轧制工艺对帘线钢盘条织构的影响

D0L:10.13374h.issn1001-053x2011.08.008 第33卷第8期 北京科技大学学报 Vol.33 No.8 2011年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2011 轧制工艺对帘线钢盘条织构的影响 崔怀周”四陈伟庆”毛卫民》曹长发》 张启柱) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 3)青岛钢铁控股集团有限责任公司技术中心，青岛266043 ☒通信作者，E-mail:xlfdcu@sohu.com 摘要采用X射线衍射法对国内外四家钢厂帘线钢盘条的织构进行了对比研究.结果表明，国内外各钢厂盘条的织构存在 明显差异，国内盘条轴向上的{111}织构强度大于国外盘条，然而盘条轴向上的{111}织构是硬取向，不利于盘条的拉拔.通 过延长加热炉加热时间、提高加热温度和提高吐丝温度，可以使{111}织构的强度明显降低. 关键词帘线钢：织构：拉拔：轧制 分类号TG115.22 Effects of rolling processes on textures of wires for tire cord steel CUI Huai-zhou,CHEN Wei-qing",MAO Wei-min2,CAO Chang fa,ZHANG Qi-zhu 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)Technology Center,Qingdao Iron Steel Co.Ltd.,Qingdao 266043,China Corresponding author,E-mail:xlfdcu@sohu.com ABSTRACT XRD analysis was used to compare the textures of tire cord steel produced from four different steel works at home and abroad.The results show that the textures of wire rods produced at domestic and foreign works are obviously different.The strength of (111)texture in the axis of wire rods produced at domestic works is stronger than that at foreign works,however (111)texture in the axis of wire rods has strong orientation,which is adverse to wire drawing.The strength of (111}texture can be obviously decreased by prolonging the heating time of heating furnaces and increasing the heating and laying temperature. KEY WORDS tire cord steel:textures:drawing:rolling 帘线钢是硬线钢中的精品，在各个工艺环节都 性能的关系及改善其织构的方法目前很少有相关报 有很高的技术要求.拉拔是钢帘线生产过程中最重 道.本文对比了国内外几家钢厂帘线钢盘条的织 要的生产工序之一.为了轮胎的轻量化，减少轮胎 构，对盘条的织构与其拉拔性能之间的关系进行了 钢帘线钢丝的用量，降低燃料费用，在足够的强度 探讨，并研究了轧制工艺参数对帘线钢盘条织构的 下，把钢帘线拉得更细是各钢帘线生产厂家追求的 影响. 目标，这就要求帘线钢盘条具有很好的可拉拔性能. 1实验方法 影响盘条可拉拔性能的因素有很多，钢的洁净度、各 种元素的偏析、连铸坯表面和内在质量、热轧盘条的 实验所用材料为5.5mm帘线钢盘条.将盘条 表面质量均对盘条的拉拔性能有重要的影响-1. 试样沿纵向中心位置切开做成薄片，三片并排加工 研究发现，冷拉珠光体钢丝的性能与珠光体钢丝塑 为宽14mm、长24mm的检测用试样.用砂纸打磨至 性变形过程中的显微组织以及晶体取向的变化密切 1000目，使用德国SIEMENS公司生产的D5000型 相关6-习.Montesin等o-W发现，在钢帘线拉拔过 X射线织构分析仪测试极图，分析仪采用Mo靶辐 程中织构发生变化，并对钢帘线的拉拔性能产生影 射，加速电压为45kV,电流为30mA.获得的 响.帘线钢盘条作为钢帘线的母线，织构与其拉拔 {110}、{200}和{211}极图数据，采用Bunge级数展 收稿日期：2010-09-06

