北京科技大学王新华教授“高品质帘线钢非金属夹杂物控制技术”讲座

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1、高品质帘线钢非金属夹杂物控制技术王新华2010年1月1子午线轮胎安全性高，使用寿命长：轮胎在路面上滚动时，周向变形小，相对滑移小；轮胎接地面积增大，胎面耐磨性强，行驶里程可比普通斜交轮胎多30％；使无内胎成为可能，减少爆胎。节能（滚动阻力小，耗油低）：滚动阻力比普通斜线胎低15~20％；可提高行驶速度；可降低油耗5%-12%。承载能力大：比斜线轮胎承载能力高10%以上。减震性能好：胎体径向（垂直于地面方向）变形大，可以缓和不平路面的冲击；降低车辆受冲击损坏的可能性，有助于延长车辆的使用寿命。2子午线轮胎用帘线钢是钢材中“极品”，生产难度非常大。帘线直径仅为0.15~0.38m

2、m，由5mm圆钢冷拉至而成，在冷拉和绞线合股过程极易发生断丝；为了防止断丝，钢中非金属夹杂物必须为钢热轧过程能够良好变形的塑性夹杂物，且径向尺寸须小于4m；与汽车板、DI罐薄板等，同属于生产难度大、技术含量高、附加值大的典型代表钢种。3帘线断丝4夹杂物变形指数：变形指数；i：轧制后夹杂物伸长率；b：轧制后夹杂物长度;a:轧制后夹杂物宽度;s：轧制后钢材的变形率;A0：轧制前铸坯的截面积;A1：轧制后铸坯的截面积。I.Malkiew,etal,JISI,1963,201(1);p33-38.5钢材延伸方向＝0.5～1.0＝0.03～0.5＝0S.Rudnik,e

3、tal,JISI,1966,204(4);p374-376.6不变形夹杂物Al2O3；SiO2；尖晶石类(MgOAl2O3)；TiN；稀土氧、硫化物高CaO或Al2O3含量的硅酸盐、钙铝酸盐等。高熔点夹杂物7帘线钢中夹杂物控制范围（塑性夹杂物）Al2O3：12-25%；CaO/SiO2=0.6左右；钙斜长石(CaOAl2O32SiO2)与磷石英和假硅灰石(CaOSiO2)周边区。8帘线钢中夹杂物控制范围（塑性夹杂物）Al2O3：0－30%；CaO/SiO2=1左右；锰铝榴石(3MnOAl2O33SiO2)周边区。9技术路线为将钢中夹杂物近乎全部控制在目标成分区域内

4、，必须采用渣-钢精炼工艺方法；通过渣-钢间反应对钢液[Al]、[O]、[Ca]、[Mg]等进行控制，进而再通过钢液[Al]、[O]、[Ca]、[Mg]等对夹杂物进行稳定控制。10一、实验室研究国外帘线钢生产水平最高的钢厂为神户製鋼、浦项钢铁、SaarstahlAG公司等，对关键工艺技术均严加保密；对帘线钢夹杂物塑性化技术的报道，主要为少数热力学分析讨论和简要工艺研究报告：塑性夹杂物成分控制范围；炉外精炼采用低碱度炉渣；钢液[Al]s含量进行严格控制等；缺少对夹杂物塑性化影响因素的定量分析和工艺细节。111、夹杂物塑性化控制热力学研究与塑性夹杂物（成分区域）平衡的钢液成分范围（

5、[Al]、[O]、[Ca]等）；与该钢液成分范围平衡的炉渣成分；提出合理的脱氧、渣-钢精炼工艺。12塑性夹杂物成分区域相关组元活度数据aMnOaAl2O3aSiO2HirokiOhtaandHideakiSuito.MetallurgicalandMaterialsTransactionsB,1996,27B(4):263~27013塑性夹杂物成分区域相关组元活度数据aSiO2aAl2O3aCaOHirokiOhtaandHideakiSuito.MetallurgicalandMaterialsTransactionsB,1996,27B(4):263~270陈家祥，炼钢常

6、用图表数据手册.北京:冶金工业出版社，199814MnO-Al2O3-SiO2系三元活度图数据库15CaO-Al2O3-SiO2系三元活度图数据库16与塑性夹杂物区平衡的钢液[Al]含量17与塑性夹杂物区平衡的钢液a[O]18钢液中a[O]与[Al]的关系19夹杂物Al2O3含量与钢液[Al]含量的关系20CaO-Al2O3-SiO2夹杂物系平衡的[Al]含量21CaO-Al2O3-SiO2夹杂物系平衡的a[O]22夹杂物Al2O3含量与钢液[Al]含量关系23夹杂物CaO/SiO2与钢液[Al]含量关系24夹杂物中CaO/SiO2比与钢液a[O]的关系25炉渣Al2O3含量

7、对钢液[Al]含量的影响26炉渣碱度CaO/SiO2对a[O]的影响27真空处理对钢液[Al]的影响282、渣-钢-夹杂物反应实验室研究Si-Mo电阻炉最高温度1800℃10cm恒温带PID控制（±2℃）MgO坩埚(Φ54mm）1kg钢水200g炉渣29实验步骤Ar保护气氛;将金属和炉渣原料加入坩埚;开始加热，金属和炉渣熔化，温度升至1600℃；加入金属Si，用石英棒搅拌钢水1min，每5min抽取钢水试样；40min左右时测定钢液a[O]；将坩埚由炉内快速取出，急冷。30研究结果钢水化学成分范围（wt