國內外簾線鋼盤條夾雜物對比研究

由于鋼窗線盤的制作要求高，一般需要將其拉至0.22mm的鋼絲，并對其進行彎曲。盤條在冷加工過程中鋼中的非金屬夾雜物是引起鋼簾線斷裂的重要因素之一。因此,對簾線鋼盤條中的夾雜物提出了嚴格的要求。簾線鋼盤條中夾雜物的大小、數量及類型直接影響其拉拔及扭轉性能。本文通過對國內外一些鋼廠2009年生產的簾線鋼盤條中的非金屬夾雜物進行對比和分析,為提高國內簾線鋼夾雜物控制水平提供參考依據。1盤條中產品成分的檢測。根據樹國內外各鋼廠簾線鋼盤條的生產工藝如表1所示。為更好的觀察夾雜物延軋制方向的變形情況,將各鋼廠Ф5.5mm盤條沿縱向中心剖開,經拋光后在640倍光學顯微鏡下觀察夾雜物形貌,并統計其尺寸和數量。在掃描電鏡下用能譜分析確定盤條中夾雜物的成分。由于MnS型夾雜物對盤條的危害相對較小,因此MnS夾雜物不在本次研究統計范圍之內。2檢測混合物的結果和分析2.1變形生活盤條中變形殘余物比例長比及短比例檢測結果表明,國內外各鋼廠簾線鋼盤條中夾雜物數量均在3.5個/mm2以下,但數量存在較大差距。從圖1可知,日本神戶、日本新日鐵、國內A廠及國內C廠盤條中夾雜物數量較少,均在1.2個/mm2以下,而且尺寸均小于3μm。德國沙斯特盤條中夾雜物雖然數量較多,但大多為1μm以下的微小夾雜。而韓國浦項、國內B廠及國內D廠所生產的盤條中夾雜物相對較多,在2個/mm2以上,并發現一定數量較大尺寸夾雜物。圖2為各鋼廠盤條變形夾雜物比例(長寬比大于等于3)的對比,可以看出,日本神戶、日本新日鐵及國內A廠盤條中變形夾雜物比例相對較大,均為50%以上,其中神戶盤條中變形夾雜物達到了74.1%。而韓國浦項、德國沙斯特、國內B廠、C廠及D廠盤條中變形夾雜物比例均相對較小(20%～40%)。2.2盤條夾夾物的分布表2為各鋼廠盤條中夾雜物的類型,可以看出神戶盤條夾雜物為CaO-SiO2-Al2O3和MnO-SiO2-Al2O3三元夾雜物。其它鋼廠盤條夾雜物大多為CaO-SiO2-Al2O3、CaO-MgO-SiO2-Al2O3及MnO-SiO2-Al2O3、MnO-MgO-SiO2-Al2O3多元復合夾雜物。另外,新日鐵、浦項及國內C廠盤條中還含有CaO-SiO2二元夾雜物。浦項、國內B廠及國內D廠盤條典型的較大尺寸夾雜物的能譜分析結果見表3。由表3可知,CaO-SiO2二元夾雜物(浦項)、Al2O3含量較高(國內B廠)或MgO含量較高(國內D廠)的夾雜物尺寸較大且不易變形。值的注意的是,日本神戶盤條多數夾雜物中含有K2O,且呈現長寬比很大的細長條狀,有很好的變形能力。據日本專利文獻報導,堿金屬加入到鋼中,可以顯著降低夾雜物的熔點,神戶簾線鋼有可能在冶煉過程中加入了堿金屬。當夾雜物的熔點在1400℃以下時,夾雜物在鋼簾線盤條熱加工過程中能夠很好的變形,對鋼簾線的拉拔及扭轉性能影響較小。對于簾線鋼中的MnO-SiO2-Al2O3、CaO-SiO2-Al2O3型復合夾雜物,通常需要把夾雜物成分控制在低熔點區(不大于1400℃),即圖3中的陰影部分。許多夾雜物往往同時含有CaO和MnO,對這種夾雜物,文獻中給出了(CaO+MnO)-SiO2-Al2O3型復合夾雜物的低熔點區(不大于1400℃),如圖4所示。各鋼廠盤條夾雜物在(CaO+MnO)-SiO2-Al2O3相圖中的位置如圖5所示,可以看出,神戶、新日鐵、沙斯特、國內A廠及國內D廠盤條夾雜物大部分處于相圖的陰影區域,為可變形夾雜物。