寶鋼線材的實物質量與改進方向

1、寶鋼線材的實物質量與改進方向陸志新唐勁松(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工藝及質量保證能力進行綜述,并對彈簧鋼線材、優(yōu)質硬線(預應力鋼絲鋼絞線、鋼簾線、冷鐓鋼線材、焊絲用線材等4大類產品的實物質量水平進行剖析闡述,與日本神戶線材質量進行對比分析,提出寶鋼線材的質量改進方向。關鍵詞寶鋼線材實物質量改進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)質鋼冶煉和生產技術歷史,為進一步滿足金屬制品行業(yè)對高質量線材的要求,寶鋼條鋼廠于1999年3月正式建成高速線材生產線并投入生產,結束了條鋼廠只出鋼坯,不產長材的歷史。截止2002年底,已生產各類優(yōu)質線材200多萬t,產品主

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

5、2%以下。采用混鐵車頂噴法進行鐵水爐外脫硫,處理后w(S平均在0.012%,最低w (S0.005%。優(yōu)質的鐵水經300t轉爐進行吹煉,對轉爐產生的鋼水根據不同的內在質量要求進行不同工藝路線的二次精煉,主要采用以下工藝設備。(1RH真空脫氣裝置。具有脫氣、脫碳、鋼水升溫、溫度和成分微調等功能。(2KIP噴粉裝置。具有脫碳、成分和溫度微調、夾雜物變性的功能。(3CAS-OB裝置。具有調節(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鋼的軋制工藝鋼錠經過脫模后在開坯車間的均熱爐

6、進行加熱,鋼錠的開坯采用二架二輥可逆式初軋機和六架平立布置的連軋機進行鋼坯軋制生產,并經過在線的自動熱火焰剝皮處理。冷卻后的140方鋼坯進入精整工序,通過表面拋丸、磁粉探傷、超聲波探傷、機第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行線材生產。高速線材工廠全線采用無扭軋制,最高保證軋制速度可達110m/s。主要設備有:出鋼臂式側裝側出步進梁式加熱爐,可減少鋼坯在加熱和出入爐時的表面劃傷;全爐共計8個溫度自動控制段,采用最佳燃燒數字模型的計算和控制技術,可有效高精度地控制鋼

7、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、中軋機、預精軋機、精軋機組及減定徑機組共30個機架組成,各機架互成90°布置,實現全線無扭軋制,在線配有測徑和探傷設備,充分保證了成品的表面質量和尺寸精度。軋線設有全過程溫度閉環(huán)系統(tǒng),可根據工藝要求,控制軋件在各機架內的軋制溫度,軋件溫度波動控制在20以內,吐絲成圈溫度偏差為±10。大風量強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,既可進行高碳鋼強制冷卻索氏體化處理,又可對彈簧鋼、冷鐓鋼和焊線進行緩慢冷卻,可實現上述4類鋼種在線的熱處理工藝,并采用多種有效措施消除線圈間的接觸

8、熱點,提高了產品的性能,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械或化學表面除鱗方式的要求,最終確保獲得品質一流的線材產品1。2寶鋼線材的實物質量2.1彈簧鋼線材寶鋼生產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。這類線材對鋼質純凈度和表面質量有很高的要求,以保證成品簧的疲勞壽命可達幾十萬次以上。寶鋼生產的彈簧鋼線材,具有鋼質純凈、偏析量小、脫碳層淺,表面外觀質量優(yōu)良的特點,其化學成分和力學性能分別見表1、表2。表1彈簧鋼線材化學成分w/%鋼種C Si Mn S P表2彈簧鋼線材力學性能及尺寸公

9、差鋼種尺寸/mm尺寸公差/mm不圓度/mm抗拉強度/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)質硬線寶鋼生產的SWRH42A(B82A(B等優(yōu)質線材,主要用于拉拔捻制鋼絞線、鋼絲繩的鋼絲,年生產量約3035萬t,占寶鋼線材年總產量的60% 70%。從預應力鋼絲鋼絞線和鋼簾線用線材這兩類典型產

10、品中,可以窺見硬線產品的整體實物質量水平。預應力鋼絲和鋼絞線用線材的主要規(guī)格為 9.0 14mm,材質為8082鋼,要求線材盤重大、表面質量好、尺寸精度高、索氏體化率高、抗拉強度高而穩(wěn)定、低松弛性好。寶鋼從20世紀90年代初開始研制生產82B硬線。隨著寶鋼煉鋼技術的提高和新的線材軋機的投產,82B線材的質量又有了大幅度的提高,各項指標已接近日本同類產品的實物質量水平,具體指標對比見表3、表4。73第4期陸志新等:寶鋼線材的實物質量與改進方向表3寶鋼與神戶82B 線材化學成分控制水平對比w /%神戶0.820.840.190.230.690.770.0160.021T.Al w (O /10-6

