澳森特钢全程低碱度冶炼帘线钢的研究

摘要：帘线钢被称为“皇冠上的明珠”，是洁净钢中技术含量最高的代表，是制造轮胎子午线的原材料。帘线钢对夹杂物的控制要求是十分严格的，大颗粒不变形非金属夹杂物会导致钢丝在拉拔过程中发生断丝现象，导致生产中断，所以帘线钢做为轮胎子午线原材料必须具备以下特点：高洁净度、高韧性和高强度以及完好的表面质量等特点，从而达到对其高强度、抗疲劳、耐冲击的要求。

用来制作轮胎子午线的帘线钢统称为钢帘线，拉拔尺寸在⌀0.15mm⁓0.38mm之间，对钢的纯净度要求非常高，目前我司所生产帘线钢已达到该要求标准，但是与国内顶尖水平钢企对比例如宝钢还存在一定的差距，为了更好的提高帘线钢纯净度，我司对“引用专用合成渣全程低碱度冶炼帘线钢”进行了研究。

关键词：帘线钢；酸性渣；低碱度；塑性化

帘线钢做为我司近期新开发钢种之一，产品分类主要为：钢帘线、胎圈和胶管钢丝。自开发 C72DA、C82DA 等帘线钢以来盘条存在大颗粒夹杂物、B 类夹杂物和纵截面夹杂物尺寸超标等问题，夹杂物超标则是生产过程出现断丝的主要原因。本文通过调整该系列钢种生产工艺，以实现减小帘线钢种夹杂物尺寸和塑性化的目的。

目前生产工艺采用变渣工艺，变渣前碱度R⁓2.0，变渣后碱度R⁓1.5，根据市场反馈，断丝率要高于其他特钢企业，本期主要针对夹杂物控制进行试验研究，改进生产工艺，由变渣工艺优化为全程低碱度冶炼，更好的降低非金属夹杂物熔点提高其塑性化。

1. 塑性化

帘线钢种夹杂物的主要来源可分为内生和外生。内生即为脱氧产物，外生则为耐材剥落物以及卷渣产物。夹杂物塑性化基本思想就是优化内生夹杂物成分降低其熔点，在轧制过程中随着熔点的降低，变形能力越来越好。当夹杂物熔点低于1400℃时，夹杂物变形能力接近同温度下钢的变形能力，即夹杂物实现塑性化。

2. 生产工艺

调整工艺前：电石变渣工艺，变渣前碱度R⁓2.0，变渣后碱度R⁓1.5

调整工艺后：全程低碱度，帘线钢专用合成渣，LF炉精炼渣碱度控制范围0.95⁓1.15

帘线钢中夹杂物主要有两种：一种Si、Mn脱氧产物的MnO-SiO2-Al2O3系夹杂物，另一种是来自炉渣反应的 CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物。

( a ) MnO-Al2O3-SiO2 系和( b ) CaO-Al2O3-SiO2 系塑性夹杂物成分范围

将夹杂物成分控制在相图低熔点区域，则Al2O3质量分数为20%左右，该区域夹杂物塑性变形能力最佳。

3. 生产工艺路线（帘线钢C72DA、C82DA）

KＲ铁水预处理→120t转炉→ LF精炼炉→165mm×165mm小方坯连铸机(10机10流)→高速线材轧制。

4. 生产工艺参数

在 1#连铸机生产C72DA钢种5炉，C82DA钢种5炉。

4.1 转炉工序

1）装入情况

铁水Si含量波动大，平均0.29%-0.43%，P含量控制比较稳定，平均0.122%-0.126%，入炉S成分0.001%，由于铁水成分的波动，造成两炉S高，精炼炉脱硫。

2）散装料加入及炉渣情况

    由于Si的波动，散装料加入量波动较大，C72DA石灰加入量2612kg-6701kg，C82DA石灰加入量 1658-4998kg。丙班炉渣碱度均在 3.0 以上，乙班炉渣碱度偏低。