第 33 卷 第 8 期 2011 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 8 Aug． 2011 轧制工艺对帘线钢盘条织构的影响 崔怀周1)  陈伟庆1) 毛卫民2) 曹长发3) 张启柱3) 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 3) 青岛钢铁控股集团有限责任公司技术中心，青岛 266043 通信作者，E-mail: xlfdcu@ sohu． com 摘 要 采用 X 射线衍射法对国内外四家钢厂帘线钢盘条的织构进行了对比研究． 结果表明，国内外各钢厂盘条的织构存在 明显差异，国内盘条轴向上的{ 111} 织构强度大于国外盘条，然而盘条轴向上的{ 111} 织构是硬取向，不利于盘条的拉拔． 通 过延长加热炉加热时间、提高加热温度和提高吐丝温度，可以使{ 111} 织构的强度明显降低． 关键词 帘线钢; 织构; 拉拔; 轧制 分类号 TG115. 22 Effects of rolling processes on textures of wires for tire cord steel CUI Huai-zhou1)  ，CHEN Wei-qing1) ，MAO Wei-min2) ，CAO Chang-fa3) ，ZHANG Qi-zhu3) 1) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 3) Technology Center，Qingdao Iron ＆ Steel Co． Ltd． ，Qingdao 266043，China Corresponding author，E-mail: xlfdcu@ sohu． com ABSTRACT XRD analysis was used to compare the textures of tire cord steel produced from four different steel works at home and abroad． The results show that the textures of wire rods produced at domestic and foreign works are obviously different． The strength of { 111} texture in the axis of wire rods produced at domestic works is stronger than that at foreign works，however { 111} texture in the axis of wire rods has strong orientation，which is adverse to wire drawing． The strength of { 111} texture can be obviously decreased by prolonging the heating time of heating furnaces and increasing the heating and laying temperature． KEY WORDS tire cord steel; textures; drawing; rolling 收稿日期: 2010--09--06 帘线钢是硬线钢中的精品，在各个工艺环节都 有很高的技术要求． 拉拔是钢帘线生产过程中最重 要的生产工序之一． 为了轮胎的轻量化，减少轮胎 钢帘线钢丝的用量，降低燃料费用，在足够的强度 下，把钢帘线拉得更细是各钢帘线生产厂家追求的 目标，这就要求帘线钢盘条具有很好的可拉拔性能． 影响盘条可拉拔性能的因素有很多，钢的洁净度、各 种元素的偏析、连铸坯表面和内在质量、热轧盘条的 表面质量均对盘条的拉拔性能有重要的影响［1 － 5］． 研究发现，冷拉珠光体钢丝的性能与珠光体钢丝塑 性变形过程中的显微组织以及晶体取向的变化密切 相关［6 － 9］． Montesin 等［10 － 11］发现，在钢帘线拉拔过 程中织构发生变化，并对钢帘线的拉拔性能产生影 响． 帘线钢盘条作为钢帘线的母线，织构与其拉拔 性能的关系及改善其织构的方法目前很少有相关报 道． 本文对比了国内外几家钢厂帘线钢盘条的织 构，对盘条的织构与其拉拔性能之间的关系进行了 探讨，并研究了轧制工艺参数对帘线钢盘条织构的 影响． 1 实验方法 实验所用材料为 5. 5 mm 帘线钢盘条． 将盘条 试样沿纵向中心位置切开做成薄片，三片并排加工 为宽14 mm、长24 mm 的检测用试样． 用砂纸打磨至 1 000 目，使用德国 SIEMENS 公司生产的 D5000 型 X 射线织构分析仪测试极图，分析仪采用 Mo 靶辐 射，加 速 电 压 为 45 kV，电 流 为 30 mA． 获 得 的 { 110} 、{ 200} 和{ 211} 极图数据，采用 Bunge 级数展 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.08.008

·948 北京科技大学学报 第33卷 开法计算取向密度分布函数，并用恒P2=45°截面 钢厂及日本神户钢厂生产的72A帘线钢中5.5 取向密度分布函数(ODF)图以及a:、y取向线上取 mm盘条试样的织构作对比，盘条化学成分如表 向密度变化图表示织构 1所示.可以看出除了国内S钢厂及德国萨尔钢 厂的盘条P含量相对偏高外，其他主要化学成分 2实验结果 相近.日本神户钢厂盘条为连铸大方坯经开坯后 2.1各钢厂盘条{111}织构对比 两火成材，其余三家钢厂盘条均为小方坯一火 分别对国内Q钢厂、国内S钢厂、德国萨尔 成材. 表1各钢厂d5.5mm帘线钢盘条的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of wires produced at different steel works 产地 C Si Mn P Ni Cr Cu 0 N 国内Q钢厂 0.72 0.24 0.49 0.005 0.006 0.005 0.037 0.012 0.0013 0.0033 国内S钢厂 0.74 0.23 0.56 0.010 0.004 0.010 0.026 0.025 0.0015 0.0036 德国萨尔钢厂 0.71 0.27 0.51 0.010 0.009 0.017 0.030 0.015 0.0016 0.0029 日本神户钢厂 0.72 0.22 0.50 0.006 0.006 0.009 0.018 0.008 0.0013 0.0023 国内Q钢厂、国内S钢厂、德国萨尔钢厂和日 10.23%.