隨著汽車輕量化的發(fā)展，生產(chǎn)鋼簾線用鋼絲逐步向高強(qiáng)化發(fā)展。鋼簾線是由鋼絲拉拔成直徑0.15mm-0.38mm的細(xì)絲捻絞而成，拉拔的鋼絲被拉至100千米不允許斷線，其質(zhì)量取決于簾線用鋼坯的質(zhì)量和簾線盤條性能及質(zhì)量。如果線材中存在氧化鋁和尖晶石等硬質(zhì)非金屬夾雜物，在拉拔和捻股期間容易斷線。因此，對(duì)簾線鋼的每步生產(chǎn)工序都有嚴(yán)格的要求，且化學(xué)成分要求苛刻，夾雜物的類型、形狀、大小和數(shù)量的控制要求高。生產(chǎn)鋼絲用線材時(shí)，減少或軟化非金屬夾雜物至關(guān)重要。

1? 生產(chǎn)簾線鋼的先進(jìn)工藝　　

簾線鋼的冶煉工藝主要有兩種：①電爐→二次精煉→連鑄或模鑄。②高爐→鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→二次精煉→連鑄。由于電爐爐料廢鋼中殘留的有害微量元素Ni、Pb、Cu、Cr影響鋼質(zhì)量，一般采用電爐冶煉簾線鋼要嚴(yán)格控制煉鋼用廢鋼的化學(xué)成分。

德國(guó)蒂森克虜伯鋼鐵公司是世界上著名的鋼簾線專用線材生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)簾線鋼的工藝流程是：鐵水經(jīng)魚雷罐車運(yùn)至煉鋼廠，在140噸鐵水包中進(jìn)行脫硫預(yù)處理，外加15%-20%返回廢鋼組成煉鋼原料。然后在165噸轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行吹煉，轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹。爐頂有6支氧槍，每分鐘吹入500m3-650m3氧氣。爐底設(shè)有直徑為4mm的10孔供氣元件，每分鐘吹氬流量0.015Nm/t-0.5Nm/t。其氧槍的位置、吹氧速度和底吹氬氣流量均由聲控儀或廢氣成分分析儀自動(dòng)控制。最后采用RH爐外精煉，最大真空度為50Pa，兩臺(tái)TN噴粉裝置，其中一臺(tái)用于噴吹CaC2粉和CaSi粉成分微調(diào)。此外還配有雙線喂絲機(jī)喂CaSi線和Ca線。這些工藝技術(shù)的應(yīng)用，為保證鋼簾線專用線材的潔凈度創(chuàng)造了條件。

2? 簾線鋼的化學(xué)成分控制新技術(shù)

國(guó)外先進(jìn)鋼鐵廠生產(chǎn)的簾線鋼的化學(xué)成分穩(wěn)定，C、Mn和Si含量波動(dòng)小。簾線鋼生產(chǎn)先進(jìn)企業(yè)都有其簾線鋼化學(xué)成分控制技術(shù)，在此僅分析日本神戶制鋼發(fā)明的一系列簾線鋼化學(xué)成分控制新技術(shù)。

神戶制鋼生產(chǎn)簾線鋼在鋼包精煉時(shí)，攪拌氣體流量為0.0005Nm3/min?t-0.004Nm3/min?t。2007年，神戶制鋼提出的一系列簾線鋼化學(xué)成分控制原則如下：

C：0.4%-1.3%。因?yàn)镃能提高簾線鋼的強(qiáng)度，所以要求C高于0.4%，最好在0.5%以上。但C過剩易使簾線鋼脆化，從而降低線材的拔絲性能，因此C最好控制在0.5%-1.2%。

Si：0.1%-2.5%。Si具有脫氧功能，要想發(fā)揮Si的脫氧功能，其含量必須在0.1%以上，最好大于0.2%。但是，如果Si過剩，就會(huì)生成大量的SiO2，從而降低線材的拔絲性能，一般將Si控制在2.5%以下，最好在2.3%以下。