而浦項、國內B廠及國內C廠盤條中的夾雜物在相圖中的位置比較散亂,許多夾雜物不處在相圖中的可變形區。結合圖2及圖5發現,各鋼廠盤條變形夾雜物(長寬比大于等于3)的比例與夾雜物在相圖中塑性區的分布情況并不完全對應,德國沙斯特與國內D廠夾雜物雖大部分處于相圖中的塑性區域,但可變形夾雜物(長寬比大于等于3)的比例卻比較低。這與夾雜物中MgO含量不同有關。夾雜物中MgO的含量對夾雜物的熔點有直接的影響。圖6為Factsage熱力學軟件計算得到的w(MgO)分別為0、20%、25%、30%時,CaO-SiO2-Al2O3三元相圖中夾雜物的低熔點(不大于1400℃)塑性區。從圖6可以看出:與w(MgO)=0相比,當w(MgO)=20%時,CaO-SiO2-Al2O3三元相圖中低熔點塑性區域的面積雖然有所增大,但位置相對發生偏移,上中部位出現高熔點區孔洞,這使原來一些處于低熔點區的夾雜物偏離了塑性區;當w(MgO)=25%時,圖中低熔點區的面積急劇減小;當w(MgO)=30%時,低熔點區在相圖中基本消失。圖7為w(MgO)分別為0、20%、25%、30%時,MnO-SiO2-Al2O3三元相圖中夾雜物的低熔點(不大于1400℃)塑性區。可以看出與w(MgO)=0相比,w(MgO)=20%時,低熔點區域向上發生偏移,當w(MgO)=25%時,圖中低熔點區的面積急劇減小;當w(MgO)=30%時,低熔點區在相圖中基本消失。因此,夾雜物中含有過高的MgO,對CaO-SiO2-Al2O3系和MnO-SiO2-Al2O3系夾雜物的變形性能均有不利影響。通常認為,應該把夾雜物中的w(MgO)=控制在15%以下。夾雜物中的MgO主要來自精煉渣以及鋼包和中間包的包襯耐火材料。目前,國內冶煉簾線鋼所使用的耐火材料主要有鎂碳質及鎂鈣質兩種材質。從表4中可以看出,沙斯特、國內B廠、國內D廠盤條夾雜物中w(MgO)較高,在20%左右,由于圖5中沒有考慮MgO含量,所以夾雜物在相圖中的位置并不能完全準確地反映夾雜物的熔點和變形性能,對于沙斯特和國內D廠的MgO含量高的夾雜物來說,其變形性能較差。浦項、國內A廠及國內C廠w(MgO)相對較少,在10%以下,但是浦項盤條中夾雜物的SiO2含量過高,而國內C廠盤條中許多夾雜物的w(Al2O3)都在50%以上,因而浦項、國內C廠盤條中MgO含量雖然較低,但其變形夾雜物比例仍然較小。與其它鋼廠盤條夾雜物所不同的是,神戶盤條中大部分夾雜物中沒有發現MgO,推測神戶冶煉簾線鋼所用的耐火材料有可能為非鎂質。2.3形態變異能力對殘余物ld綜合國內外各鋼廠簾線鋼盤條中夾雜物的對比分析結果,表明日本神戶生產的盤條無論是在夾雜物數量(0.4個/mm2)、尺寸(小于3μm)方面,還是在夾雜物成分和變形能力方面均控制得很好。要達到這樣的夾雜物控制效果,國內應進一步在夾雜物的排除、鋼水和精煉渣成分的控制、耐火材料的選擇等方面加強研究。3大尺寸多盤條中變形殘余物比例1)日本神戶、日本新日鐵、國內A廠及C廠的盤條中夾雜物數量少、尺寸小。德國沙斯特的盤條中夾雜物雖然數量較多,但大多數夾雜物尺寸很小。而韓國浦項、國內B廠及D廠所生產的盤條中夾雜物數量相對較多,并發現一定數量的較大尺寸夾雜。日本神戶、日本新日鐵及國內A廠盤條中變形夾雜物比例相對較大,韓國浦項、德國沙斯特、國內B廠、C廠及D廠盤條中變形夾雜物比例均相對較小。2)日本神戶、日本新日鐵、及國內A廠的盤條中夾雜物大部分處于相圖的低熔點(不大于1400℃)陰影區域,