相对于其他三家钢厂盘条，日本神户钢厂 本神户钢厂四家钢厂生产的钢帘线盘条试样的 盘条{111}织构最弱，强度仅为3，轴向面上的占有 ODF图如图1所示.可以看出，四家钢厂盘条试样 率为7.07%.由图2可知：国内Q钢厂盘条的 沿轴向都生成了明显的{111}织构.其中国内Q钢 {111}取向因子μ的值为4.0；国内S钢厂和德国萨 厂的盘条试样沿，方向呈均匀的管状分布{111}织 尔钢厂盘条{111}取向因子4的值相同，均为3.0； 构，{111}织构强度达到了6，其在轴向面上的占有 而日本神户钢厂盘条{111}取向因子4值仅为2.0. 率为12.95%.国内S钢厂也有较强的{111}织构， 综合来看，国内Q钢厂盘条轴向面的{111}织构强 轴向面上的占有率为9.82%.德国萨尔钢厂盘条 度最大，国内S钢厂和德国萨尔钢厂盘条稍弱，日本 (111}织构强度为5级，轴向面上的占有率为 神户钢厂盘条的{111}织构最弱. 密度水平：1.02.03.0.4.0.5.0.6.0密度水平：1.0,2.0,3.0.4.0,5.0密度水平：1.0.2.03.0.4.0.5.0 密度水平：1.0.2.03.0 图1各钢厂盘条ODF图.(a)国内Q钢厂：(b)国内S钢厂：(c)德国萨尔钢厂：(d)日本神户钢厂 Fig.1 ODF section views of wires produced at different steel works:(a)domestic Q steel:(b)domestic Q steel (c)Saar steel:(d)Kobe steel 111 111 111 (a) 4.0 b 3.0 3.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 .0 1.0 ○1.0 0.0 100 110 100 110 100 110100 110 图2各钢厂盘条反极图.()国内Q钢厂：(b)国内S钢厂：(c)德国萨尔钢厂：(d)日本神户钢厂 Fig.2 Inverse pole figures of wires produced at different steel works:(a)domestic Q steel:(b)domestic Q steel:(e)Saar steel:(d)Kobe steel

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 开法计算取向密度分布函数，并用恒 φ2 = 45°截面 取向密度分布函数( ODF) 图以及 α、γ 取向线上取 向密度变化图表示织构． 2 实验结果 2. 1 各钢厂盘条{ 111} 织构对比 分别对国 内 Q 钢 厂、国 内 S 钢 厂、德 国 萨 尔 钢厂及日本神户钢厂生产的 72A 帘 线 钢 5. 5 mm 盘条试样的织构作对比，盘条化学成分 如 表 1 所示． 可以看出除了国内 S 钢厂及德国萨尔钢 厂的盘条 P 含量相对偏高外，其他主要化学成分 相近． 日本神户钢厂盘条为连铸大方坯经开坯后 两火成 材，其余三家钢厂盘条均为小方坯一火 成材． 表 1 各钢厂 5. 5 mm 帘线钢盘条的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of wires produced at different steel works % 产地 C Si Mn P S Ni Cr Cu O N 国内 Q 钢厂 0. 72 0. 24 0. 49 0. 005 0. 006 0. 005 0. 037 0. 012 0. 001 3 0. 003 3 国内 S 钢厂 0. 74 0. 23 0. 56 0. 010 0. 004 0. 010 0. 026 0. 025 0. 001 5 0. 003 6 德国萨尔钢厂 0. 71 0. 27 0. 51 0. 010 0. 009 0. 017 0. 030 0. 015 0. 001 6 0. 002 9 日本神户钢厂 0. 72 0. 22 0. 50 0. 006 0. 006 0. 009 0. 018 0. 008 0. 001 3 0. 002 3 国内 Q 钢厂、国内 S 钢厂、德国萨尔钢厂和日 本神户钢厂四家钢厂生产的钢帘线盘条试样的 ODF 图如图 1 所示． 可以看出，四家钢厂盘条试样 沿轴向都生成了明显的{ 111} 织构． 其中国内 Q 钢 厂的盘条试样沿 φ1方向呈均匀的管状分布{ 111} 织 构，{ 111} 织构强度达到了 6，其在轴向面上的占有 率为 12. 95% ． 国内 S 钢厂也有较强的{ 111} 织构， 轴向面上的占有率为 9. 82% ． 德国萨尔钢厂盘条 { 111 } 织 构 强 度 为 5 级，轴向面上的占有率为 10. 23% ． 相对于其他三家钢厂盘条，日本神户钢厂 盘条{ 111} 织构最弱，强度仅为 3，轴向面上的占有 率为 7. 07% ． 由 图 2 可 知: 国 内 Q 钢 厂 盘 条 的 { 111} 取向因子 μ 的值为 4. 