北京科技大學(xué)王新華教授“高品質(zhì)簾線鋼非金屬夾雜物控制技術(shù)”講座

1、1 高品質(zhì)簾線鋼非金屬夾雜物高品質(zhì)簾線鋼非金屬夾雜物控制技術(shù)控制技術(shù)王新華王新華2010年年1月月2子午線輪胎子午線輪胎安全性高，使用壽命長：安全性高，使用壽命長：v輪胎在路面上滾動時，周向變形小，相輪胎在路面上滾動時，周向變形小，相對滑移??；對滑移小；v輪胎接地面積增大，胎面耐磨性強(qiáng)，行輪胎接地面積增大，胎面耐磨性強(qiáng)，行駛里程可比普通斜交輪胎多駛里程可比普通斜交輪胎多30；v使無內(nèi)胎成為可能，減少爆胎。使無內(nèi)胎成為可能，減少爆胎。節(jié)能（滾動阻力小，耗油低）：節(jié)能（滾動阻力小，耗油低）：v滾動阻力比普通斜線胎低滾動阻力比普通斜線胎低1520；v可提高行駛速度；可提高行駛速度；v可降低油耗可降低

2、油耗5%-12%。 承載能力大：承載能力大：v比斜線輪胎承載能力高比斜線輪胎承載能力高10%以上。以上。減震性能好：減震性能好：v胎體徑向（垂直于地面方向）變形大，胎體徑向（垂直于地面方向）變形大，可以緩和不平路面的沖擊；可以緩和不平路面的沖擊；v降低車輛受沖擊損壞的可能性，有助于降低車輛受沖擊損壞的可能性，有助于延長車輛的使用壽命。延長車輛的使用壽命。 3子午線輪胎用簾線鋼是鋼材中子午線輪胎用簾線鋼是鋼材中“極品極品”，生產(chǎn)難度非常大。，生產(chǎn)難度非常大。v簾線直徑僅為簾線直徑僅為0.150.38mm，由，由 5mm圓鋼冷拉至而成，在冷圓鋼冷拉至而成，在冷拉和絞線合股過程極易發(fā)生斷絲；拉和絞線

3、合股過程極易發(fā)生斷絲；v為了防止斷絲，鋼中非金屬夾雜物必須為鋼熱軋過程能夠良好變形的為了防止斷絲，鋼中非金屬夾雜物必須為鋼熱軋過程能夠良好變形的塑性夾雜物，且徑向尺寸須小于塑性夾雜物，且徑向尺寸須小于4 m；v與汽車板、與汽車板、DI罐薄板等，同屬于生產(chǎn)難度大、技術(shù)含量高、附加值罐薄板等，同屬于生產(chǎn)難度大、技術(shù)含量高、附加值大的典型代表鋼種。大的典型代表鋼種。4簾線斷絲簾線斷絲5夾雜物變形指數(shù)夾雜物變形指數(shù)lnhln32si ablnlni 1osAAln23lnh23 ：變形指數(shù)；：變形指數(shù)； i i：軋制后夾雜物伸長率；：軋制后夾雜物伸長率；b b：軋制后夾雜物長度：軋制后夾雜物長度; ;

4、a: a: 軋制后夾雜物寬度軋制后夾雜物寬度; ; s s：軋制后鋼材的變形率：軋制后鋼材的變形率; ;A A0 0：軋制前鑄坯的截面積：軋制前鑄坯的截面積; ;A A1 1：軋制后鑄坯的截面積。：軋制后鑄坯的截面積。I. Malkiew, et al, JISI, 1963, 201(1); p33-38.6鋼材延伸方向鋼材延伸方向 0.51.0 0.030.5 0S. Rudnik, et al, JISI, 1966, 204(4); p374-376.7不變形夾雜物不變形夾雜物vAl2O3；vSiO2；v尖晶石類尖晶石類(MgO Al2O3)；vTiN；v稀土氧、硫化物稀土氧、硫化物v

5、高高CaO或或Al2O3含量的硅酸鹽、鈣鋁酸鹽等。含量的硅酸鹽、鈣鋁酸鹽等。高熔點夾雜物高熔點夾雜物8簾線鋼中夾雜物控制范圍（塑性夾雜物）簾線鋼中夾雜物控制范圍（塑性夾雜物）vAl2O3：12-25%；vCaO/SiO2=0.6左右；左右；v鈣斜長石鈣斜長石(CaO Al2O3 2SiO2)與磷石與磷石 英和假硅灰英和假硅灰石石(CaO SiO2)周邊區(qū)。周邊區(qū)。9簾線鋼中夾雜物控制范圍（塑性夾雜物）簾線鋼中夾雜物控制范圍（塑性夾雜物）vAl2O3：030%；vCaO/SiO2=1左右；左右；v錳鋁榴石錳鋁榴石(3MnO Al2O3 3SiO2)周邊區(qū)。周邊區(qū)。10技術(shù)路線技術(shù)路線v為將鋼中夾