3）终点控制情况

C72DA生产控制较好，终点碳大于0.008%，P、S控制在0.010%以下，C82DA控制较差一些。

炉后温度 C72DA 平均 1510℃，C82DA 平均 1496℃，LF 炉进站温度 C72DA 平均 1480℃，C82DA平均 1477℃。LF 炉进站温度较低，处于液相线边缘。

4）顶渣渣料及合金化

  C72DA 生产时，转炉渣料加入1200kg，受LF炉加热不升温影响，C82DA生产时调整渣料至1800kg，由于炉后料仓受限，第二炉开始调整至 1500kg，LF炉埋弧良好。

4.2 精炼工序

1）LF 炉进站条件及加热操作：

C72DA 浇次 LF 炉压钢时间平均16min，最长25min；C82DA 浇次压钢时间平均 9min，最长17min，有所好转。C82DA 处理周期长，浇次前 3 炉 8 个流 1.8m/min 拉速组织生产（第 5、6 炉脱硫铁水组织）。

2）造渣软吹操作及中包温度：

（1）C72DA第一炉由于升温慢且连铸没有提前降速，导致软吹时间3min，其余炉次软吹时间 均符合要求。

（2）C72DA上钢温度1542℃，中包中期温度1492-1495℃；C82DA 上钢温度1538℃（连浇炉），中包中期温度1494℃。液相线及目标中包温度：C72DA-1468℃，1483-1493℃；C82DA-1461℃，1476-1486℃。LF 炉上机温度可适当降低 5℃-10℃。

3）LF 炉脱氧造渣及合金化操作：

（1）C72DA 浇次，第一炉升温慢，且节奏异常，导致中期不加大量石灰及电石进行发泡升温；后续炉次为满足升温要求，提高石灰及石英砂加入量，LF 炉终渣满足策划要求 0.95-1.10。

（2）C82DA 浇次，调整转炉、LF 炉顶渣及脱氧剂加入，LF 炉升温操作满足需求。浇次第一炉

由于加热时间长且温度高，提高石灰加入量 200kg，该炉次炉渣碱度 1.11，其他炉次炉渣碱度 0.9-1.06。

后续操作时可关注。

（3）C82DA 回收浇余炉次精炼渣组分如下所示：

针对回收浇余炉次，建议顶渣及脱氧剂调整方式如下：

顶渣：回收浇余炉次不加顶渣，LF 炉根据转炉炉后渣（回收后）组分，调整石英砂加入量

脱氧剂：取消电石加入，碳化硅加入不变；

（4）测量 C82DA 连浇炉次软吹前炉渣厚度为 80mm。

4.3 连铸工序：

1）剩钢操作如下：

C82DA 浇次：

包壳重量记录是为含顶渣重量，70 钢顶渣约 3.2 吨，C72DA 顶渣约 2.3 吨（转炉加 1200 顶渣），导致剩钢较少，后续提高剩钢量。C82DA 浇次执行渣料 2.9 吨（转炉加 1500 顶渣）。

针对连铸剩钢操作需进一步规范，建议在前一浇次称量空包壳重量（不含浇余），生产帘线钢时，采用“剩钢量+总渣料+包壳”作为剩钢参数。

2）中包温度

C72DA、C82DA 钢种中包温度控制如下所示，数据表明，中包温度均超出控制目标上限，需对 离站温度进行下调。

5. 结论

5.1 转炉操作方面

1）转炉受铁水 Si 元素波动，石灰加入量波动大，间接影响炉后渣组分，R 从 0.91 波动至 1.16，LF 炉炉长需要根据精炼过程渣况积累经验进行调整；

2）炉后温度 C72DA 平均 1510℃，C82DA 平均 1496℃，LF 炉进站温度 C72DA 平均 1480℃， C82DA 平均 1477℃。LF 炉进站温度较低，处于液相线边缘，前期升温压力大；

3）转炉不同班组脱磷及终点控制存在差距，需进一步提高岗位工操作水平，丙班终点磷较乙班低 0.002%，丙班进站硅 0.015-0.017%，乙班进站硅 0.11-0.19%；