0; 国内 S 钢厂和德国萨 尔钢厂盘条{ 111} 取向因子 μ 的值相同，均为 3. 0; 而日本神户钢厂盘条{ 111} 取向因子 μ 值仅为 2. 0． 综合来看，国内 Q 钢厂盘条轴向面的{ 111} 织构强 度最大，国内 S 钢厂和德国萨尔钢厂盘条稍弱，日本 神户钢厂盘条的{ 111} 织构最弱． 图 1 各钢厂盘条 ODF 图 . ( a) 国内 Q 钢厂; ( b) 国内 S 钢厂; ( c) 德国萨尔钢厂; ( d) 日本神户钢厂 Fig． 1 ODF section views of wires produced at different steel works: ( a) domestic Q steel; ( b) domestic Q steel ; ( c) Saar steel; ( d) Kobe steel 图 2 各钢厂盘条反极图 . ( a) 国内 Q 钢厂; ( b) 国内 S 钢厂; ( c) 德国萨尔钢厂; ( d) 日本神户钢厂 Fig． 2 Inverse pole figures of wires produced at different steel works: ( a) domestic Q steel; ( b) domestic Q steel; ( c) Saar steel; ( d) Kobe steel ·948·

第8期 崔怀周等：轧制工艺对帘线钢盘条织构的影响 ·949· 2.2轧制工艺对盘条织构的影响 轧制工艺参数对盘条织构的生成有直接的影 响.为研究轧制工艺与帘线钢盘条织构的关系，在 青岛钢铁公司帘线钢生产现场，在不改变其他工艺 参数的条件下，通过改变加热炉加热时间、加热炉加热 温度及轧后吐丝温度，研究了盘条织构的变化规律 2.2.1加热炉的加热时间对盘条织构的影响 密度水平：1.02.03.0.4.053密度水平：1.02.03.0,4.0 对青岛钢铁公司的72A帘线钢做了改变加热 图3不同加热时间盘条的0DF图.(a)1050℃，90min:(b) 炉加热时间的实验.图3是在加热温度同为1050℃ 1050℃，110min 下，铸坯在加热炉内加热时间分别为90min和110 Fig.3 ODF section views of wires heated at different time:(a) min所轧制盘条的轴向ODF图.可以看出，延长铸 1050℃，90min;(b)1050℃，110min 坯在加热炉内的加热时间，帘线钢盘条的织构发生 表2。不同加热时间的72A盘条拉伸实验数据 了一定的变化，{111}织构强度明显变弱，由5.3降 Table 2 Tensile test data of 72A wires heated at different time 至4.0.表2为不同加热时间的72A帘线钢盘条拉 加热炉加热 加热炉加热 抗拉强度/ 面缩率/ 伸实验数据.可以看出，加热炉加热时间由90min 温度/℃ 时间/mim MPa % 延长至110min,盘条的抗拉强度略有增加，面缩率 1050 90 1011 39 1050 110 1036 由39%提高至43%. 2.2.2加热炉的加热温度对盘条织构的影响 度为6.3，加热温度为1108℃、1185℃的盘条{111} 对青岛钢铁公司的82A帘线钢做了改变加热 织构强度分别为5.5和3.4，说明随着加热温度的 炉加热温度的实验，加热炉加热温度分别设定为 升高，盘条的{111}织构强度呈下降趋势.表3为不 1075、1108、1185℃，保温时间设为100min.从图4 同加热温度的82A帘线钢盘条拉伸实验数据.可以 可以看出，提高加热炉加热温度，盘条的织构发生明 看出，随加热炉加热温度的升高，盘条的抗拉强度有 显变化.加热温度为1075℃时的盘条{111}织构强 一定提高，面缩率变化没有明显规律 密度水平：1.02.0,3.0.4.0.5.0.6.0.6.3密度水平：1.0.2.0.3.0,4.0.5.0 密度水平：1.0.2.0.3.034 图4不同加热温度盘条的0DF图.(a)1075℃：(b)1108℃：(c)1185℃ Fig.4 ODF section views of wires heated at different temperatures:(a)l075℃：(b)1l08℃：(c）1185℃ 表3 不同加热温度82A盘条的拉伸实验数据 Table 3 Tensile test dates of 82A wires with different heating tempera- tures 加热炉加热 加热炉加热 抗拉强度/ 面缩率/ 编号 温度/℃ 时间/min MPa t 1075 100 1132 名 1108 100 1136 37 密度水平：1.02.0,3.0,4.05.3密度水平：1.0,2.0,3.0 1185 100 1175 39 图5不同吐丝温度盘条的0DF图.(a)860℃：(b)920℃ 2.2.3吐丝温度对盘条织构的影响 Fig.5 ODF section views of wires at different laying temperatures: (a)860℃：(b)920℃ 在其他工艺条件相同的情况下，吐丝温度对盘 条生成的织构有明显的影响，如图5所示.吐丝温 度为860℃时，{111}织构强度为5.3：当吐丝温度

