胎圈钢丝用盘条的研制与开发

胎圈钢丝用盘条的研制与开发
袁国华
(新产品研发推广中心)
摘　要:介绍研制开发胎圈钢丝用盘条的生产工艺情况,并对用户生产胎圈钢丝的生产结果进行了分析。

关键词:胎圈钢丝　盘条　高碳钢
Research and D evelopm en t of W i re Rod for Bead W i re
Y uan Guohua
(Research &D evelop m en t Cen ter O f New Product)
Abstract:Pr oducti on technol ogy of devel op ing wire r od f or bead wire is intr oduced .The p r oducti on result of bead wire is ana 2lyzed .It has p r oved that N I SC O has ability t o p r oduce the superi or grade wire r od for bead wire and tire wire .Keywords:bead wire;wire r od;high 2carbon steel
1　前言
随着汽车行业轻量化、高速化的发展,而作为汽车重要组成部分的子午线轮胎,以其具有高速化、节能化、轻量化、行驶里程长等多种优点得到了飞速的发展,对产品质量的要求越来越高,作为子午线轮胎骨架材料之一的胎圈钢丝的生产需求量也越来越大,对质量的要求越来越高。

为了满足该行业部分用户的高品质质量要求,应苏南一胎圈钢丝生产厂家要求,南钢与其合作开发胎圈钢丝用盘条。

2　工艺设计
胎圈钢丝是一种外表镀青铜用来加强轮胎胎圈的钢丝,由胎圈钢丝、帘线、橡胶组成的子午线轮胎在行使过程中要承受拉伸、压缩、扭转及离心等作用力。

用户生产胎圈钢丝的加工过程是将Ф5.5mm 或Ф6.5mm 的线材拉拔至Ф0.96～Ф1.0mm 的钢丝,在拉拔过程中还要承受扭转、弯曲、拉伸等一系列变
形,生产出的钢丝还要满足抗拉强度、延伸率、扭转等各项指标。

因此,原材料的选择对台圈钢丝的加工性能和使用性能起着决定性的作用。

综合以上几点,经过与用户协商,供用户生产胎圈钢丝的盘条选用优质碳素钢盘条———77A (化学成分见表1),同时设计了以下生产工艺路线:
40%热装铁水(或生铁)+60%优质废钢→100
吨EAF 初炼→LF 精炼→软吹氩静搅→R8m 五机五流方坯矩坯合金钢连铸机连铸→精整→检验→步进梁式加热炉加热→高压水除鳞→8架初轧机→CV50切头切尾→4架中轧机→4架预精轧机精轧→CV20切头→10架平立交替精轧机精轧→控制冷却→精整→检验、包装、入库。

2.1　冶炼与浇铸工艺
胎圈钢丝在生产过程中的非正常断丝大部分是由于原材料中存在大型夹杂物和成分偏析所致。

为了保证77A 的洁净度和成分的均匀性,E AF 炉采用大于40%的热装铁水(或生铁)+优质废钢的配料
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32007年第2期 南钢科技与管理
表1　77A的化学成分(%)
钢号执行标准C M n Si P S Cr、N i、Cu
77A 企业标准0.74～0.810.30～0.600.17～0.35<0.025<0.025均不大于0.20内控要求0.74～0.770.45～0.550.20～0.30<0.015<0.015均不大于0.15
比例,要求E AF炉出钢时含碳量不得小于0.20%、含磷量不得大于0.010%,出钢温度控制在1630～1670℃范围内,采用偏心炉底出钢,出钢过程中加入优质锰铁、硅铁、石灰、萤石和专用调质改性渣。

在出钢和精炼过程中严禁使用含铝合金和含钙脱氧剂,增碳过程中采用优质低氮增碳剂,LF炉精炼时间必须保证在50分钟以上,软吹氩静搅时间不得低于规程规定时间。

在连铸过程中,严格控制拉速和过热度,保证拉速小于2.5m/m in,过热度严格控制40℃内,同时在浇铸过程中为了保证大包浇铸前后的温差在合理范围,大包要加盖保温盖。

连铸过程中采用结晶器电磁搅拌、二冷段电磁搅拌和末端电磁搅拌,连铸结晶器保护渣采用专用保护渣,结晶器振动根据过热度、电磁搅拌参数与连铸拉速选取适宜的振动参数,二冷区冷却选用合适的冷却强度。

通过以上措施,从而获得良好质量的连铸坯,以供轧制。

2.2　轧制工艺
针对77A要具有良好的拉拔性能,稳定的通条性能、较好的尺寸精度和良好的表面质量等特点,高线厂在试制过程中制订了以下方案:
①确定合理的出钢温度,保证钢坯加热均匀和防止脱碳:严格控制预热段、加热段、均热段三段的温度和炉内气氛。

