寶鋼線材的實(shí)物質(zhì)量與改進(jìn)方向

1、寶鋼線材的實(shí)物質(zhì)量與改進(jìn)方向陸志新唐勁松(寶山鋼鐵股份有限公司條鋼廠上海201900摘要對寶鋼線材的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量保證能力進(jìn)行綜述,并對彈簧鋼線材、優(yōu)質(zhì)硬線(預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線、鋼簾線、冷鐓鋼線材、焊絲用線材等4大類產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量水平進(jìn)行剖析闡述,與日本神戶線材質(zhì)量進(jìn)行對比分析,提出寶鋼線材的質(zhì)量改進(jìn)方向。關(guān)鍵詞寶鋼線材實(shí)物質(zhì)量改進(jìn)Q u ality Level and Improving Direction of B aosteel Wire RodLu ZhixinTang Jinsong(L ong Products Division of B aoshan Iron&S teel

2、 Co.,L td.S hanghai201900AbstractTo summarize the technology process and quality guarantee ability of Baosteel wire rod,and analyze the quality level of four main wire rod products such as s pring steel wire rod,high2carbon steel for PC wire and steel cord,wire rod for cold heading and for welding.T

3、he wire rod quality of Baosteel is compared with that of K obe of Japan,and the quality improving direction is pointed out.K eyw ordsBaosteel;wire rod;products quality;improvement寶鋼有著10多年的優(yōu)質(zhì)鋼冶煉和生產(chǎn)技術(shù)歷史,為進(jìn)一步滿足金屬制品行業(yè)對高質(zhì)量線材的要求,寶鋼條鋼廠于1999年3月正式建成高速線材生產(chǎn)線并投入生產(chǎn),結(jié)束了條鋼廠只出鋼坯,不產(chǎn)長材的歷史。截止2002年底,已生產(chǎn)各類優(yōu)質(zhì)線材200多萬t,產(chǎn)品主

4、要有彈簧鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、冷鐓鋼和焊線鋼4大類線材,規(guī)格為 5.026mm,產(chǎn)品具有鋼質(zhì)純凈度高、化學(xué)成分波動小、理化性能穩(wěn)定、表面質(zhì)量優(yōu)、尺寸精度高的特點(diǎn)。1寶鋼線材主要生產(chǎn)工藝流程及質(zhì)量保證手段寶鋼的線材主要用于生產(chǎn)金屬制品,深加工的比例為100%。其生產(chǎn)工藝采用典型的長流程方式,主要工藝流程如下:高爐煉鐵鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐煉鋼二次精煉模鑄開坯坯料精整線材軋制成品檢驗(yàn)線材出廠1.1優(yōu)質(zhì)鋼的冶煉工藝高爐煉鐵工序由于采用進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)鐵礦石,含鐵量高,有害雜質(zhì)少,化學(xué)成分穩(wěn)定,因而產(chǎn)生的鐵水中Si,S含量低,其中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.02%左右,通過爐前脫Si,可將鐵水Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.35%降到0.

5、2%以下。采用混鐵車頂噴法進(jìn)行鐵水爐外脫硫,處理后w(S平均在0.012%,最低w (S0.005%。優(yōu)質(zhì)的鐵水經(jīng)300t轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉,對轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的鋼水根據(jù)不同的內(nèi)在質(zhì)量要求進(jìn)行不同工藝路線的二次精煉,主要采用以下工藝設(shè)備。(1RH真空脫氣裝置。具有脫氣、脫碳、鋼水升溫、溫度和成分微調(diào)等功能。(2KIP噴粉裝置。具有脫碳、成分和溫度微調(diào)、夾雜物變性的功能。(3CAS-OB裝置。具有調(diào)節(jié)鋼水成分和溫度,減少鋼中夾雜物的功能。(4L F爐。具有均勻鋼水溫度、脫硫、去除氧化物、合金化的功能。經(jīng)過精煉的鋼水采用下注方式澆鑄成鋼錠,鋼錠單重量在9.2t。1.2鋼的軋制工藝1.2.1鋼坯軋制鋼錠經(jīng)過脫模后