6、雜物近乎全部控制為將鋼中夾雜物近乎全部控制在目標(biāo)成分區(qū)域內(nèi)，必須采用在目標(biāo)成分區(qū)域內(nèi)，必須采用渣渣-鋼精煉工藝方法；鋼精煉工藝方法；v通過渣通過渣-鋼間反應(yīng)對鋼液鋼間反應(yīng)對鋼液Al、O、Ca、Mg等進(jìn)行控等進(jìn)行控制，進(jìn)而再通過鋼液制，進(jìn)而再通過鋼液Al、O、Ca、Mg等對夾雜等對夾雜物進(jìn)行穩(wěn)定控制。物進(jìn)行穩(wěn)定控制。11一、實驗室研究一、實驗室研究v國外簾線鋼生產(chǎn)水平最高的鋼廠為神國外簾線鋼生產(chǎn)水平最高的鋼廠為神戶製鋼、浦項鋼鐵、戶製鋼、浦項鋼鐵、Saarstahl AG公司等，對關(guān)鍵工藝技術(shù)均嚴(yán)加公司等，對關(guān)鍵工藝技術(shù)均嚴(yán)加保密；保密；v對簾線鋼夾雜物塑性化技術(shù)的報道，對簾線鋼夾雜物塑性化技術(shù)

7、的報道，主要為少數(shù)熱力學(xué)分析討論和簡要工主要為少數(shù)熱力學(xué)分析討論和簡要工藝研究報告：藝研究報告：v塑性夾雜物成分控制范圍；塑性夾雜物成分控制范圍；v爐外精煉采用低堿度爐渣；爐外精煉采用低堿度爐渣；v鋼液鋼液Als含量進(jìn)行嚴(yán)格控制等；含量進(jìn)行嚴(yán)格控制等；v缺少對夾雜物塑性化影響因素的定量缺少對夾雜物塑性化影響因素的定量分析和工藝細(xì)節(jié)。分析和工藝細(xì)節(jié)。121、夾雜物塑性化控制熱力學(xué)研究、夾雜物塑性化控制熱力學(xué)研究v與塑性夾雜物（成分區(qū)域）與塑性夾雜物（成分區(qū)域）平衡的鋼液成分范圍（平衡的鋼液成分范圍（Al、O、Ca等）；等）；v與該鋼液成分范圍平衡的爐與該鋼液成分范圍平衡的爐渣成分；渣成分；v提出

8、合理的脫氧、渣提出合理的脫氧、渣-鋼精煉鋼精煉工藝。工藝。13塑性夾雜物成分區(qū)域相關(guān)組元活度數(shù)據(jù)塑性夾雜物成分區(qū)域相關(guān)組元活度數(shù)據(jù)aMnOaAl2O3aSiO2Hiroki Ohta and Hideaki Suito. Metallurgical and Materials Transactions B, 1996, 27B(4): 26327014塑性夾雜物成分區(qū)域相關(guān)組元活度數(shù)據(jù)塑性夾雜物成分區(qū)域相關(guān)組元活度數(shù)據(jù)aSiO2aAl2O3aCaOHiroki Ohta and Hideaki Suito. Metallurgical and Materials Transactions B,

9、 1996, 27B(4): 263270陳家祥，煉鋼常用圖表數(shù)據(jù)手冊陳家祥，煉鋼常用圖表數(shù)據(jù)手冊. 北京北京:冶金工業(yè)出版社，冶金工業(yè)出版社，199815MnO-Al2O3-SiO2系三元活度圖數(shù)據(jù)庫系三元活度圖數(shù)據(jù)庫16CaO-Al2O3-SiO2系三元活度圖數(shù)據(jù)庫系三元活度圖數(shù)據(jù)庫17與塑性夾雜物區(qū)平衡的鋼液與塑性夾雜物區(qū)平衡的鋼液Al含量含量18與塑性夾雜物區(qū)平衡的鋼液與塑性夾雜物區(qū)平衡的鋼液aO19鋼液中鋼液中aO與與Al的關(guān)系的關(guān)系20夾雜物夾雜物Al2O3含量與鋼液含量與鋼液Al含量的關(guān)系含量的關(guān)系21CaO-Al2O3-SiO2夾雜物系平衡的夾雜物系平衡的Al含量含量22CaO

