一、研究的背景与问题

切割钢丝是一种超高强度超细直径的镀金刚石线锯，具有低断丝率、良好力学性能（抗拉强度、破断力）、高尺寸精度和足够长度等特性，主要用于太阳能电池用多晶、单晶硅及其它超硬材料的切割成型。切割钢丝在太阳能硅片生产环节中起着不可替代的作用，超精细高强度切割钢丝是硅片生产的必需工具。切割钢丝多选用高碳钢盘条，为了减少切割时的硅损，切割钢丝朝着更细直径和更高强度的方向发展。近几年，国内外切割钢丝直径不断取得新的突破，最细线径已达到35μm，抗拉强度超过5000MPa。

切割钢丝行业内对日本材料认可度最高，其生产的盘条质量最稳定，代表世界领先水平。在纯净度控制方面，可以稳定控制夹杂物尺寸≤10μm，数量少，且夹杂物易于塑性变形或破碎。国内钢铁企业生产的盘条无法稳定控制夹杂物尺寸、数量及组成，钢丝拉拔直径≥0.12mm。在盘条组织控制方面，由于其独有的在线盐浴处理工艺，不仅可以细化珠光体片层间距，还能抑制过共析钢中网状渗碳体的生成。国内钢铁企业生产切割钢丝用盘条多使用在线Stelmor风冷工艺，搭接点及中间点冷却不均匀，盘条同圈显微组织及性能差异较大，抗拉强度波动在100MPa左右，索氏体化率低、网状渗碳体超标等问题影响了切割钢丝拉拔断丝率及最终直径。

在兴澄生产之前，切割钢丝用盘条的核心生产技术均掌握在国外企业手中，属于国外企业垄断产品。目前，国内生产切割钢丝的拉拔及热处理工艺已实现突破，但盘条仍完全依赖从日本进口。国内钢铁企业生产的盘条在纯净度、均质化方面无法满足要求，下游用户加工过程中拉拔断丝率高、稳定性差。解决切割钢丝用盘条国产化难题，对我国制造业高质量发展具有重要意义。

二、解决问题的思路与技术方案

1、总体思路

为了解决超纯净高均质超高强切割钢丝用盘条加工过程中的断丝及稳定性难题，主要在以下方面开展了技术攻关：

（1）调研国内外切割钢丝用盘条实物质量水平和生产技术指标，利用实验测试结合理论分析手段，确定目标盘条生产工艺及化学成分组成；

（2）研发全流程夹杂物与超纯净控制关键技术，并结合外场电磁冶金，构建高稳定性夹杂物控制技术标准化体系，实现钢中氧化物夹杂易碎化和塑性化；

（3）研究铸坯断面成分均匀化控制技术，通过研究铸坯不同压下工艺及轧制工艺技术对钢坯均质化的影响，实现对盘条成分及组织偏析的控制；

（4）开发新型Stelmor+冷却方法与工艺装备，调控与之匹配的过程温度和轧制速度，研究高碳钢盘条组织均匀性控制技术，实现对显微组织的精准调控。

研发技术路线如图1所示。

图1 项目研发技术路线

2、技术方案

（1） 研发了全流程超纯净和夹杂物控制关键技术，构建了高稳定性夹杂物控制技术标准化体系，实现了氧化物夹杂易碎化和塑性化，并利用外场电磁冶金技术改善钢中夹杂物的尺寸及分布，夹杂物细小弥散，盘条夹杂物尺寸≤8μm、夹杂物数量≤10个/mm²。

（2） 开发出轻压下点状裂纹精准判断坯壳厚度方法，实现了铸坯的精准压下控制，降低了铸坯偏析，通过差温及大压下量轧制实现铸坯芯部高渗透性变形，提高了盘条的致密性，中心偏析评级≤1级。

（3）首次创新开发出新型Stelmor+冷却方法与工艺装备，通过基于孔型设计的压下率调整，并调控与之匹配的过程温度和轧制速度，实现了线材搭接点及中间点温度的一致性控制以及同圈显微组织精准调控，网状渗碳体评级≤1级，产品同圈强度极差≤30MPa。

三、主要创新成果

开发的超纯净钢冶炼和夹杂物形态控制核心技术，在江阴兴澄生产高端帘线钢和弹簧钢等特殊钢领域进行推广应用，实现批量稳定供货，相关产品质量获得Michelin、SUZUKI等世界知名企业的认可。利用新型Stelmor+冷却方法与工艺装备，成功开发出非调紧固件钢，助力钢铁行业绿色高质量发展。

超纯净高均质超高强切割钢丝用盘条成功实现国产化，打破了国外技术垄断。完成YB/T 4854-2020《切割钢丝用热轧盘条》行业标准的制定，授权国家专利37件，发表论文17篇。

四、应用情况与效果

通过超纯净高均质超高强切割钢丝用盘条的关键技术研究和应用，成功开发了超高强、高韧性、细直径切割钢丝，并形成了产业化。研制的切割钢丝产品成功应用于光伏、半导体、手机屏幕等高端产品的切割，成品钢丝断丝率正常，终端客户使用反馈切割正常，成功实现超纯净高均质超高强切割钢丝用盘条国产化。

与国内外同类型产品对比，兴澄生产的切割丝产品在钢丝最终拉拔直径、破断力、抗拉强度及断丝率等主要指标方面，均已达到国际先进水平。

图2 成品切割丝

信息来源：江阴兴澄合金材料有限公司