6、在開坯車間的均熱爐進(jìn)行加熱,鋼錠的開坯采用二架二輥可逆式初軋機(jī)和六架平立布置的連軋機(jī)進(jìn)行鋼坯軋制生產(chǎn),并經(jīng)過在線的自動熱火焰剝皮處理。冷卻后的140方鋼坯進(jìn)入精整工序,通過表面拋丸、磁粉探傷、超聲波探傷、機(jī)第29卷第4期金屬制品2003年8月Vol129No14Steel Wire Products August2003械表面修磨等多道處理后,再將合格的鋼坯送往線材工廠進(jìn)行線材生產(chǎn)。1.2.2線材軋制高速線材工廠全線采用無扭軋制,最高保證軋制速度可達(dá)110m/s。主要設(shè)備有:出鋼臂式側(cè)裝側(cè)出步進(jìn)梁式加熱爐,可減少鋼坯在加熱和出入爐時的表面劃傷;全爐共計(jì)8個溫度自動控制段,采用最佳燃燒數(shù)字模型的

7、計(jì)算和控制技術(shù),可有效高精度地控制鋼溫,使鋼坯加熱溫度均勻,氧化燒損少,脫碳層淺。主軋線由粗軋機(jī)、中軋機(jī)、預(yù)精軋機(jī)、精軋機(jī)組及減定徑機(jī)組共30個機(jī)架組成,各機(jī)架互成90°布置,實(shí)現(xiàn)全線無扭軋制,在線配有測徑和探傷設(shè)備,充分保證了成品的表面質(zhì)量和尺寸精度。軋線設(shè)有全過程溫度閉環(huán)系統(tǒng),可根據(jù)工藝要求,控制軋件在各機(jī)架內(nèi)的軋制溫度,軋件溫度波動控制在20以內(nèi),吐絲成圈溫度偏差為±10。大風(fēng)量強(qiáng)冷延遲型斯太爾摩冷卻線全線共10段,長103m,冷卻速度范圍為0.0420/s,既可進(jìn)行高碳鋼強(qiáng)制冷卻索氏體化處理,又可對彈簧鋼、冷鐓鋼和焊線進(jìn)行緩慢冷卻,可實(shí)現(xiàn)上述4類鋼種在線的熱處理工藝

8、,并采用多種有效措施消除線圈間的接觸熱點(diǎn),提高了產(chǎn)品的性能,減少了下道工序的熱處理組織均勻化所需時間,還可控制線材的氧化鐵皮成分以滿足機(jī)械或化學(xué)表面除鱗方式的要求,最終確保獲得品質(zhì)一流的線材產(chǎn)品1。2寶鋼線材的實(shí)物質(zhì)量2.1彈簧鋼線材寶鋼生產(chǎn)的彈簧鋼線材主要用于制造懸架簧、氣門簧,鋼種有60Si2Mn,55CrSi,50CrV,60Si2Cr 等。這類線材對鋼質(zhì)純凈度和表面質(zhì)量有很高的要求,以保證成品簧的疲勞壽命可達(dá)幾十萬次以上。寶鋼生產(chǎn)的彈簧鋼線材,具有鋼質(zhì)純凈、偏析量小、脫碳層淺,表面外觀質(zhì)量優(yōu)良的特點(diǎn),其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表1、表2。表1彈簧鋼線材化學(xué)成分w/%鋼種C Si Mn

9、S P60Si2Mn0.580.60 1.701.800.740.00360.00700.0150.016 55CrSi0.550.57 1.401.500.680.720.0050.0080.0130.014 50CrV0.480.510.220.280.640.670.0050.0110.019鋼種Cu Ni Cr Nb V T.Al60Si2Mn<0.02<0.02<0.03<0.020.0230.028 55CrSi<0.01<0.020.690.71<0.030.0010.005 50CrV<0.01<0.020.930.970.

10、020.130.150.020.03表2彈簧鋼線材力學(xué)性能及尺寸公差鋼種尺寸/mm尺寸公差/mm不圓度/mm抗拉強(qiáng)度/MPa面縮率/%伸長率/%脫碳層深度/mm60Si2Mn11.0±0.15±0.189501040344012180.08 55CrSi15.0±0.15±0.1810241060424512130.06 50CrV 6.5±0.15±0.189501050586112140.032.2優(yōu)質(zhì)硬線寶鋼生產(chǎn)的SWRH42A(B82A(B等優(yōu)質(zhì)線材,主要用于拉拔捻制鋼絞線、鋼絲繩的鋼絲,年生產(chǎn)量約3035萬t,占寶鋼線材年總

