CO_2气保焊丝用钢ER70S-6生产实践研究_朱林林.pdf

DOI:10.16683/J.CNKI.ISSN1674-0971.2022.4056前言ER70S-6焊丝钢盘条是制作新一代CO2气体保护实芯焊丝的主要原料，CO2气体保护实芯焊丝具有焊接效率高、焊接成本低和焊缝质量好等优点，广泛应用于桥梁、锅炉、船舶、车辆制造以及各类工程机械行业1。CO2气保焊丝用钢 ER70S-6 主要采用规格5.5mm、6.5mm 的盘条，经下游焊丝厂冷拉拔至0.8mm1.2mm，由于拉拔道次较多，冷加工变形量大，多数焊丝生产厂商无中间退火设备，因此对盘条的冷变形能力提出了相当高的要求。本文主要针对生产实际以及下游加工过程出现的问题进行深入分析，解决焊丝的质量缺陷，满足下游客户的使用。1工艺流程本钢种的生产采用80tEBT康斯迪电炉-钢包底吹Ar搅拌-LF精炼-l60160mm2方坯连铸-铸坯检验-入炉加热-高速线材轧机控轧控冷6.5 mm(5.5 mm)盘条。2化学成分控制本次生产的焊丝钢ER70S-6的成品化学成分见表1，对照标准要求可以看出，化学成分整体控制良好。2.1 碳含量的控制碳是钢中对强度贡献最大的元素，增加碳含量能够提高钢的强度，但是牺牲了钢的焊接性能和塑性，使冷加工性能变差。对ER70S-6焊丝钢，碳含量偏上限，会使盘条的拉拔性能变差，还会使焊丝CO2气保焊丝用钢ER70S-6生产实践研究朱林林张灵通董金龙杨玉国摘要：本文介绍了CO2气保焊丝用钢ER70S-6盘条的化学成分要求及控制，分析了焊丝钢拉拔断丝及镀铜色差的原因，结合生产实际，制定了下一步优化工艺以便改善ER70S-6焊丝钢盘条的综合性能。关键词：焊丝用钢；拉拔；镀铜；中图分类号：TF762文献标识码：A文章编号：1674-0971(2022)-004-04Study on production practice of ER70S-6 steel for CO2gas welding wire（Xiwang Metals Technology Co.,Ltd.,Binzhou 256200,Shandong,China）Abstract：This paper introduces the chemical composition requirements and control of ER70S-6 wire rod for CO2gas welding wire,analyzes the reasons of wire breakage and color difference of copper plating,and formulates the next op-timization process in order to improve the comprehensive performance of ER70S-6 wire rod based on the productionpractice.Keywords：welding wire steel，drawing，copper plating收件日期：2022-06-10作者简介：朱林林，男，（1986-），2011年毕业于东北大学，工程师，现供职于西王特钢有限公司，主要从事特钢新材料冶炼、轧制工艺设计。（西王金属科技有限公司，山东 滨州 256200）特钢技术Special steel Technology第28卷 总第113期2022年第4期Vol.28（113）2022.No.4Zhu Linlin,Zhang Lintong,Dong Jinlong,Yang Yuguo的焊接性能变差。对各工序的碳含量进行分析，电炉-LF-连铸-钢坯-成品碳含量的变化见图1。从图1中可以看出，电炉出钢C稳定控制在0.04%，说明电炉出钢C控制良好；钢坯C含量基本控制在了0.06%0.09%，0.09%的炉次为开浇第一炉，碳含量偏高是因为首先钢水静置时间偏长所致；考虑到成品样为大包取样，因此对钢坯进行取样检测碳含量，可以看出钢坯样出现小幅上涨，但整体碳含量稳定在可控范围。2.2硅、锰含量的控制焊丝钢中锰含量大于1.50%时，锰在提高强度的同时，使钢的断面收缩率和延伸率明显降低。钢中硅含量大于0.9%时，则引起断面收缩率显著降朱林林 张灵通 董金龙 杨玉国：CO2气保焊丝用钢ER70S-6生产实践研究第28卷第4期表1 成品化学成分统计,%Table 1 The statistics of the compositions of some heats炉号E12202256E12202257E12202258E12202259E12202260E12202261E12202262E12202263标准要求C0.090.070.070.080.060.070.070.070.11Si0.880.860.820.880.880.880.860.880.80-1.10Mn1.491.471.441.461.481.511.461.471.40-1.55P0.0200.0090.0150.0150.0140.0140.0150.0220.03S0.00710.00280.00650.00590.00290.00790.0050.00880.03Ni0.0270.0260.0340.0310.0390.0360.0350.0350.20Cr0.0240.030.0240.0230.0270.0280.0320.0310.20图1 生产过程碳含量的变化趋势图Fig.1 The tendency charts of the carbon variations in the productions表2 力学性能数据统计Table 2 The statistics of the mechanical properties of some