹杂物，在加工过程中会导致断丝，在数量上必须非常少为适 应上述要求，在冶炼成分上控制相当严格一是钢中氧含量要低（要求V 20x10-6 ）； 二是Alsol/Altot§至少大于等于0.95）；三是夹杂物变形处理以变为易变形的夹杂物 上述要点只有在精选原料、严格的冶炼和有效的精炼，包括真空脱气等工艺方能满足 其次，在浇铸过程中，钢水不能受到污染］这种污染主要来自空气氧化和外来夹杂的 混入，后者包括耐火材料的熔损和保护渣的卷入。
因此，在浇铸过程中采取如下措施：（1） 防止钢包渣进入中间包（采取大包下渣自动检测技术）；（2） 采取优质引流砂（自开率要大于 98%）；(3) 采取长水口和浸入式水口进行保护浇铸；(4) 防止吸入空气；(5) 防止中间包覆盖剂和中包耐火材料污染钢水；(6) 采取带垂直段的弧形连铸机，降低拉速以利夹杂物上浮；(7) 采取合适水口结构，防止结晶器内钢水卷渣厂名 工艺流程德国萨尔 高炉—铁水预处理—LDfRHfTN喷粉fCC(125mmxl25mm、 140mmxl40mm,EMS )德国鲁尔奥特 BOF—LF+VD—CC (6 流，130mmx130mm,M-EMS,强制冷却) 英国乔冶敦 EAF—LF—CC(6流，120mmx120mm,强制冷却) 英国萨斯特 BOF—RH—CC(6 流，150mmx150mm,S-EMS,F-EMS 强制冷却) 日本神户铁水预处理—转炉—钢包精炼—RH—CC(2流,300mmx430mm) 宝钢 铁水预处理—LD (300t)—LF—RH—模铸 武钢 LD(lOOt) —LF—VD—LF—CC(5 流，200mmx200mm,M-EMS) 鞍钢 铁水预处理—LD(150t)—钢包精炼(合成潭洗、喷粉、吹氩)—模铸 青钢铁水预处理—转炉—LF—CC(150mmxl50mm) 除了碳的偏析外，帘线钢还要注意硫磷的偏析。
铸坯的质量在很大程度上为〔％S〕所左右，减少铁水中〔S〕是发展连铸所需，但 由于炼钢脱硫能力有限，不能达到洁净钢的生产水平，高炉脱硫，成本高，经济上不划 算，所以铁水预处理成为炼钢生产的一个重要环节随着炼钢生产节奏的加快，脱磷， 脱硅也成为铁水预处理的一部分，其目的是为炼钢提供优质钢水，实现少渣炼钢 铁水预处理的目的是减少钢中有害元素P、S含量，通过向铁水添加熔剂进行脱硅、脱 磷和脱硫处理例如在铁水沟流槽处添加烧结矿和石灰进行脱硅处理；向铁水罐喷吹苏 打进行脱磷、脱硫处理；向铁水罐吹氧、加入铁矿或氧化铁皮、石灰和萤石进行脱硅、 脱磷和脱硫处理通过三脱处理使入炉铁水的硅、硫和磷含量下降铁水脱硫方法很多， 如德国采用的脱硫方法中较为成熟的有两种：莱茵搅拌法和KR搅拌法目前广泛采用 喷吹(CaO+CaC2+Mg)法，可使转炉铁水SV0.01% 转炉提高洁净度的炼钢技术(1)转炉用钢铁料，日本用三脱铁水在转炉中进行少渣吹 炼；(2)复吹工艺；(3)挡渣出钢，用挡渣球、挡渣锥、气动挡渣器；( 4)炉渣变 质，转炉出钢或钢包顶渣中加炉渣改质剂，还原FeO并调整顶渣成分；(5)防止增氮 氧气转炉适合于冶炼低碳钢，但也能冶炼中高碳钢。
目前国内冶炼高碳钢主要有两种方 式［25］：(1)高拉碳补吹法生产硬线钢一般使用100%铁水，或者铁水+专门废钢(残余元素Cu、Ni、Cr少)吹 炼前期倒炉倒渣(去磷)，吹炼到钢中碳含量在1.00%-1.20%时倒炉测温、取样，然后 根据温度、成分进行补吹，再倒炉测温、取样，视情况出钢或补吹此方法优点是增碳 量小，碳粉加入量少；钢中氧含量低缺点是前期倒炉倒渣，温度损失大；增碳量难以 控制，造成成品碳含量波动大；温度控制较低，渣中FeO含量低，不利于之后精炼处理 采用此法生产高碳钢的关键是高拉碳时，钢水中S、PV0.01%2）低拉碳增碳法 吹炼前期倒炉倒渣，然后将钢中碳一次拉到 0.07%-0.15%，出钢时加碳粉增碳此方法 优点是温度控制较高，渣中FeO含量高，利于脱P；倒炉次数少，冶炼周期短；钢水终 点温度高，有利于炉后精炼处理缺点是增碳量大，必须保证碳粉的收得率；成品碳按 钢种成分中下限控制，否则碳高了炉后不能处理；钢中氧含量高。