第 8 期 崔怀周等: 轧制工艺对帘线钢盘条织构的影响 2. 2 轧制工艺对盘条织构的影响 轧制工艺参数对盘条织构的生成有直接的影 响． 为研究轧制工艺与帘线钢盘条织构的关系，在 青岛钢铁公司帘线钢生产现场，在不改变其他工艺 参数的条件下，通过改变加热炉加热时间、加热炉加热 温度及轧后吐丝温度，研究了盘条织构的变化规律． 2. 2. 1 加热炉的加热时间对盘条织构的影响 对青岛钢铁公司的 72A 帘线钢做了改变加热 炉加热时间的实验． 图 3 是在加热温度同为 1 050 ℃ 下，铸坯在加热炉内加热时间分别为 90 min 和 110 min 所轧制盘条的轴向 ODF 图． 可以看出，延长铸 坯在加热炉内的加热时间，帘线钢盘条的织构发生 了一定的变化，{ 111} 织构强度明显变弱，由 5. 3 降 至 4. 0． 表 2 为不同加热时间的 72A 帘线钢盘条拉 伸实验数据． 可以看出，加热炉加热时间由 90 min 延长至 110 min，盘条的抗拉强度略有增加，面缩率 由 39% 提高至 43% ． 2. 2. 2 加热炉的加热温度对盘条织构的影响 对青岛钢铁公司的 82A 帘线钢做了改变加热 炉加热温度的实验，加热炉加热温度分别设定为 1 075、1 108、1 185 ℃，保温时间设为 100 min． 从图 4 可以看出，提高加热炉加热温度，盘条的织构发生明 显变化． 加热温度为 1 075 ℃时的盘条{ 111} 织构强 图 3 不同加热时间盘条的 ODF 图． ( a) 1 050 ℃，90 min; ( b) 1 050 ℃，110 min Fig． 3 ODF section views of wires heated at different time: ( a) 1 050 ℃，90 min; ( b) 1 050 ℃，110 min 表 2 不同加热时间的 72A 盘条拉伸实验数据 Table 2 Tensile test data of 72A wires heated at different time 加热炉加热 温度/℃ 加热炉加热 时间/min 抗拉强度/ MPa 面缩率/ % 1 050 90 1 011 39 1 050 110 1 036 43 度为 6. 3，加热温度为 1 108 ℃、1 185 ℃的盘条{ 111} 织构强度分别为 5. 5 和 3. 4，说明随着加热温度的 升高，盘条的{ 111} 织构强度呈下降趋势． 表 3 为不 同加热温度的 82A 帘线钢盘条拉伸实验数据． 可以 看出，随加热炉加热温度的升高，盘条的抗拉强度有 一定提高，面缩率变化没有明显规律． 图 4 不同加热温度盘条的 ODF 图 . ( a) 1 075 ℃ ; ( b) 1 108 ℃ ; ( c) 1 185 ℃ Fig． 4 ODF section views of wires heated at different temperatures: ( a) 1 075 ℃ ; ( b) 1 108 ℃ ; ( c) 1 185 ℃ 表 3 不同加热温度 82A 盘条的拉伸实验数据 Table 3 Tensile test dates of 82A wires with different heating tempera￾tures 编号 加热炉加热 温度/℃ 加热炉加热 时间/min 抗拉强度/ MPa 面缩率/ % 3 1 075 100 1 132 40 4 1 108 100 1 136 37 5 1 185 100 1 175 39 2. 2. 3 吐丝温度对盘条织构的影响 在其他工艺条件相同的情况下，吐丝温度对盘 条生成的织构有明显的影响，如图 5 所示． 吐丝温 图 5 不同吐丝温度盘条的 ODF 图 . ( a) 860 ℃ ; ( b) 920 ℃ Fig． 5 ODF section views of wires at different laying temperatures: ( a) 860 ℃ ; ( b) 920 ℃ 度为 860 ℃ 时，{ 111} 织构强度为 5. 3; 当吐丝温度 ·949·

·950· 北京科技大学学报 第33卷 提高到920℃时，盘条的{111}织构强度明显降低， 较整齐，方向基本一致：而吐丝温度为920℃的盘条 强度只有3.0.在扫描电镜下观察发现（图6）：吐丝 大部分珠光体球团内珠光体的方向相对更加凌乱， 温度为860℃的盘条珠光体球团内珠光体的排列比 同时片层间距变的更加细小. (a) 5μm 5μm 图6不同吐丝温度盘条的珠光体组织.(a)860℃：(b)920℃ Fig.6 Pearlite in wires at different laying temperatures:(a)860C:(b)920C 在加热炉加热过程中，铸坯组织发生奥氏体化， 3 讨论 奥氏体晶粒不断长大，并且长大速度随着加热温度 盘条的拉拔是一个金属晶体相对滑移的过程， 的提高而快速增加.在一定温度下随着加热时间的 晶体的滑移优先发生在原子密度最大的晶面上.在 延长，相邻的晶粒间相互吞噬，使晶粒变得更加粗 720℃以下，72A盘条为体心立方晶体结构，对于体 大.在随后的轧制过程中，由于奥氏体晶粒粗大，动 心立方晶体，通常的滑移面是{110}，它是原子密排 态再结晶发生滞后并且过程延长，{111}织构组分 度最高的晶面，其次是{112}和{123}.由于{111} 发展也受到抑制，因此晶粒粗大的铸坯组织不利于 面原子密度很小，因此很难发生滑移.另外，越接近 γ纤维织构的发展.由于铸坯奥氏体原始晶粒尺寸 {111}织构，取向因子u值越小园.由临界分切应 对盘条品粒尺寸的影响随变形量的加大而逐渐减 力公式σ=rμ可知，取向因子4与拉拔过程中施 小，小方坯经高速线材轧机热轧成5.5mm盘条的 加在试样横截面上的正应力σ成反比，因此轴向面 变形量很大，热轧后粗大的铸坯晶粒对盘条的晶粒 上的{111}织构为硬取向.