lots批号D2270236D2270237D2270238D2270239D2270240D2270241D2270242D2270243平均值抗拉强度Rm（MPa）初检521.27524.84522.51517.26526.23517.91531.09517545.17518.32538.03525.56544.67524.79570.48512.16528.58时效7天522.02522.33534.76525.06531.77535.19522.56521.77525.63525.58537.87544.58560.06560.24530.71528.15533.02差值0.75-2.5112.257.85.5417.28-8.534.77-19.547.26-0.1619.0215.3935.45-39.7715.994.44断后伸长率A（%）初检35.5138.3135.0837.7834.6535.7231.6635.7534.2237.6639.5737.4533.7235.7534.0936.8335.86时效7天37.635.9140.2535.237.663838.2237.7538.3741.2636.0639.9740.5839.5739.7237.9138.38差值2.09-2.45.17-2.583.012.286.5624.153.6-3.512.526.863.825.631.082.52断面收缩率Z（%）初检78.1280.6578.9979.5478.4280.3880.7779.5478.4281.7177.8582.176.5278.5478.2779.1179.31时效7天81.4381.3181.1682.8881.1683.1281.5982.2280.7782.4982.183.1279.5478.9984.4880.0881.65差值3.310.662.173.342.742.740.822.682.350.784.251.023.020.456.210.972.34 22低。若焊丝钢的断面收缩率和延伸率降低，则钢的冷加工性能变差，对拉拔不利。因此，为了保证ER70S-6焊丝钢盘条冷拉拔性能，本钢种实际锰、硅均按照下限控制。3力学性能对比分析对焊丝钢力学性能进行分析，6.5mm焊丝钢初检与自然时效7天后的性能对比见表2。可以看出，力学性能均出现少量的增长，整体强韧性能良好。经 7 天 自 然 时 效 后，抗 拉 强 度 平 均 值533.02MPa，断面收缩率平均值81.65%，断后伸长率平均值38.38%。4下游客户质量问题分析4.1 拉拔断丝问题本次生产的ER70S-6投放到市场，拉拔过程反馈：6.5mm拉拔至1.0mm、1.2mm效果良好。在拉拔0.8mm焊丝时，粗拉过程未出现断丝，细拉过程中断丝集中在拉拔至 0.95mm 和 0.8mm 处产生脆断，见图2。对断丝处断口进行电镜检测，见图3。通过拉丝断口形貌可以看出，断口形貌不规则，不是典型的“杯锥状”、“星芒状”等典型原因产生的断口，这是由于个别炉次存在超大尺寸的B类夹杂物（见图4），因B类夹杂物属于脆性夹杂物，在拉拔过程不随基体变形，导致产生断丝。为了降低B类脆性夹杂物，在LF精炼过程时造中碱度渣，提高对Al2O3夹杂物的吸附能力，并增大软吹时间，使夹杂物有充分时间上浮，降低钢中夹杂物数量。4.2镀铜色差问题本次生产的产品经拉拔成焊丝并镀铜后，部分焊丝出现发暗、发黑现象，图5左图为其他钢厂产品，图5右图为本次生产的发暗产品，从表面状态可以看出明显的对比。对于镀铜不良的焊丝，需进行重新镀铜方可达到标准，造成大量人力、物料消耗2。对镀铜发暗的钢材进行电镜检测，见图6，可以看出除了正常的Fe相氧化物外，还存在一定量的 Si 相氧化物。焊丝钢含(Si)较高（0.80%1.00%），在加热炉气氛条件下，形成的液态Fe2SiO4相难以去除，Fe2SiO4在高线多道次轧制及用户多道次拉拔后具有遗传性，残余的氧化铁皮与正常基体电导率不同，影响焊丝镀铜效果，导致焊丝表面出现色差问题。通过控制加热炉还原气氛，适当缩短加热时间，减少氧化铁皮的产生。除鳞时增大水压强度，提高除鳞率，尽可能消除氧化铁皮，降低镀铜发黑发暗情况的发生。特钢技术第28卷第4期图2 拉拔断丝实物图Fig.2 The photo of the broken drawn wire整体视角局部视角图3 拉拔断口形貌Fig.3 The appearance of the fracture of the drawn wireB细2.5级（734m）B粗2.5级（935m）图4 B类夹杂物金相图Fig.4 The microstructures of type B inclusions图5 焊丝镀铜对比图（左图为其他钢厂产品，右图为本次生产产品）Fig.5 The contrast of copper plating on the wires(the left:theproduct of other source,the right:the proudcut of the said factory)235结 论（1）CO2气保焊丝用钢ER70S-6盘条在化学成分控制上C、Si、Mn元素应当按照标准成分的下限控制，提升焊丝钢的塑性性能指标，适当降低钢的抗拉强度，满足下游焊丝厂拉细丝的需求；（2）焊丝钢在拉拔0.8mm细丝时出现断丝，主要是因为钢中存在大尺寸不变形的脆性B类夹杂物所导致，因此下一步在冶炼过程应当严格控制B类夹杂物的产生；（3）焊丝钢镀铜发黑、发暗，分析原因主要是焊丝钢残留的氧化铁皮去除不净，通过控制加热炉内还原气氛，增大水压强度，减少氧化铁皮数量，降低镀铜发黑发暗情况的发生。参考文献1 牛冶凯，孙诚.焊丝镀铜不良影响因素探讨及工艺改善.山西冶金，2019年第5期.2 魏国立，朱青德.焊丝镀铜色差分析及改进J.工业加热，2018，5（47）26-29.朱林林 张灵通 董金龙 杨玉国：CO2气保焊丝用钢ER70S-6生产实践研究第28卷第4期图6 焊丝电镜能谱图Fig.6 The en