胎圈鋼絲用合金盤條C82DA 的軋制開發

張 偉，王欽仁，胡 楠，翟有有

（酒泉鋼鐵集團公司，甘肅 嘉峪關 735100）

0 引言

胎圈鋼絲廣泛應用于子午線輪胎中，由于輪胎在行駛過程中要承受彎曲、拉伸、扭轉、復合交變載荷以及沖擊載荷[1]，因而要求其具有強度高、拉伸蠕變小、尺寸穩定性好、彎曲剛度高等特性。隨著高性能子午線輪胎輕量化的發展要求，輪胎生產企業對胎圈鋼絲的各項指標要求也越來越嚴格，必須對胎圈鋼絲用盤條的生產工藝進行進一步優化，以得到更加均勻的索氏體組織和良好的表面質量。

目前，大多數鋼廠生產的胎圈鋼絲用盤條在控制冷卻階段都采用斯太爾摩風冷工藝，與經過熱處理的盤條相比，采用斯太爾摩風冷工藝的盤條力學性能波動較大，組織均勻性較差。為改善胎圈鋼絲用盤條組織性能均勻性，青島特鋼[2]以Φ5.5 mm C72DA 盤條為研究對象，通過調整“佳靈”裝置，將風機開啟度設定為21%～25%，使風冷輥道上散卷搭接點的平均抗拉強度與中間區域的平均抗拉強度相差較小；增加了風冷線跌落段，并對輥道速度優化調整，將輥道速度差由0.02 m/s 調整為0.05 m/s，使散卷邊部搭接點在跌落段能夠不斷錯開，改善邊部冷卻效果。經改造后，粗大的珠光體組織明顯減少，盤條的力學性能及組織均勻性顯著提高。李祥才[3]等在精軋區域采用兩相區軋制，將進精軋機溫度由780～810 ℃調整為750～780 ℃，晶粒度比原工藝細0.5～1.0 級，抗拉強度提高約20 MPa，斷面收縮率稍有下降。

酒泉鋼鐵集團公司（全文簡稱“酒鋼”）煉軋廠為優化產品結構，拓寬國內精品工業線材市場，進行了高性能胎圈鋼絲用C82DA 盤條的開發，結合自身設備的實際情況，通過優化工藝參數，使得產品各項性能達到預期，用戶反映使用效果良好。

1 化學成分

胎圈鋼絲用合金盤條C82DA 的化學成分如表1所示。胎圈鋼絲用盤條后續需要進行多道次連續拉拔加工，為滿足加工性能，必須進一步控制化學成分范圍，降低有害元素含量。

表1 胎圈鋼絲用合金盤條C82DA 的化學成分

2 生產過程控制

2.1 溫度控制

酒鋼二高線加熱爐為步進梁組合式加熱爐，爐身分為三段，即預熱段、加熱段和均熱段，爐膛壓力保持微正壓，通過調整加熱爐空燃比，確保爐膛呈弱還原性氣氛，避免盤條脫碳層超標。將鋼坯均熱段溫度設定為1 060～1 100 ℃，嚴格控制鋼坯在高溫段的加熱時間，防止晶粒粗大。將開軋溫度設定為1 000 ℃。由于軋件需要在粗中軋階段實現大的變形量，粗、中軋需均勻分配壓下量，避免單機架壓下量過大造成軋機負荷偏高，并控制合理的活套量，保證盤條良好的通條性。大量試驗表明，降低精軋軋制溫度，可以有效減小組織晶粒度，從而提高組織強度，同時考慮到精軋機組整體負荷，避免軋制溫度過低，造成精軋機組負荷過高，因此將入精軋溫度控制在900～930 ℃。吐絲溫度直接影響過冷奧氏體的穩定性和發生相變的開始溫度。高的吐絲溫度有助于增加過冷奧氏體的穩定性，延長相轉變的孕育期，導致相轉變溫度降低，因此將吐絲溫度設定為880～900 ℃。

2.2 控制冷卻

盤條經吐絲機吐圈后分布于風冷輥道上，如圖1所示。為使盤條有足夠的冷卻速度，將風機1—6 號開啟90%，7—8 號風機開啟85%。設定第一段輥道速度為0.83 m/s，其余輥道速度以此為基準系數進行調整。胎圈鋼絲用C82DA 盤條的組織主要為索氏體，索氏體片層間距越小，組織的力學性能越高。索氏體片層間距主要受過冷度的影響。在一定的冷速范圍內，盤條的冷卻速度越快，過冷度越高，盤條發生組織轉變的溫度越低，索氏體片層間距越小，盤條的抗拉強度越高[4]。因此，為了在相變前對盤條進行強冷，將風機開啟度調為最大，抑制先共析網狀滲碳體的出現。根據文獻[5]的CCT 曲線（見圖2）可知，70 級簾線鋼的冷卻速度小于30 ℃/s 時，組織由索氏體+珠光體+鐵素體組成，當冷卻速度高于30 ℃/s 時，出現了馬氏體組織。因此，為獲得良好均勻的索氏體組織，要嚴格控制冷卻速度，在后續生產中需進一步優化控冷工藝。

圖1 斯太爾摩風冷輥道示意圖

圖2 70 級簾線鋼的連續冷卻轉變曲線

3 試制結果與分析

3.1 金相組織

圖3 為盤條C82DA 的金相組織，組織為索氏體＋珠光體，圖中白色區域為片層珠光體，未觀察到網狀滲碳體和馬氏體組織。表2 為3 組試樣的金相檢測結果，3 組試樣的索氏體含量均在95%以上，晶粒度為10 級，脫碳層為0.04～0.05 mm。各項組織檢測結果滿足技術協議要求。

圖3 盤條C82DA 的金相組織

表2 盤條C82DA 的金相檢測結果

3.2 力學性能

盤條C82DA 的3 組試樣力學性能如表3 所示，抗拉強度最低為1 115 MPa，最高為1 164 MPa，平均斷面收縮率為41.3%，性能指標滿足技術協議要求。由于盤條經吐絲機在風冷輥道上分布后，邊緣區域堆積密集，圈與圈之間存在搭接點，而中間區域相對稀疏，搭接點區域與中間非搭接點區域溫度相差較大，冷卻速度也相差較大，抗拉強度相差50 MPa 左右[2]。因此，為提高盤條力學性能和組織的均勻性，在后續生產中應進一步優化輥道速度。

表3 盤條C82DA 的力學性能結果

4 結論

酒鋼煉軋廠二高線開發的高性能胎圈鋼絲用C82DA 盤條化學成分穩定，通過優化控冷工藝，金相組織索氏體含量均為95%以上，未發現網狀滲碳體和馬氏體組織，晶粒度為10 級，脫碳層、力學性能等指標滿足技術協議要求，用戶反饋良好。