在盘条拉拔成钢帘线的 尺寸影响很小，因此经过合理的轧制及冷却制度，可 过程中，如果盘条轴向面{111}织构所占比率增加， 以得到晶粒尺寸很小的盘条组织.经检测，不同加 晶体滑移所需要的切应力相应增大，这会形成一种 热温度和保温时间所生产的盘条晶粒度均符合钢帘 拉拔抗力，影响盘条的拉拔.如果盘条轴向面{111} 线盘条晶粒度标准，为8~10级，没有发现明显变 面织构所占比率达到一定临界值，盘条拉伸所需的 化.拉伸实验数据表明，提高加热炉加热温度和延 临界分切应力大于盘条的抗拉强度，则会造成断丝 长加热炉加热时间，盘条的抗拉强度略有提高，对面 现象：因此盘条轴向面{111}面织构所占比率越大， 缩率没有明显影响. 造成拉拔断丝的机率也会越高 由于帘线钢接近于共析钢，因此在盘条吐丝冷 分析各钢厂盘条的生产工艺，日本神户钢厂盘 却过程中生成珠光体组织.当吐丝温度提高，盘条 条为大方坯开坯，两火成材，从大方坯到轧制为 在冷却过程中的冷却速度更大，过冷度增大，珠光体 5.5mm盘条，有很大的变形量；而国内Q钢厂和S 片层间距变的更加细小：同时由于奥氏体晶界上的 钢厂盘条均为小方坯一火成材，变形量相对较小. 珠光体形核点增加，珠光体球团内珠光体的方向更 变形量的不同是造成盘条织构差异的重要原因之 加凌乱，盘条组织中各种织构分布得更加均匀，因此 一.随着变形量的增大，各滑移面会产生交叉滑移. 提高吐丝温度导致了盘条轴向面上的{111}织构得 由于金属整体变形的连续性，相邻晶粒间产生了相 到弱化 互牵制又彼此促进的协同动作，因而出现了力偶，造 4结论 成晶粒间的相对转动，并促使原来不适合拉拔的 {111}晶面开始转动变形，从而在轴向面上转化为 (1){111}织构是硬取向，不利于盘条的拉拔. 对拉拔有利的其他晶面.另外，大方坯开坯后二次 国内钢厂帘线钢盘条的{111}织构强度明显大于国 加热，打乱了原有的晶粒取向，使各晶粒的取向得以 外钢厂，国内Q钢厂盘条的{111}织构强度达到了 重新排列，从而弱化了{111}织构. 6,而日本神户钢厂盘条强度仅为3

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 提高到 920 ℃时，盘条的{ 111} 织构强度明显降低， 强度只有 3. 0． 在扫描电镜下观察发现( 图 6) : 吐丝 温度为 860 ℃的盘条珠光体球团内珠光体的排列比 较整齐，方向基本一致; 而吐丝温度为 920 ℃ 的盘条 大部分珠光体球团内珠光体的方向相对更加凌乱， 同时片层间距变的更加细小． 图 6 不同吐丝温度盘条的珠光体组织 . ( a) 860 ℃ ; ( b) 920 ℃ Fig． 6 Pearlite in wires at different laying temperatures: ( a) 860 ℃ ; ( b) 920 ℃ 3 讨论 盘条的拉拔是一个金属晶体相对滑移的过程， 晶体的滑移优先发生在原子密度最大的晶面上． 在 720 ℃以下，72A 盘条为体心立方晶体结构，对于体 心立方晶体，通常的滑移面是{ 110} ，它是原子密排 度最高的晶面，其次是{ 112} 和{ 123} ． 由于{ 111} 面原子密度很小，因此很难发生滑移． 另外，越接近 { 111} 织构，取向因子 μ 值越小［12］． 由临界分切应 力公式 σ = τ /μ 可知，取向因子 μ 与拉拔过程中施 加在试样横截面上的正应力 σ 成反比，因此轴向面 上的{ 111} 织构为硬取向． 在盘条拉拔成钢帘线的 过程中，如果盘条轴向面{ 111} 织构所占比率增加， 晶体滑移所需要的切应力相应增大，这会形成一种 拉拔抗力，影响盘条的拉拔． 如果盘条轴向面{ 111} 面织构所占比率达到一定临界值，盘条拉伸所需的 临界分切应力大于盘条的抗拉强度，则会造成断丝 现象; 因此盘条轴向面{ 111} 面织构所占比率越大， 造成拉拔断丝的机率也会越高． 分析各钢厂盘条的生产工艺，日本神户钢厂盘 条为 大 方 坯 开 坯，两 火 成 材，从大方坯到轧制为 5. 5 mm 盘条，有很大的变形量; 而国内 Q 钢厂和 S 钢厂盘条均为小方坯一火成材，变形量相对较小． 变形量的不同是造成盘条织构差异的重要原因之 一． 随着变形量的增大，各滑移面会产生交叉滑移． 由于金属整体变形的连续性，相邻晶粒间产生了相 互牵制又彼此促进的协同动作，因而出现了力偶，造 成晶粒间的相对转动，并促使原来不适合拉拔的 { 111} 晶面开始转动变形，从而在轴向面上转化为 对拉拔有利的其他晶面． 另外，大方坯开坯后二次 加热，打乱了原有的晶粒取向，使各晶粒的取向得以 重新排列，从而弱化了{ 111} 织构． 在加热炉加热过程中，铸坯组织发生奥氏体化， 奥氏体晶粒不断长大，并且长大速度随着加热温度 的提高而快速增加． 在一定温度下随着加热时间的 延长，相邻的晶粒间相互吞噬，使晶粒变得更加粗 大． 在随后的轧制过程中，由于奥氏体晶粒粗大，动 态再结晶发生滞后并且过程延长，{ 111} 织构组分 发展也受到抑制，因此晶粒粗大的铸坯组织不利于 γ 纤维织构的发展． 由于铸坯奥氏体原始晶粒尺寸 对盘条晶粒尺寸的影响随变形量的加大而逐渐减 小，小方坯经高速线材轧机热轧成 5. 5 mm 盘条的 变形量很大，热轧后粗大的铸坯晶粒对盘条的晶粒 尺寸影响很小，因此经过合理的轧制及冷却制度，可 以得到晶粒尺寸很小的盘条组织． 经检测，不同加 热温度和保温时间所生产的盘条晶粒度均符合钢帘 线盘条晶粒度标准，为 8 ～ 10 级，没有发现明显变 化． 拉伸实验数据表明，提高加热炉加热温度和延 长加热炉加热时间，盘条的抗拉强度略有提高，对面 缩率没有明显影响． 由于帘线钢接近于共析钢，因此在盘条吐丝冷 却过程中生成珠光体组织． 当吐丝温度提高，盘条 在冷却过程中的冷却速度更大，过冷度增大，珠光体 片层间距变的更加细小; 同时由于奥氏体晶界上的 珠光体形核点增加，珠光体球团内珠光体的方向更 加凌乱，盘条组织中各种织构分布得更加均匀，因此 提高吐丝温度导致了盘条轴向面上的{ 111} 织构得 到弱化． 4 结论 ( 1) { 111} 织构是硬取向，不利于盘条的拉拔． 国内钢厂帘线钢盘条的{ 111} 织构强度明显大于国 外钢厂，国内 Q 钢厂盘条的{ 111} 织构强度达到了 6，而日本神户钢厂盘条强度仅为 3． ·950·