Mn：0.2%-1.0%。Mn具有脫氧功能，同時(shí)還具有控制夾雜物的作用。要將Mn控制在0.2%以上（最好在0.3%以上）。但Mn過剩也會(huì)使鋼材脆化，降低其拔絲性能，因此要將Mn控制在1.0%以下，最好在0.9%以下。

Al：低于0.003%。Al是控制夾雜物形態(tài)的元素，含量最好在0.001%左右。如果Al含量過高，就會(huì)生成粗大的Al2O3夾雜，引起斷線，因此Al要控制在0.003%以下，最好在0.002%以下。

另外，鋼水中含有下列元素可以進(jìn)一步有效地提高線材的性能。

Ni：0.05%-0.1%。Ni可以提高拉拔材韌性，要想發(fā)揮其這一效果，Ni含量要大于0.05%，最好大于0.06%。但是，即使Ni過剩，也只能達(dá)到飽和，因此Ni要低于0.1%，最好低于0.09%。

Cu：0.05%-1%。Cu有助于提高線材強(qiáng)度，Cu通過析出硬化作用來提高線材強(qiáng)度。要想發(fā)揮Cu的這一作用，Cu要大于0.05%，最好大于0.06%。如果Cu過剩，會(huì)形成晶界偏析，在熱軋工序容易出現(xiàn)裂紋和劃傷，因此Cu要低于1%，最好低于0.9%。

Cr：0.05%-1.5%。在拉拔加工時(shí)，Cr可以硬化線材，即使拉拔量較少，也能確保線材的高強(qiáng)度。而且，Cr還能提高鋼的耐腐蝕性能。例如，Cr用于鋼簾線時(shí)，可以有效地控制該超細(xì)鋼絲的腐蝕。要想發(fā)揮Cr的這些作用，Cr要大于0.05%，最好要大于0.06%。但是Cr過剩時(shí)，珠光體相變的淬火性能提高，鉛浴淬火處理困難。再就是二次氧化鐵皮明顯致密，機(jī)械除鱗性能和酸洗性能下降。因此，Cr要小于1.5%，最好小于1.4%。

從Li（0.02ppm-20ppm）、Na（0.02ppm-20ppm）、Ce（3ppm-100ppm）、La（3ppm-100ppm）4種元素中選擇1種以上。這些元素具有軟化鋼中非金屬夾雜物的作用。要想發(fā)揮其作用，要按要求添加。如果添加Li，Li要大于O.02ppm，最好大于0.03ppm。如果添加Na，Na要大于0.02ppm，最好大于0.03ppm。如果添加Ce，最好大于5ppm。如果添加La，要大于3ppm，最好大于5ppm。但即使元素添加過剩，也只是飽和狀態(tài)，所以Li和Na都低于20ppm，最好低于10ppm。另外，Ce和La都要低于100ppm，最好低于80ppm。

3? 對(duì)簾線鋼中夾雜物的要求

國(guó)際上對(duì)簾線鋼潔凈度要求常用意大利的皮拉利標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)夾雜物的要求如下：夾雜物總量一般要求T[O]＜3010-6；要求夾雜物數(shù)量小于1000個(gè)/厘米；一般夾雜物的尺寸應(yīng)小于15μm，高強(qiáng)度簾線鋼要求夾雜物直徑小于鋼絲直徑的2%；不允許有純Al2O3夾雜物存在，復(fù)合夾雜物中Al2O3含量≤50%，因?yàn)?/span>鋁酸鈣類夾雜物無可塑性，也不允許存在。

神戶制鋼對(duì)簾線鋼中夾雜物的要求是：在包含線材軸線的任意斷面內(nèi)，與軋制方向垂直且寬度大于2μm的氧化物系夾雜物滿足下述X組成。X組成：Al2O3+MgO+CaO+SiO2+MnO=100%，且Al2O3+CaO+SiO2≥70%。