10、-Al2O3-SiO2夾雜物系平衡的夾雜物系平衡的aO23夾雜物夾雜物Al2O3含量與鋼液含量與鋼液Al含量關(guān)系含量關(guān)系24夾雜物夾雜物CaO/SiO2與鋼液與鋼液Al含量關(guān)系含量關(guān)系25夾雜物中夾雜物中CaO/SiO2比與鋼液比與鋼液aO的關(guān)系的關(guān)系26爐渣爐渣Al2O3含量對鋼液含量對鋼液Al含量的影響含量的影響27爐渣堿度爐渣堿度CaO/SiO2對對aO的影響的影響28真空處理對鋼液真空處理對鋼液Al的影響的影響COAlOAlCS3 2 3)(32292、渣、渣-鋼鋼-夾雜物反應(yīng)實驗室研究夾雜物反應(yīng)實驗室研究vSi-Mo電阻爐電阻爐v最高溫度最高溫度1800v10cm恒溫帶恒溫帶vPID

11、 控制（控制（2）vMgO坩堝坩堝 (54mm）v1 kg 鋼水鋼水v200g 爐渣爐渣30實驗步驟實驗步驟vAr保護(hù)氣氛保護(hù)氣氛;v將金屬和爐渣原料加入坩堝將金屬和爐渣原料加入坩堝;v開始加熱，金屬和爐渣熔化，開始加熱，金屬和爐渣熔化，溫度升至溫度升至1600；v加入金屬加入金屬 Si，用石英棒攪拌，用石英棒攪拌鋼水鋼水1 min，每，每5min抽取抽取鋼水試樣；鋼水試樣；v40min左右時測定鋼液左右時測定鋼液aO；v將坩堝由爐內(nèi)快速取出，急將坩堝由爐內(nèi)快速取出，急冷。冷。31研究結(jié)果研究結(jié)果C Si Mn P S 0.650.83 0.120.24 0.60.63 0.0080.01 0

12、.0090.012 Als Ca TO N 0.00020.0012 0.00020.0005 0.00140.008 0.0043 鋼水化學(xué)成分范圍（鋼水化學(xué)成分范圍（wt.%）爐渣化學(xué)成分范圍爐渣化學(xué)成分范圍 (wt.%)MgOMgO AlAl2 2O O3 3 SiOSiO2 2 CaOCaO 4.94.924.624.6 4.34.335.035.0 22.922.940.140.1 24.124.144.844.8 MnOMnO FeOFeO CaO/SiOCaO/SiO2 2 0.630.631.821.82 0.460.462.362.36 0.700.701.361.36 32

13、aO變化變化33鋼液鋼液Al含量的變化含量的變化34鋼中非金屬夾雜物的分類鋼中非金屬夾雜物的分類CaO-MgO-SiOCaO-MgO-SiO2 2- - AlAl2 2O O3 3系夾雜物系夾雜物; ;MnO-AlMnO-Al2 2O O3 3SiOSiO2 2 系夾雜物。系夾雜物。35MnO-Al2O3-SiO2 系夾雜物成分分布系夾雜物成分分布36夾雜物夾雜物Al2O3含量與鋼液含量與鋼液Al關(guān)系關(guān)系37鋼液鋼液Al與渣中與渣中Al2O3含量的關(guān)系含量的關(guān)系38夾雜物夾雜物Al2O3含量與爐渣含量與爐渣Al2O3含量之間的關(guān)系含量之間的關(guān)系39CaO-MgO-Al2O3-SiO2系夾雜物成分分布系夾雜物成分分布40CaO-MgO-Al2O3-SiO2系夾雜物成分分布系夾雜物成分分布41CaO-MgO-Al2O3-SiO2系夾雜物成分分布系夾雜物成分分布42CaO-MgO-Al2O3-SiO2系夾雜物成分分布系夾雜物成分分布43Al對夾雜物對夾雜物Al2O3含量影響含量影響44Al對夾雜物對夾雜物Al2O3含量影響含量影響45Al對夾雜物對夾雜物Al2O3含量影響含量影響46Al對夾雜物對夾雜物Al2O3含量影響含量影響47爐渣爐渣Al2O3含量對夾雜物含量對夾雜物Al2O3含量的影響含量的影響48爐渣爐渣Al2O3含量對夾雜物含量對夾雜物Al2O3含量的影響含量