第8期 崔怀周等：轧制工艺对帘线钢盘条织构的影响 ·951· (2)在1050℃下，加热炉加热时间由90min延 composition in steelmaking process for tire cord steel.J Unir Sci 长到110min,{111}织构得到改善，强度由5.3降至 Technol Beijing,2003,25(4):308 (王立蜂，卓晓军，张炯明，等.治金过程中帘线钢中夹杂物成 4.0,因此在一定范围内延长加热时间可以起到降低 分控制.北京科技大学学报，2003,25(4)：308) (111}织构强度的效果. [5]Wang Y.Research on Controlling Process of Surface and Properties (3)保温时间同为l00min,随着加热温度的提 Quality of Steel Cord [Dissertation].Wuhan:Wuhan University of 高，盘条的{111}织构强度呈下降趋势. Science and Technology,2007 (4)随着吐丝温度由860℃升高至920℃，盘 (王勇.钢帘线表面和性能质量控制工艺的研究[学位论文] 武汉：武汉科技大学，2007) 条中的珠光体片层间距变的更加细小，同时方向性 [6]Fu W T,Xiong Y,Zhao J,et al.Micro-structural evolution of 更加凌乱，盘条的{111}织构强度得到明显降低 pearlite in eutectoid Fe-C alloys during severe cold rolling.Mater Sci Technol,2005,21(1)25 参考文献 7]Toribio J.Relationship between microstructure and strength in eu- [1]Xue Z L,Yu X B,Liu Z Q,et al.Thermodynamics of control on tectoid steels.Mater Sci Eng A,2004,387-389:227 oxide inclusions in high carbon steel curtain wire (82B).Steel- [8]Sevillano JG.Room temperature plastic deformation of pearlitic making,2002,18(2):31 cementite.Mater Sci Eng,1975,21:221 (薛正良，于学斌，刘振清，等.钢帘线用高碳钢(82B)氧化物 [9]Zelin M.Microstructure evolution in pearlitic steels during wire 夹杂控制热力学.炼钢，2002,18(2)：31) drawing.Acta Mater,2005,50(17)4431 Guo D Y,Ma C,Zhang X J,et al.Industrial application of con- [10]Montesin T,Heizmann J J.Evolution of crystallographic texture trol technology of oxide inclusions in tyre cord steel.J Unir Sci in thin wires.J Appl Cryst,1992,25:665 Technol Beijing,2007,29(Suppl 1):48 [11]Montesin T,Heizmann JJ,Abdellaoui A,et al.Relation be- (郭大勇，马成，张晓军，等.帘线钢中氧化物夹杂控制技术在 tween texture and drawability of steel cord.Wire Int,1993, 生产中的应用.北京科技大学学报，2007,29（增刊1）：48) 26:86 B]Zhao Z F,Yu X H,Hong J,et al.Non-metal inclusion control [12]Ma Q C,Mao W M,Feng H P.Tensile behavior of commercial technique for tire cord steel.fron Steel,2009,44(3):40 aluminum sheets at low deformation degree.J Plast Eng,2005, (赵中福，余新河，洪军，等.帘线钢中非金属夹杂物的控制技 12(6):89 术研究.钢铁，2009,44(3)：40) (马全仓，毛卫民，冯惠平.工业铝板的低应变量拉伸变形行 4]Wang L.F.Zhuo X J,Zhang J M,et al.Controlling inclusion 为.塑性工程学报，2005,12(6)：89)

