夹杂物对钢帘线断丝的影响 钢帘线冶炼中夹杂物的控制

一、夹杂物对钢帘线断丝的影响

钢帘线是线材制品中的极品，被称为“皇冠上的明珠”。因为钢帘线用钢要被拉至0.15mm~0.38mm丝并制成绳，拉拔成细丝100km不允许断头，所以钢帘线所有生产工序都有较严格的要求，其中对夹杂物的控制最为关键，钢帘线在冷拔和捻股过程中发生断丝，最主要的原因之一是钢中存在硬而不变形的脆性夹杂物。实验表明，夹杂物大于被加工钢丝直径2%就会导致钢丝在冷拉和合股过程中脆性断裂。钢帘线断丝的主要原因有以下几点：

1、原辅材料有害元素的影响

原辅材料是保证帘线钢质量的前提，入炉铁水、废钢、添加的渣料、合金料等均需要对有害元素进行控制。钢帘线用钢除C，Si，Mn按规定成分控制以外，其它各元素更要严格控制，否则就会导致断丝，如Cu含量超标会引起“红脆”等，电炉加入40%废钢，带入的Cu元素不能在后道工艺中去除，必须使用优质废钢。Ti元素在钢中危害也很大，与N元素在凝固过程中形成小尺寸、带棱角的、硬脆的TiN夹杂，即钛夹杂。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。Al是强脱氧元素，钢液脱氧过程中一旦析出A12O3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10μm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）×10-6，材料疲劳断口上仍然发现直径为10μm~20μm的A12O3颗粒。另外，钢中A1元素还会与渣中的TiO2发生反应：4[A1] 3（TiO2）=3[Ti] 2（A12O3），使渣中的氧化钛被还原后进人钢液中，不利于Ti元素的去除。

2、全氧含量的影响

全氧的控制是冶炼钢帘线用钢的一项非常重要的工作。全氧含量高夹杂物数量高后，无论夹杂成分控制的多好，都会导致断丝。

3、偏析的影响

高碳钢偏析也是影响断丝的一个重要因素，偏析高对轧钢组织控制带来不良影响；同时使夹杂物的分布不均，产生断丝。钢帘线用钢盘条偏析评级≤2级，应达到标准。

4、气体含量的影响

气体对钢帘线断丝的影响主要是H和N的含量。

5、夹杂物的影响

夹杂物是影响断丝的主要原因，特别是A12O3夹杂。

二、钢帘线冶炼中夹杂物的控制

严格控制夹杂物具体措施有：

1、精炼渣控制

夹杂物形态控制主要依靠精炼渣来实现，夹杂物受很多因素制约如原材料、合金、耐火材料、冶炼设备、冶炼工艺等。可以从钢丝断口形貌、断丝入手借助电子探针和图形仪分析夹杂物。同时对LF精炼夹杂物进行有限控制，用电解和金相分析铸坯中的夹杂物可以有效的减少夹杂物对质量的影响。

2、总氧含量及夹杂物尺寸、数量控制

国际上钢帘线用钢最常用标准是皮拉利标准，对夹杂物的要求钢中总氧含量≤30×10-6；另外，实验表明夹杂物大于被加工钢丝直径2%就会导致钢丝在冷拉和合股过程中脆性断裂。为此，夹杂物最大尺寸，一般要求＜φ15μm，更细的丝及高强度帘线要求夹杂物直径小于钢直径的2%。另外夹杂物数量根据不同强度级别、不同钢丝直径的要求，一般要控制在1000个/cm2以下。

3、Al2O3的控制

钢中不允许纯Al2O3夹杂存在，严格控制钢中Al，所有合金原料中不允许含Al，同时要控制渣中碱度（CaO/SiO2）。当碱度≤1.0时，渣中Al2O3≤15%可以实现Al的微量控制，即能满足夹杂物中Al2O3控制在20%左右。