②设定合适的精轧机入口温度,通过精确控制冷却水箱的工艺参数,将吐丝温度控制在合适的温度区间,从而保证盘条具有稳定的通条均匀性。

③确定合理的控冷工艺,高线厂在轧制77A时采用风机和罩盖相结合的开启制度,同时针对不同冷却段的温度采用不同的辊道速度,完全模拟等温索氏体转变生产工艺,保证盘条性能稳定。

④严格轧制工艺,减少轧制缺陷,保证生产过程中设备运行完好,运转正常,防止设备因素所造成的各种缺陷。

⑤轧制前先用普碳钢试轧,仔细检查盘条无折叠、耳子等缺陷,从而确保表面质量及尺寸精度。

3　试制结果分析
根据制订的工艺路线与方案,经过生产过程中的精心调试,南钢自2003年5月开发生产至2005年12月共生产6000余吨合格77A盘条。

3.1　盘条化学成分
南钢生产的77A盘条的化学成分全部符合内控要求,同时经统计分析:南钢77A盘条的碳成分在0.75%～0.76%控制命中率达到70%,以上锰成分在0.47%～0.50%控制命中率达到70%以上,总氧含量≤20ppm,氮含量≤40ppm,残余元素Cr、N i、Cu 均远远小于内控要求值(成品中残余元素的最大含量见表2)。

表2　残余元素最大含量值(%)
残余元素Cr N i Cu
最大含量0.060.050.10
3.2　盘条理化性能指标
南钢生产的77盘条的时效期短(最短3天后就可以达到时效后性能,最长不超过10天),索氏体化率较高(≥85%),塑性较好(力学性能见表3)。

77A 盘条钢质洁净度较高:D类夹杂物(球状氧化物)粗系≤1级,细系1.0级,不可变形夹杂物≤20μ。

从理化检测结果分析,南钢生产的77盘条能够满足用户
63南钢科技与管理 2007年第2期
深加工工艺的要求。

表3　77A力学性能情况
性能抗拉强度Rm
(MPa)
断面收缩率
Z(%)
热轧态1050～1120≥35
时效后1060～1100≥45
4　用户使用情况
77A线材生产成功后,经华东地区多家胎圈钢丝用户试用。

用户的具体生产工艺为:Ф5.5mm→机械剥壳→粗拉生产线→Ф2.8→铅浴淬火热处理线→酸洗、鳞化→成品丝生产线→Ф0.95～Ф1.0→回火生产线→镀铜生产线→检验→包装→入库。

生产出的胎圈钢丝抗拉强度为1950～2100MPa,扭转次数≥35次/360°,强度指标和扭转指标远远大于胎圈钢丝厂的内控指标(见表4)。

表4　回火胎圈钢丝的性能
性能
抗拉强度
(M Pa)
扭转次数
(次/360o)某企业内控标准≥1900≥30南钢77生产的胎圈钢丝1950～2100≥35
备注:试样标距为:L=100d(d为钢丝直径)
5　结论
南钢生产的胎圈钢丝用盘条在成分、夹杂物、组织性能控制方面具备了成熟的生产工艺技术及条件,产品经下游用户加工成胎圈钢丝后完全满足轮胎行业对其钢丝制品的要求,为南钢创造了较好的经济效益。

同时为南钢日后生产高难度、高要求的帘线用盘条积累了成功的经验。

(上接第20页)器。

加高压水前后1#、13#热负荷比较见表5。

表5　加高压水前后对比表(单位:万kJ/m3)
项目加高压水前加高压水后
1#4.843.77
13#5.553.23
备注:加高压水前后一个星期的平均数据
从效果来看,加高压水效果明显,在以后的护炉实践中值得推广。

3.3　热负荷在线监测
后期高炉炉衬破损严重,特别是高温区(炉缸、炉腹、炉腰)更为突出。

热负荷高低是最直接反映冷却设备状况指标。

为了防止渣皮脱落而冷却设备烧损未及时发现的状况,5#高炉安装了热负荷在线自动监测系统。

在生产中起到力了指导作用,给后期高炉护炉提供了直观,准确的数据分析,也可从1#、13#热流反映出铁口工作状况。

是当班工长监控炉型的得力助手。

3.4　加强铁口维护
铁口维护的好坏,直接影响到护炉的成败。

5#高炉铁口两侧热负荷偏高既成事实,加强铁口维护是后期安全生产的保障。

为此,炉前四班不再考虑核班产量,而是把铁口合格率作为重要考核内容,并对不合格铁口进行重罚。

经过一段时间的考核,大家统一了思想,认识到了铁口维护的重要性。

目前5#高炉铁口维护的工作做得比较好,值班室也积极主动的配合炉前维护工作。

4　结语
虽然5#高炉已经进入了特级护炉阶段,但在强化冶炼和和长寿方面成绩显著,有些经验值得推广和学习,但后期护炉是长期和艰巨的,需要做好每一个细节工作,合适的操作和维护是后期高炉安全生产的保障。

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2007年第2期 南钢科技与管理。