第 8 期 崔怀周等: 轧制工艺对帘线钢盘条织构的影响 ( 2) 在 1 050 ℃下，加热炉加热时间由 90 min 延 长到 110 min，{ 111} 织构得到改善，强度由 5. 3 降至 4. 0，因此在一定范围内延长加热时间可以起到降低 { 111} 织构强度的效果． ( 3) 保温时间同为 100 min，随着加热温度的提 高，盘条的{ 111} 织构强度呈下降趋势． ( 4) 随着吐丝温度由 860 ℃ 升高至 920 ℃，盘 条中的珠光体片层间距变的更加细小，同时方向性 更加凌乱，盘条的{ 111} 织构强度得到明显降低． 参 考 文 献 ［1］ Xue Z L，Yu X B，Liu Z Q，et al． Thermodynamics of control on oxide inclusions in high carbon steel curtain wire ( 82B) ． Steel￾making，2002，18( 2) : 31 ( 薛正良，于学斌，刘振清，等． 钢帘线用高碳钢( 82B) 氧化物 夹杂控制热力学． 炼钢，2002，18( 2) : 31) ［2］ Guo D Y，Ma C，Zhang X J，et al． Industrial application of con￾trol technology of oxide inclusions in tyre cord steel． J Univ Sci Technol Beijing，2007，29( Suppl 1) : 48 ( 郭大勇，马成，张晓军，等． 帘线钢中氧化物夹杂控制技术在 生产中的应用． 北京科技大学学报，2007，29( 增刊 1) : 48) ［3］ Zhao Z F，Yu X H，Hong J，et al． Non-metal inclusion control technique for tire cord steel． Iron Steel，2009，44( 3) : 40 ( 赵中福，余新河，洪军，等． 帘线钢中非金属夹杂物的控制技 术研究． 钢铁，2009，44( 3) : 40) ［4］ Wang L F，Zhuo X J，Zhang J M，et al． Controlling inclusion composition in steelmaking process for tire cord steel． J Univ Sci Technol Beijing，2003，25( 4) : 308 ( 王立峰，卓晓军，张炯明，等． 冶金过程中帘线钢中夹杂物成 分控制． 北京科技大学学报，2003，25( 4) : 308) ［5］ Wang Y． Research on Controlling Process of Surface and Properties Quality of Steel Cord［Dissertation］． Wuhan: Wuhan University of Science and Technology，2007 ( 王勇． 钢帘线表面和性能质量控制工艺的研究［学位论文］． 武汉: 武汉科技大学，2007) ［6］ Fu W T，Xiong Y，Zhao J，et al． Micro-structural evolution of pearlite in eutectoid Fe-C alloys during severe cold rolling． J Mater Sci Technol，2005，21( 1) : 25 ［7］ Toribio J． Relationship between microstructure and strength in eu￾tectoid steels． Mater Sci Eng A，2004，387 － 389: 227 ［8］ Sevillano J G． Room temperature plastic deformation of pearlitic cementite． Mater Sci Eng，1975，21: 221 ［9］ Zelin M． Microstructure evolution in pearlitic steels during wire drawing． Acta Mater，2005，50( 17) : 4431 ［10］ Montesin T，Heizmann J J． Evolution of crystallographic texture in thin wires． J Appl Cryst，1992，25: 665 ［11］ Montesin T，Heizmann J J，Abdellaoui A，et al． Relation be￾tween texture and drawability of steel cord． Wire J Int，1993， 26: 86 ［12］ Ma Q C，Mao W M，Feng H P． Tensile behavior of commercial aluminum sheets at low deformation degree． J Plast Eng，2005， 12( 6) : 89 ( 马全仓，毛卫民，冯惠平． 工业铝板的低应变量拉伸变形行 为． 塑性工程学报，2005，12( 6) : 89) ·951·