帘线钢生产中钛夹杂的析出与控制

  目前,国产帘线钢盘条大多能将单丝拉拔到Φ0.22mm左右,部分先进企业生产的优质盘条能拉至Φ0.175mm。帘线钢强度级别越高,或单丝直径拉得越细,对盘条中不变形夹杂的尺寸和数量提出的要求越高。帘线钢中典型的脆性夹杂α-Al2O3、TiN和Ti(CxN1-x)的维氏硬度(HV)分别为2058,2300~2500,3000~3500kg/mm2,相对于氧化物夹杂而言,钛夹杂的硬度更高,危害性更大。

  科研人员应用热力学、动力学原理和试验检测方法,研究了帘线钢凝固过程中钛夹杂的析出规律及其性质,钢水成分(C、N、Ti含量)及凝固冷却速率对凝固析出钛夹杂组成和颗粒尺寸的影响,以及帘线钢铸坯高温加热过程中钛夹杂分解、固溶和再析出的热力学条件和影响因素。

  研究表明:

  1)帘线钢中的Ti(CxN1-x)夹杂在钢水凝固前期就开始析出,而TiN夹杂在凝固末期才析出。
  2)帘线钢碳含量越高,钛夹杂析出温度越低,溶质元素的过饱和度越大,钛夹杂析出越早,析出的碳氮化钛(Ti(CxN1-x))夹杂中的x值越高。
  3)钢水凝固冷却速率对析出钛夹杂的尺寸影响十分显著。钢水初始氮含量越低,析出的钛夹杂尺寸越小,但钢水初始钛含量对析出钛夹杂尺寸影响不大。
  4)铸坯中的钛夹杂在热加工前的高温加热过程中能发生分解和固溶。帘线钢碳含量对钛夹杂热分解温度影响不大,但钢中氮和钛含量对钛夹杂热分解温度影响很大。钛夹杂分解出的溶质原子通过扩散发生固溶,使小颗粒夹杂溶解消失,较大颗粒夹杂逐渐变小。
  5)若铸坯在高温加热后缓冷,过饱和的溶质原子会再次析出使钛夹杂长大。铸坯在轧后的快速冷却过程中,因溶质原子过饱和再次析出的钛夹杂没有机会长大。