提高炼钢厂帘线钢命中率生产实践

彭新才，王旭冀

（湖南华菱湘钢炼钢厂，湖南 湘潭 411101）

钢帘线又称钢丝帘线，作为橡胶骨架材料，主要用于轮胎子午线增强用骨架，具有强度高、韧性好的特点，其成品丝直径最小可以达到0.15mm，要求优质的高碳低合金线材才能满足如此高的要求，这就对炼钢工艺提出了近乎苛刻的要求。湘钢炼钢厂原有工艺复杂，操作难度大，生产过程不稳定，炼钢命中率偏低，生产次数增多，严重影响交货期。

通过与高等院校合作，采取一系列措施，提高了帘线钢的命中率。

1 原因分析

统计我厂近一年帘线钢各原因改判如下。

表1 帘线钢改判原因占比，%

从表1得知，我厂帘线钢改判原因主要为精炼工艺操作波动，其次为气体氮高，再次为铸坯质量超标。

1.1 生产工艺

近年来，国内厂家陆续进行了帘线用钢的开发与研制[1-4]，湘钢炼钢厂原工艺流程：高炉铁水-铁水预处理-80t转炉-CAS-80t LF-VD（抽真空）-连铸（150×150mm），对比国内及国外钢厂工艺见表2。

表2 各厂工艺情况对比

此工艺流程具有生产节奏长，工艺复杂，各工序间配合程度高，尤其是抽真空工艺对岗位的操作，钢包的盛钢量，顶渣的粘稠度都提出了极高的要求。

1.2 钢中氮

从表2对比可知，湘钢帘线钢有真空处理，但是氮含量的控制仍然较高。对转炉出钢后各道工序钢水进行取样分析N元素，经过近期数据分析影响铸坯中[N]含量的主要来源：（1）合金、增碳剂带入；（2）LF炉电弧增氮；（3）二次氧化增氮。所占比例如下图：

图1 各因子对钢中的N含量的影响

从图1中看出：增碳剂涨氮占比最大，其次为二次氧化，LF电弧增氮，合金涨氮所占比例较少；对合金中氮含量进行检验分析，如下表3。

表3 合金中氮含量

由合金加入导致的增氮量的贡献：增碳剂＞金属锰＞高纯硅，因此需引进低氮增碳剂。

1.3 夹杂物塑性

从不同连铸坯上随机选取若干试样制成金相样，用EDS电子探针检测钢中的化学成份及夹杂物形状后，再用Fact-sage热力学软件对相关体系进行三元相图绘制并标注，来研究铸坯中夹杂物组成、形态和化学成份的影响。

从图2中得知，以1500℃为低熔点区域，处在低熔点塑性区的夹杂物比例仅为34%。高熔点的夹杂物中Al2O3含量高，为控制夹杂物在低熔点塑像化区，夹杂物中Al2O3含量应控制在5%～25%。同时对比国内钢厂精炼工艺得知，我厂萤石加入量偏大（最高达300Kg每炉)，渣系粘度小，埋弧效果差，导致电弧对包衬侵蚀辐射，而且增氮严重。

图2 氧化性夹杂在三元相图中的分布

1.4 铸坯质量

帘线钢碳含量达0.80%，容易发生碳偏析，过高的碳偏析意味着材料的硬度分布不均匀，在周期性形变过程中成为裂纹源[5]。我厂偏析值要求不大于1.10，但仍存在部分流次超标。

帘线钢对铸坯表面质量要求严格，不能够存在凹坑、针眼、结疤、小夹杂物和裂纹。由原材料坯料表面夹渣等缺陷，在轧制过程容易形成异物压入，使盘条在放线架或机械剥壳阶段或粗拉时断裂。

2 措施及验证效果

为了提高帘线钢的命中率，从控制钢水氮含量、调整精炼操作工艺和优化连铸工艺参数3个方面着手进行改善。

2.1 降低气体氮

取湘钢现有碳粉送煤科院检测，结果如下表4。

表4 碳粉检验结果

从表4中看出，石油焦在三种碳粉中氮含量最高，类石墨碳粉最低。把石油焦碳粉替换成类石墨碳粉，统计钢种氮含量变化如图3。

图3 增碳剂改变前后氮含量

2.2 夹杂物塑性化

通过对炉渣成分的调整，有效的将夹杂物调整成为延展性高的塑性夹杂物。通过降低精炼萤石的使用量，由原来的300Kg每炉减少到100Kg来减少耐材侵蚀；延长VD软吹时间，由原来的30分钟调整为35分钟；稳定帘线钢包炉渣系，并将钢包炉的顶渣的碱度由原来的0.8～1.0调整为0.65～0.9等措施，夹杂物的颗粒明显变小，且处在低熔点塑性区的夹杂物比例提高到85%。

2.3 铸坯质量攻关

2.3.1 过热度控制

帘线钢属于高碳钢，铸坯凝固时体积收缩较大，当钢水过热度太高，铸坯内柱状晶粒发达，容易产生中心疏松、内裂和缩孔，所以适当降低浇注过热度(ΔT≤30℃)，减少柱状晶区、使等轴晶区发达，均匀坯心成份，进一步减少中心偏析、裂纹和疏松等低倍缺陷。

2.3.2 铸坯拉速控制

连铸拉速越高，铸坯在结晶器内停留时间越短，钢液凝固速度就会降低，导致铸坯液芯变长，延缓了等轴晶的形核、长大，扩大了柱状晶区，容易形成凝固搭桥，造成中心偏析。拉速越慢，结晶器振频越小，振痕就会越深，在振痕处易形成成分偏析及裂纹。

因此，通过不断摸索试验，根据我厂4#铸机的浇注条件，为更好的控制中心偏析，帘线钢拉速控制在2.3～2.4m/min为宜。

2.3.3 二冷水温水量控制

增加二冷水量，有利于减轻中心偏析，但不同二冷水温对中心偏析影响较大，连铸二冷水的水温度为：28～30℃，但是夏天二冷水温达到33摄氏度。铸坯在二次冷却过程，当处于正常拉速2.2～2.4 m/min时，为满足冶金准则的情况良好，根据铸坯过拉矫机的温度，采用人工增大冷水水量，确保在矫直区域铸坯的表面中心温度为900～930℃。

规范连铸过热度、拉速和根据二冷水温调整水量等措施，帘线钢铸坯中心碳偏析平均值由原来的1.078下降为1.045，且无铸坯单流次超标。

2.3.4 表面质量

更换性能合适的保护渣，目前炼钢厂生产帘线钢使用日建大中保护渣替代龙城保护渣，实验效果较好，铸坯表面无明显的渣沟、渣坑等缺陷；采用修磨方式，对铸坯有缺陷的部位和切割渣进行清理干净。

2.4 生产工艺优化

通过采取降低钢中氮含量、优化及稳定精炼渣系，成功缩短工艺流程，将VD抽真空工艺优化为仅软吹，具体如下：高炉铁水-铁水预处理-80t转炉-CAS-80t LF-VD（仅软吹）-连铸（150×150mm），简化了生产流程，解决了生产工艺复杂致生产波动情况。

3 结论

（1）炼钢厂帘线钢命中率低的原因为精炼工艺操作波动，气体氮高，铸坯质量超标；

（2）采取引进低氮增碳剂降低钢中氮含量、减少萤石的用量及稳定精炼渣系成功缩短工艺流程，解决了生产工艺复杂致生产波动情况；

（3）控制好钢水的过热度、拉速，并根据二冷水温调整水量，采用合适的保护渣和铸坯修磨方式，提高了铸坯合格率。

（4）通过以上措施，使炼钢厂帘线钢命中率由82%提高到98%。