11、產(chǎn)量的60% 70%。從預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線和鋼簾線用線材這兩類典型產(chǎn)品中,可以窺見硬線產(chǎn)品的整體實(shí)物質(zhì)量水平。2.2.1預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線用線材預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線用線材的主要規(guī)格為 9.0 14mm,材質(zhì)為8082鋼,要求線材盤重大、表面質(zhì)量好、尺寸精度高、索氏體化率高、抗拉強(qiáng)度高而穩(wěn)定、低松弛性好。寶鋼從20世紀(jì)90年代初開始研制生產(chǎn)82B硬線。隨著寶鋼煉鋼技術(shù)的提高和新的線材軋機(jī)的投產(chǎn),82B線材的質(zhì)量又有了大幅度的提高,各項(xiàng)指標(biāo)已接近日本同類產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量水平,具體指標(biāo)對比見表3、表4。73第4期陸志新等:寶鋼線材的實(shí)物質(zhì)量與改進(jìn)方向表3寶鋼與神戶82B 線材化學(xué)成分控制水平對比w /%產(chǎn)地

12、C Si Mn P S Cr 寶鋼0.800.830.230.260.760.800.0130.0180.0030.0040.160.18神戶0.820.840.190.230.690.770.0160.0210.0060.0110.23產(chǎn)地Cu Ni VT.Al w (O /10-6w (N /10-6寶鋼<0.01<0.02<0.0313303545神戶<0.01<0.01<0.0050.0110133035表4寶鋼與日本神戶82B 線材實(shí)物質(zhì)量對比廠家規(guī)格/mm 直徑公差/mm不圓度/mm抗拉強(qiáng)度/MPa面縮率/%晶粒度/級索氏體率/%脫碳層/mm 寶

13、鋼12.5+0.12-0.20.020.16114011803036990<0.07神戶13+0.1-0.160.020.181100115028328.59.0950.050.12.2.2鋼簾線用線材鋼簾線是線材制品中質(zhì)量要求最高、最嚴(yán)的產(chǎn)品之一。鋼簾線作為汽車輪胎的骨架材料,承受彎曲、拉伸、復(fù)合交變載荷及沖擊載荷,因此必須選用優(yōu)質(zhì)線材作為拉絲原料,以滿足其高強(qiáng)度、抗疲勞、耐沖擊的要求。鋼簾線采用 5.5mm 或 5.0mm 的高碳優(yōu)質(zhì)線材為原料,經(jīng)過多道次冷加工拉拔至0.250.15mm 的鋼絲,在隨后的捻制過程中,鋼絲經(jīng)受扭轉(zhuǎn)、彎曲和拉伸等一系列變形。線材的內(nèi)在鋼質(zhì)純凈度、外在表面

14、質(zhì)量直接影響到拉拔和捻制過程中的斷頭率及成品絲的力學(xué)性能,所以原料的優(yōu)劣對鋼簾線的加工和使用起著十分關(guān)鍵的作用。寶鋼1987年已開始研究用模鑄生產(chǎn)鋼簾線用鋼的工藝,經(jīng)過10多年的生產(chǎn)摸索、工藝研究和設(shè)備改進(jìn),已基本試制出鋼簾線專用線材,其實(shí)物質(zhì)量水平如下。(1化學(xué)成分。寶鋼與日本神戶產(chǎn)鋼簾線專用線材的化學(xué)成分對比見表5。表5寶鋼與日本神戶鋼簾線專用線材的化學(xué)成分對比w /%產(chǎn)地牌號C Si Mn SP寶鋼B72L X 0.710.740.180.250.460.550.0050.015神戶KSC720.710.730.20.530.0040.007產(chǎn)地牌號CuCrNiA1w (O /10-6w

15、 (N /10-6寶鋼B72L X 0.020.050.060.03<20<30神戶KSC720.010.030.030.031440(2尺寸公差。直徑公差±0.15mm ,不圓度為0.18mm 的線材約占80%;直徑公差±0.2mm ,不圓度為0.24mm 的線材約占20%。(3表面質(zhì)量。線材表面光滑,無裂紋、劃傷、劃痕、耳子;截面無縮孔、分層;氧化鐵皮含量小于8kg/t ,其中FeO 占75%80%,Fe 3O 4占15%20%。達(dá)到進(jìn)口線材的質(zhì)量水平。(4金相組織。線材的組織為索氏體+少量珠光體+微量鐵素體;單邊總脫碳層深度小于0.05mm ;表面細(xì)小裂紋

