ER70S-6 焊絲鋼質(zhì)量提升實踐

周慧敏， 李勇強， 柴 磊

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司， 陜西 漢中 724200）

ER70S-6 焊絲用熱軋盤條是國內(nèi)外常用的氣體保護焊絲用鋼，該焊絲焊接電弧穩(wěn)定、焊縫性能優(yōu)良，廣泛應用于車輛船舶、石油化工、建筑橋梁等行業(yè)的金屬結構焊接生產(chǎn)[1-2]，屬于國民經(jīng)濟易耗品。陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司（全文簡稱漢鋼公司）成功開發(fā)Φ5.5 mm 規(guī)格ER70S-6 焊接用鋼盤條，并針對其強度適用性和外觀質(zhì)量開展了提升實踐。

1 設備及工藝簡介

工藝設備及流程：加熱爐—高壓水除鱗—粗軋機組—中軋機組—水冷1 區(qū)—預精軋機組—水冷2區(qū)—精軋機組—水冷3 區(qū)—減定徑機組—水冷4 區(qū)—夾送輥—吐絲機—斯太爾摩冷卻線—集卷筒—PF 線。

2 技術要求

2.1 化學成分要求

C 在焊接過程中可以與氧反應生產(chǎn)CO 和CO2，也可隔離熔池及電弧區(qū)周圍的空氣，減少空氣中的氧、氮等氣體對焊縫的不良影響。但是過高的w（C）會造成焊縫裂紋、焊接過程易飛濺[3-4]的情況發(fā)生。因此，w（C）應在滿足性能要求的范圍內(nèi)取下限。

Mn、Si 可有效提高焊絲強度，也是重要的脫氧劑，能夠起到較好的脫氧及脫硫作用。但是隨著w（Mn）、w（Si）的增加，鋼中夾雜物的含量也易增加，且易產(chǎn)生偏析和帶狀組織[5]。因此，w（Mn）、w（Si）應盡量偏下限控制，以保證焊絲鋼的優(yōu)良力學性能，同時獲得良好的內(nèi)部組織。

鋼中的P、S 元素屬有害元素，P 元素通過固溶強化作用能夠顯著提高鋼材強度、硬度，降低低溫韌性，并且P 具有嚴重的偏析傾向，不利于鋼材拉拔性能[6-7]。S 元素則會導致鋼產(chǎn)生熱脆，焊接過程中在應力作用下易產(chǎn)生結晶裂紋，但是一定范圍內(nèi)w（S）的增加能夠提高焊縫鋼水流動性，于焊縫表面質(zhì)量有利[8-10]。因此，應盡量減少w（P），合理控制w（S）。

經(jīng)過分析，根據(jù)GB/T 3429—2015 對焊接鋼用盤條的化學成分要求，制定了漢鋼公司內(nèi)控要求，具體如表1 所示。

表1 ER70S-6 焊絲用鋼化學成分 %

2.2 力學性能及組織

焊絲的強度和塑性需滿足下游拉拔要求，抗拉強度不宜過高，生產(chǎn)中控制目標值在560 MPa 以下，且波動盡可能小。ER70S-6 焊絲鋼w（C）低，其組織組成為大量鐵素體加珠光體，組織應均勻、細小。

3 軋制工藝

3.1 溫度控制

軋制溫度直接影響奧氏體晶粒的長大，軋制溫度高，奧氏體晶粒粗大，轉(zhuǎn)變后的晶粒粗大，可以在一定程度上避免成品線材強度過高；但是粗大的奧氏體晶粒會顯著推遲鐵素體轉(zhuǎn)變，降低組織中鐵素體含量，促進貝氏體等組織轉(zhuǎn)變，不利于焊絲鋼塑性提升；而細晶粒奧氏體穩(wěn)定性低，孕育期短，緩慢冷卻速度下可以有效避免貝氏體、馬氏體等有害組織產(chǎn)生[11]。結合生產(chǎn)實際，將吐絲溫度控制在900 ℃左右。

3.2 軋后冷卻控制

針對ER70S-6 焊絲鋼抗拉強度進行了工藝調(diào)整試驗。為改善拉拔性能，在對焊絲鋼的軋后冷卻工藝中采用緩慢型冷卻方式，不使用風機，并在輥道上方加蓋保溫罩。主要通過調(diào)整運輸輥道速度來控制軋后冷卻，從而優(yōu)化抗拉強度指標。具體工藝調(diào)整情況如表2 所示。

表2 焊絲鋼工藝調(diào)整情況及力學性能

由表2 可以看出，隨著風冷輥道速度的降低，焊絲鋼抗拉強度平均值逐漸降低，斷面收縮率變化不大。經(jīng)測算，輥道速度由0.60 m/s 降低至0.15 m/s，焊絲鋼軋后冷卻速度由1.8 ℃/s 降低至0.8 ℃/s，抗拉強度平均值降低約16 MPa。

3.3 外觀控制

ER70S-6 盤條對尺寸精度也有較嚴格的要求，因為盤條尺寸精度對拉拔工藝影響很大。當盤條尺寸偏差過大時，會影響拉拔過程及拉絲模具壽命。在軋制過程中通過提高軋機、軋輥及導衛(wèi)安裝精度，靈活調(diào)整張力，使得成品焊絲鋼尺寸偏差在±0.15 mm 以內(nèi)，表面質(zhì)量良好。

ER70S-6 盤條生產(chǎn)中，若除鱗除不干凈，氧化皮易在軋制過程中被壓入基體，導致下游用戶在剝殼過程中難以將其去除干凈。為避免出現(xiàn)此情況，在軋鋼工序中要適當降低加熱爐溫度，避免長時間停機加熱保溫，同時提高水除鱗壓力，以提高除鱗效果。

4 成品性能及組織

4.1 力學性能

通過以上軋制工藝的控制調(diào)整，生產(chǎn)的焊絲鋼盤條力學性能如表3 所示。從表3 可看出，ER70S-6 焊絲鋼抗拉強度和通條性能穩(wěn)定，塑性良好，滿足焊絲鋼用戶要求。

表3 ER70S-6 焊絲用鋼力學性能

4.2 顯微組織

對盤條的顯微組織進行觀察，如圖1 所示，盤條組織為均勻鐵素體加珠光體組成，鐵素體含量為80%～85%，晶粒度9～10 級，晶粒度適中，組織良好。

圖1 ER70S-6 焊絲用鋼盤條顯微組織

5 結論

1）焊絲鋼化學成分須嚴格控制，在滿足強度的前提下，C、Si、Mn 含量不宜過高，P、S 及氣體含量也應保持在較低水平。

2）軋后冷卻控制對焊絲鋼抗拉強度影響較大，為獲得較好的拉拔性能，將焊絲鋼軋后冷卻速度控制在1.0 ℃/s 以下為宜。