4）跟进 KR 脱硫喷吹下料问题，防止对生产造成影响；

5.2 精炼炉操作方面

1）LF 炉加热操作，C72DA 生产时升温异常，被迫调整渣料，过程造渣异常，可能导致夹杂 物异常；C82DA 生产时，调整转炉及精炼顶渣，前期升温慢，温度升至 1490-1500℃以上后，升温速率正常，后续继续跟踪；

2）C82DA 生产时较 C72DA 压钢控制较好，C72DA 生产时 LF 炉最长压钢时间 25min，后续生产时需关注节奏控制；

3）C72DA上钢温度 1542℃，中包中期温度 1492-1495℃；C82DA 上钢温度 1538℃（连浇炉），中包中期温度 1494℃，LF 炉下调上钢温度 5-10℃； 3）

4）浇次首炉生产帘线钢时，由于升温压力大且温度高，可较正常炉次多加 100-200kg 石灰；

5）采用 C82DA 调整渣料方案生产过程正常，夹杂物暂没有检验，需等待结果验证；

6）回收浇余炉次，炉渣 MgO 及 Al2O3 含量富集，顶渣及脱氧剂调整方案建议如下：

顶渣：回收浇余炉次，LF 炉根据转炉炉后渣（回收后）组分，调整石英砂加入量 100-200kg；脱氧剂：取消电石加入，碳化硅加入不变；

7）若在 LF 炉进行帘线钢专用合成渣调整，需提前联系厂家进行 20kg 袋装包装；

8）同变渣工艺相比，低碱度工艺炉渣碱度控制稳定，但炉渣氧化性高，FeO、MnO 含量分别

较变渣工艺高 0.98%、1.99%；

5.2 连铸质量检验方面

1）同变渣工艺相比，低碱度工艺生产时，Al、Ti 元素较前者平均降低 0.0017%、0.0004%；S元素比前者升高 0.001%，但波动减小；

2）低温无铝取样器及正常低铝取样器相比，铝含量几乎无差距；

3）低碱度工艺盘条全氧含量较变渣工艺高 12.62ppm，氮含量较变渣工艺低 13.4ppm，需进一步跟踪气体含量；

4）低碱度工艺生产时，A≤1.0 比例较变渣工艺低 10.02%，B≤1.0 比例较变渣工艺低 9.2%，需进一步验证；

5）超尺寸夹杂物大致为三类：普通钙硅铝酸盐、含锆-钙硅铝酸盐、MnS 夹杂；夹杂物宽度均≤2.5um；41、42 炉次 B 类夹杂物超标，能谱检验发现其中含锆，部分含锆及钠元素，可能连铸水口或滑块脱落导致；

6）按炉次统计各精炼炉夹杂物合格率，综合合格率为 58.54%；乙班生产炉数较多，其他班组基数少，其他班组合格率最低仅 33%；

7）乙班横班夹杂物合格率高，但乙班 1 精炼夹杂物 5 炉不合，均为 AC 类超标，2 精炼不合炉次 9 炉，其中 8 炉次出现 B 类夹杂物不合，且级别高；

8）C72DA 低倍及表皮质量正常，C82DA 表皮质量正常，部分炉次出现中间裂纹及严重中心疏松；

5.3 其他方面

连铸剩钢操作需进行进一步规范，建议在前一浇次称量空包壳重量（不含浇余），生产帘线钢时， 采用“剩钢要求+总渣料+包壳”作为剩钢参数。

6. 后续计划

1）跟踪 C82DA 夹杂物及气体含量检验结果，评价工艺可行性；

2）跟进 KR 脱硫下料问题；

3）后续生产时重点关注生产组织、不同班组转炉吹炼操作、转炉温度、LF 炉压钢时间、LF 离站温度及中包温度等过程参数；跟踪精炼炉各精炼炉长造渣操作；

4）扩大浇余回收试验炉数，跟踪渣样数据及盘条夹杂物检验结果；

5）规范连铸生产操作；

6）后续生产时，连铸关注使用铝碳水口浇注时下线水口内径情况，同时试验镁质浸入式水口；

7）送检低碱度炉渣及钢样至钢研院。