采用該方法生產(chǎn)的線材具有拔絲性能和抗疲勞性能優(yōu)良的特點(diǎn)。其中，滿足下面A組成的上述氧化物系夾雜物，每100mm2的個(gè)數(shù)為1個(gè)以上20個(gè)以下，而滿足下面B組成的上述氧化物系夾雜物，每100mm2的個(gè)數(shù)不到1個(gè)。A組成：Al2O3+CaO+SiO2=100%，且20%≤CaO≤50%及Al2O330%。B組成：Al2O3+CaO+SiO2=100%，且CaO＞50%。

此外，為了軟化線材中的非金屬夾雜物，提高延性，2005年-2007年，神戶制鋼相繼公開了4項(xiàng)添加鋰冶煉高強(qiáng)度超細(xì)鋼絲用純凈鋼的專利。在煉超細(xì)鋼絲用鋼時(shí)，與添加鈉、鉀等堿金屬相比，添加鋰效果獨(dú)特。鋰不但在降低夾雜熔點(diǎn)方面與鈉、鉀等元素作用相同，而且還能明顯降低鋼中CaO、Al2O3、SiO2、MnO和MgO等多種氧化物夾雜，從而顯著提高鋼的冷加工性能和抗疲勞性能。

4? 簾線鋼中鋰的作用及其添加方法

鋰能夠明顯地改變多組分氧化物夾雜的韌性，可以通過適當(dāng)?shù)姆椒▽i加入鋼中，從而顯著地改善鋼的冷加工性能和疲勞強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過向鋼水中添加新型含Li材料，Li可以在鋼水中有效混合，使多組分氧化物夾雜的韌性提高，細(xì)化夾雜顆粒。在煉超細(xì)鋼絲用純凈鋼時(shí)，添加Li是該技術(shù)最顯著的特點(diǎn)，要點(diǎn)如下：Li的總含量控制在0.000002%-0.002%。精煉時(shí)，通過控制溫度和相平衡，使每50g鋼中尺寸超過20μm的氧化物夾雜個(gè)數(shù)平均在0.1以下。含Li的超純凈鋼經(jīng)過精煉后，可定量地控制來源于耐火材料的氧化物系夾雜物。SiO2被控制在夾雜總量的20%-70%，Al2O3在35%以下，MgO在20%以下，Li2O在0.5%-20%，CaO在15%-55%。

Li的添加方式為：喂含Li合金絲、投入Li合金或以惰性氣體為載體噴含Li粉料等?？梢韵蜾摪⒅虚g罐和結(jié)晶器等容器中添加，并施加攪拌。

Li的最佳添加時(shí)機(jī)：以鋼包精煉為例，在成分、溫度調(diào)節(jié)以及鋼包精煉等的最后階段（最后階段是指總時(shí)間的最后1/3時(shí)期，總時(shí)間為90min時(shí)，最后階段是最后的30min），含Li材料必須添加到鋼水中，以便調(diào)節(jié)夾雜物的成分。試驗(yàn)表明，在鋼水處理過程中的后期添加Li，鋼中大于20μm的粗大不變形夾雜物數(shù)量少，每50g鋼中大于和等于20μm的氧化物夾雜個(gè)數(shù)為0.09個(gè)-0.23個(gè)，且夾雜物最大尺寸較小，疲勞強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果也符合相關(guān)要求。

結(jié)語　　

簾線鋼正逐步向高強(qiáng)化發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)輪胎的輕量化，降低汽車用燃料費(fèi)用和減排廢氣，同時(shí)有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。日本、德國(guó)和英國(guó)是簾線鋼生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，日本神戶制鋼和德國(guó)蒂森克虜伯是世界上生產(chǎn)簾線鋼技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)，應(yīng)用神戶制鋼開發(fā)的新技術(shù)，控制簾線鋼的化學(xué)成分，進(jìn)而控制夾雜物和殘余元素的類型、形狀、大小和數(shù)量，可生產(chǎn)出冷加工性能和疲勞性能均優(yōu)異的超潔凈簾線鋼，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。