帘线钢夹杂物塑性化控制实验室研究

22 2010 年第 33 卷第 1 期 帘线钢夹杂物塑性化控制 实验室 研究 陈 亮，曾建华，陈天明 ，周 伟 （攀钢 集团 研究院 有限公司 ） 摘 要： 根据热力学计算， 渣系 的 碱度为 量 10% 25%时 夹杂物控制在塑性区域 。实验室试验表明，夹杂物中（ ，钢中 低于 610 6；当 精炼渣碱度为 量为 0 10%， 能 实现钢中夹杂物塑性化控制。 关键词： 帘线钢；夹杂物；塑性化控制 0 引言 帘线钢是优质硬线钢的精品，是商品用钢中 强度最高的钢。帘线钢对冶炼 有 特殊的要求，加工出很细的钢丝后还要绞合成股，在拉丝和合股过程中几乎不允许断丝 ，如： 钢帘线，有的成品厂要求在拉拔 200 内不允许断丝；有的成品厂则要求拉拔 1 t 帘线钢过程中断丝不超过 4次。总之，对帘线钢的质量和性能要求十分苛刻。因而，对钢中夹杂物要求十分严格，而且氮含量必须尽可能地低，对夹杂物的大小、形状和可变形性也提出了很高的要求。 有文献指出精炼过程中钢 中小于 310渣 碱度应控制在 1.0，低于 8%1 笔者 在实 验室进行了帘线钢非金属夹杂物塑性化控制试验研究，取得了较好效果。 1 热力学计算 为了确定夹杂物的控制范围，对夹杂物进行了热力学计算 ， 采用的帘线钢 要 化学成分见表 14，计算时取 C= 温度 1 823 K。 鉴 于溅渣护炉技术的应用和钢包衬等耐火材料含有 此夹杂物中一般含有一定量的 本计算中 量固定为 6。 表 1 要 化学成分要求 % C n P S r 于高碳硅锰脱氧钢，一般认为钢中主要存在两类非金属硅酸盐夹杂物，即 、。 为一次脱氧产物， 利用 力学计算软件中相图计算模块，计算在 元夹杂物区域熔点低于 1 200 区域 ，如图 1 中深色所示，其成分范围是 28% 53%、 5% 22%、 8% 57%。随着精炼的进行， 夹杂物逐渐减少， 钢中 TO不断 降低，此时帘线钢中存在的主要是 元系夹杂物。图2 为 算的 元系相图。由图 2 可以看出，在 元系夹杂物中，与磷石英和假硅灰石（ 邻的周边 图 1 钢 技 术 23 图 2 低熔点 区（区域 1 和区域 2 ）及钙斜长石（ 有良好的变形能力。 在钢帘线的生产中，当夹杂物成分落在区域 1 时，平衡计算钢液中 w 0410wO 50101010图 3； 当夹杂物成分落在区域 2 时，平衡计算钢液中 w2010wO3)和低碱度 (2)两类。研究发现，低碱度渣更能控制 夹杂物塑性化 3。 因此 在低碱度范围内进行 试验 ，试验中 别 按 制， 量分别按 5%， 7%， 10%， 15%控制 ，见表 2。 试验结果 及 分析 夹杂物组成 试 验室 研究 结果 见 图 5、 6， 可以看出，夹杂物夹杂物基本都处于低熔点区，熔点在 1 400 左右，为钙斜长石 24 2010 年第 33 卷第 1 期 ( 表 2 试验中精炼渣的组成设计 方案 碱度 w（ (邻的周边低熔点区，其成分范围为 75%、 40%、%55%。 表明，当精炼渣 10%时，夹杂物塑性化控制效果较好 。 图 7 显示夹杂物 ，夹杂物 大部分已经不在该低熔点区。 即 要实现夹杂物的塑性控制，碱度应控制在 图 5 图 6 夹杂物中 量的影响 图 8 为精炼渣碱度 ，钢中 夹杂物中 量的变化关系。从图 8 可以看出，钢液 量对夹杂物中 量影响非常显著， 图 7 夹杂物中的 量随着钢中酸溶铝的增加而增加。要使 夹杂物中 量 处于塑性变形区域， 应低于 610 6。 碱度 0 . 8 1 . 2 0 10 20 30 40 50 60 70 0 . 0 0 0 3 0 . 0 0 0 4 0 . 0 0 0 5 0 . 0 0 0 6 0 . 0 0 0 7 0 . 0 0 0 8 0 . 0 0 0 9 W ( A l s) /% 夹杂物图 8 钢液 夹杂物（ （ 。可以看到，两者之间存在明显的变化关系。当钢液中 活度（浓度）增加时，夹杂物的（ 。如果要将夹杂物的（ 生成塑性非金属夹杂物，钢液的 量必须控制在 610 6 以内。 炼渣 量与夹杂物 量的关系 图 10 是精炼渣碱度为 围内，精炼渣中 量与夹杂物中 量的关系。由 钢 技 术 25 图 10 可见，夹杂物中 量随精炼渣中 夹杂物中 10% 25%的 度 0. 8 1. 2 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 0 . 0 0 0 3 0 . 0 0 0 4 0 . 0 0 0 5 0 . 0 0 0 6 0 . 0 0 0 7 0 . 0 0 0 8 0 . 0 0 0 9 w ( Al s ) /% （ 钢液 中夹杂物 (含量对应的渣中 % 10%。 图 10 表明，对于 非金属夹杂物，当精炼渣 w(w( ，随精炼渣碱度的增加，夹杂物 量随精炼渣 生成塑性夹杂物出发，精炼渣碱度应控制在 中的 5%。 在理想状态下 ，当钢、渣和夹杂物处于 理想 热力学平衡状态时，渣的成分与夹杂物成分趋于一致 。 从该图可见，在炼钢过程中，钢、渣和夹杂 物间 理想的 热力学平衡是很难达到的。 3 结论 1） 热力学计算表明， 0510152025303540450 5 10 15 20精炼渣中 O 3 含量 /%夹杂物中碱度 0 . 8碱度 1 . 2图 10 精炼渣中 控制的塑性区域，夹杂物的 值在 10% 25%。此时与脱氧反应平衡的 10 6 10 6，与 aO为 30 10 610 6。 2） 实验室结果表明： 在低碱度 夹杂物的（ 。 于 10%时，可以使钢液中的 10 6，此时夹杂物控制在 塑性变形区域 。 3）精炼渣 碱度为 010%时，钢中形成了以硅铝酸盐和硅锰酸盐为主的可塑性夹杂物 ， 具有良好的塑性变形能力。 参考文献 1 u et 2009， 44（ 3） ：40 44. (赵中福 ， 余新河 ， 洪军 ， 等 J2009， 44（ 3） ： 40 44.) 2 et in . 005,17(4):26 29. (卓晓军，王立峰，王新华 ， 等 夹杂物成分的控制 J2005,17(4)： 26 29.) 3 i et of o.1 /2001： 662 665. (李小明，赵继宇，易卫东 ， 等 C/国钢铁年会