11、w (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 線材實物質量對比廠家規(guī)格/mm 直徑公差/mm不圓度/mm抗拉強度/MPa面縮率/%晶粒度/級索氏體率/%脫碳層/mm 寶鋼12.5990<0.07神戶13+0.1-0.160.020.181100115028328.59.0950.050.1鋼簾線是線材制品中質量要求最高、最嚴的產品之一。鋼簾線作為汽車輪胎的骨架材料,承受彎曲、拉伸、復合交變載荷及沖擊載荷,因此必須選用優(yōu)質線材作為拉絲原料,以滿足

12、其高強度、抗疲勞、耐沖擊的要求。鋼簾線采用 5.5mm 或 5.0mm 的高碳優(yōu)質線材為原料,經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,鋼絲經受扭轉、彎曲和拉伸等一系列變形。線材的內在鋼質純凈度、外在表面質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鍵的作用。寶鋼1987年已開始研究用模鑄生產鋼簾線用鋼的工藝,經過10多年的生產摸索、工藝研究和設備改進,已基本試制出鋼簾線專用線材,其實物質量水平如下。(1化學成分。寶鋼與日本神戶產鋼簾線專用線材的化學成分對比見表5。表5寶鋼與日本神戶鋼簾線專用線材的化學成分對

13、比w /%產地牌號C Si Mn SP0.460.550.0050.015神戶KSC72CuCrNiA1w (O /10-6w (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%。達到

14、進口線材的質量水平。(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 ;表面細小裂紋深度不超過0.03mm ,已接近進口線材的實物水平。碳偏析控制在1.051.10,而進口線材碳偏析一般1.05。(5力學性能。寶鋼與日本神戶鋼簾線用線材的力學性能對比見表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性能對比產地牌號抗拉強度/MPa斷面收縮率/%延伸率/%同圈強度差/MPa寶鋼B72L X 1040105044459101214神戶KSC721040105044459107983金屬制品第2

15、9卷表7鋼簾線用線材夾雜物含量及分布產地牌號夾雜物面積含量/%夾雜物個數/(個mm2夾雜物最大寬度/m神戶KSC720.01420 3.4據用戶使用, 0.25mm鋼絲的拉拔、捻股時, 1015萬m斷頭一次,而進口線材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原料,通常經過冷沖壓、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,

16、SCM435等3類冷鐓鋼產品系列。寶鋼冷鐓鋼線材具有以下特點:(1化學成分均勻,散差小,w(C波動控制在±0.02%之內;(2尺寸精度和表面質量佳,線材尺寸公差能達到±0.15mm,不圓度±0.18mm,線材表面光滑,無裂紋、折疊、結疤、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

17、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成分均勻,氣體含量低,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。3寶鋼線材的改進方向3.1進一步提高鋼質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。寶鋼以轉爐鐵水為主要煉鋼原料,應進一步發(fā)揮鐵水預處理、鋼水精煉的優(yōu)勢,嚴格控制鋼種的夾雜物數量、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品的夾雜物控制水平再提高一步2,3。3.2表面質量的改善表面質量在微觀劃痕、折疊、尺寸公差方面是現階段需改善的重點環(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

18、劃痕,是軋制表面質量控制的主要改進方向。3.3保持產品質量的穩(wěn)定性,并持續(xù)改進寶鋼在質量控制方面執(zhí)行的是質量一貫管理,即從鐵水生產開始就對各類產品進行嚴格的質量控制,雖然寶鋼線材產品的某些質量控制水平已達到世界先進水平,但由于整個線材生產的流程長而復雜,涉及到的各個工序控制參數繁多,寶鋼線材在化學成分、通條性能等方面尚需進一步穩(wěn)定以減小波動值,因此在保持現有產品質量水平的前提下,持續(xù)改進工序控制能力,減少產品實物質量的波動。3.4加大對用戶使用技術的研究寶鋼線材產品定位于金屬制品行業(yè)。為有效地提高線材產品實物質量,在質量改進過程中,還應進一步了解和研究制品行業(yè)的生產技術、工藝設備,從用戶的質量需求出發(fā),