16、深度不超過0.03mm ,已接近進(jìn)口線材的實(shí)物水平。碳偏析控制在1.051.10,而進(jìn)口線材碳偏析一般1.05。(5力學(xué)性能。寶鋼與日本神戶鋼簾線用線材的力學(xué)性能對比見表6。(6夾雜物分布狀態(tài)。寶鋼與日本神戶鋼簾線用線材夾雜物含量及分布見表7。表6寶鋼與日本神戶鋼簾線用線材的力學(xué)性能對比產(chǎn)地牌號抗拉強(qiáng)度/MPa斷面收縮率/%延伸率/%同圈強(qiáng)度差/MPa寶鋼B72L X 1040105044459101214神戶KSC721040105044459107983金屬制品第29卷表7鋼簾線用線材夾雜物含量及分布產(chǎn)地牌號夾雜物面積含量/%夾雜物個數(shù)/(個mm2夾雜物最大寬度/m寶鋼B72L X0.02

17、3188.1神戶KSC720.01420 3.4據(jù)用戶使用, 0.25mm鋼絲的拉拔、捻股時, 1015萬m斷頭一次,而進(jìn)口線材2030萬m斷頭一次。2.3冷鐓鋼線材冷鐓鋼線材作為緊固件的生產(chǎn)原料,通常經(jīng)過冷沖壓、車絲及表面處理等加工工序,故要求線材有良好的冷加工性能和表面質(zhì)量,尤其是要具備低的冷鐓開裂率,因此對表面裂紋、脫碳有嚴(yán)格的規(guī)定。線材表面不得有裂紋、折疊、劃痕等軋制缺陷,同時還要具備一定的強(qiáng)度和延伸性能。寶鋼線材已形成SWRCH6A-22A,SWRCH10-50K以及合金冷鐓鋼20Mn TiB,SCM435等3類冷鐓鋼產(chǎn)品系列。寶鋼冷鐓鋼線材具有以下特點(diǎn):(1化學(xué)成分均勻,散差小,w

18、(C波動控制在±0.02%之內(nèi);(2尺寸精度和表面質(zhì)量佳,線材尺寸公差能達(dá)到±0.15mm,不圓度±0.18mm,線材表面光滑,無裂紋、折疊、結(jié)疤、耳子,部分存在小于0.1mm深度的劃痕;(3金相組織良好,無全脫碳,部分脫碳深度小于公稱直徑的0.8%,晶粒度在68級,非金屬夾雜物、脆性夾雜物小于1級;(4冷鐓開裂率小于0.08%,如SWRH35K鋼 12mm冷鐓鋼線材的斷面收縮率約53%56%,1/3冷鐓開裂率0.02%,表面硬度約HRB8587。2.4焊絲用線材焊接性能是焊絲的重要使用要求,降低鋼中碳的含量有利于改善其焊接性能,因此焊絲用線材要求化學(xué)成分均勻,氣

19、體含量低,氧化物、硫化物夾雜少,Mn,Si含量較高,要求有良好的拉拔性能。寶鋼開發(fā)的焊絲用線材,以CO2氣體保護(hù)焊絲ER70S-6為代表。線材直徑為5.0mm和5.5 mm,直徑公差和不圓度分別控制在±0.2mm和±0.24mm,表面無軋制缺陷,微觀裂紋、凹坑、麻面深度均小于0.08mm?？估瓘?qiáng)度為490520MPa,延伸率為35%40%,金相組織為均勻的85%鐵素體+少量珠光體,晶粒度為78級。3寶鋼線材的改進(jìn)方向3.1進(jìn)一步提高鋼質(zhì)純凈度要改善鋼的加工和使用性能,提高純凈度是十分有效的手段。寶鋼以轉(zhuǎn)爐鐵水為主要煉鋼原料,應(yīng)進(jìn)一步發(fā)揮鐵水預(yù)處理、鋼水精煉的優(yōu)勢,嚴(yán)格控制鋼種的夾雜物數(shù)量、尺寸、分布形狀和類型,使鋼簾線用線材、彈簧鋼線材等高附加值產(chǎn)品的夾雜物控制水平再提高一步2,3。3.2表面質(zhì)量的改善表面質(zhì)量在微觀劃痕、折疊、尺寸公差方面是現(xiàn)階段需改善的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。尤其是小規(guī)格線材的尺寸公差精度和大規(guī)格冷鐓鋼線材的微觀折疊與劃痕,是軋制表面質(zhì)量控制的主要改進(jìn)方向。3.3保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,并持續(xù)改進(jìn)寶鋼在質(zhì)量控制