ER70S-6M高锰气保焊丝钢盘条生产工艺优化.pdf

第49 卷Vol.49doi:10.3969/j.issn.1003-4226.2023.04.005第4期No.4金属制品MetalProducts2023年8 月August2023ER70S-6M高锰气保焊丝钢盘条生产工艺优化卢伟永（河钢集团宣钢公司，河北宣化0 7 510 0）摘要：通过分析影响焊丝钢盘条组织和性能的因素，按照增大原始奥氏体晶粒尺寸、提高盘条吐丝后缓冷效果的控制思路优化生产工艺，高锰焊丝钢盘条抗拉强度平均降低15MPa，铁素体晶粒度由8.5级降至7 级，且未出现贝氏体等异常组织，较好满足了用户使用需求。关键词：ER70S-6M；气保焊丝钢；晶粒度；辊道速度；贝氏体；抗拉强度中图分类号：TG142.1Production process optimization of ER7oS-6M high manganese gas shieldedAbstract:By analyzing the factors affecting microstructure and properties of welding wire steel wire rod,the productionprocess was optimized according to control idea of increasing original austenite grain size and improving slow cooling effectof wire rod after wire spinning.Tensile strength of high manganese wire rod was reduced 15 MPa average,Ferrite grain sizewas reduced from 8.5 to 7,and there was no abnormal structure such as Bainite,which better met customers needs.Keywords:ER70S-6M;gas shielded welding wire steel;grain size;roller speed;Bainite;tensile strengthER70S-6盘条是用量最大的气保焊丝原材料 ,与GB/T34292015中的H11Mn2Si材质相当，要求Mn质量分数1.40%1.8 5%。国内大多数生产厂家在满足用户焊缝强度的基础上适度降低Mn 质量分数 2.3 ,以降低成本,对w（M n）1.6 0%的高锰气保焊丝钢盘条的研究较少。河北张宣高科科技有限公司一高线自开发生产焊接用钢以来，陆续优化了加热温度、吐丝温度等轧制工艺参数，并在卷型质量、成品尺寸及表面防护等方面做了大量工作,产品质量水平不断提高。但部分ER70S-6M高锰气保焊丝钢盘条出现断丝率高的问题，需要采取措施优化生产工艺，满足用户需求。1影响高锰焊丝钢性能的因素ER70S-6盘条生产工艺、质量控制技术十分成熟,ER70S6 M 高锰焊丝钢性能控制思路是在ER70S-6生产技术的基础上,从轧制、冷却工艺等方面采取措施，减轻或避免锰质量分数提高对拉拔加工的不利影响。文献标识码：Awelding wire steel wire rodLu Weiyong(HBIS Group Xuansteel Company,Xuanhua 075100,China)1.1锰质量分数钢中的锰可以抑制F一P的转变,在一定范围内，锰质量分数增加可以同时提高钢的强度和韧性。当w（M n）在1.2%1.5%时，钢的强化效果明显，当w（M n）1.5%时，Mn质量分数的增加会降低钢的韧性 4。对于需要w(Mn)1.6%的ER70S-6M高锰焊丝钢，需要在轧制过程中采取措施，阻止晶粒进一步细化，降低盘条强度、提高韧性，降低锰的不利影响。1.2加热工艺钢在加热炉中加热时，伴随着碳化物（或氮化物）的溶解和奥氏体晶粒长大两个过程，原始奥氏体晶粒尺寸主要取决于加热温度、高温段加热时间和形成碳化物的微量合金元素质量分数。对于低碳高锰焊丝钢，为提高拉拔性能，首先考虑降低强度、提高韧性，希望得到较粗大的等轴铁素体晶粒，加热工艺从提高加热温度、延长高温段加热时间方面来增大原始奥氏体晶粒尺寸，间接降低成品晶粒度。18.1.3精轧入口温度线材在精轧过程中轧制速度快，散热条件差，可近似认为是绝热过程，钢的变形抗力几乎全部转换为热能，导致温度快速升高，温度升高可达130以上 5。一高线为国产仿摩根五代生产线，精轧机包含10 架次45顶交型无扭悬臂辊环式轧机，采用集中传动，不具备10 架轧机间的调温和控冷能力，在终轧速度一定时，精轧入口温度直接决定了终轧温度，精轧入口温度过高，虽有利于增大原始奥氏体晶粒尺寸，但在后续控冷过程中容易产生混晶，反而会降低成品拉拔性能。精轧人口温度过低，钢的变形抗力将急剧增加。研究表明，精轧人口温度由9 6 0 降至8 6 0，低碳铁素体钢的变形抗力将由150 MPa提高至3 2 0 MPa6变形抗力的提高对精轧机组提出更高要求，影响轧机寿命，会促进晶粒细化、提高钢的强度，降低钢的加工硬化能力 7.8 ，不利于终端用户的拉拔加工。1.4吐丝温度高锰焊丝钢经分段式水箱冷却后，进入吐丝机形成线圈,线圈在风冷辊道上输送、冷却，风冷辊道一般加盖保温罩进行保温，使相变过程在保温罩内缓慢进行，需要设定合适的吐丝温度，既要保证相变开始点落在保温罩内，又要保证相变过程完全在保温罩内进行,即出罩温度低于铁素体相变结束温度，获得适当的金相组织。1.5辊道速度Table 1 Parameters comparison before and after ER70S-6M wire rod production process optimization加热段方案炉温/原工艺960 1 000优化工艺1 020 1 060 2.2冷却工艺优化为保证盘条相变在保温罩内缓慢、均匀进行，对风冷辊道速度、进出罩温度进行调整，盘条冷却工艺进罩方案温度/原工艺750780优化工艺790 820金属制品盘条吐丝后在风冷辊道上的排布情况示意图如图1所示。辊道速度和吐丝效果决定了线圈的密排程度。在吐丝效果较好时，线圈两侧无花边，辊道速度越低，线圈排布越密集，整体冷却越慢 9 ；辊道速度越高，线圈排布越松散，整体冷却越快，搭接点和非搭接点的冷速差异也越大。图1盘条经吐丝后在风冷辊道上的排布情况示意图Fig.1Wire rods arrangement diagram onair-cooled roller after spinning2生产工艺优化传统气保焊丝钢ER70S-6的理想抗拉强度为500530MPa,ER70S-6M高锰焊丝钢因提高了锰质量分数,在相同工艺条件下，由于锰的细化晶粒和促进贝氏体相变作用，抗拉强度预计提高3 0 MPa左右。考虑从增大晶粒尺寸、抑制贝氏体转变两方面来优化生产工艺。2.1工艺参数优化按照增大原始奥氏体晶粒尺寸的控制思路，对生产工艺参数进行优化,ER70S-6M盘条生产工艺优化前后工艺参数对比见表1。表1ER70S-6M盘条生产工艺优化前后工艺参数对比均热段炉温/1 100 1 160 1 100 1 160 Table 2 Comparison of wire rod cooling processes出罩温度/580 620580 620第49 卷搭接点位置开轧温度/精轧进口温度/1 060 15900 9301 060 15900 930对比见表2,同时对保温罩间、保温罩与辊道侧壁的缝隙进行了封堵,要求所有风机不得吹向辊道，避免局部冷速过快。表2 盘条冷却工艺对比搭接点冷却辊道速度速度/(m:s)0.15,0.15、0.15,0.18,0.3 20.50.12,0.12,0.12,0.15,0.250.42吐丝温度/850 10850 10保温罩开启1#开,其他关全关非搭接点冷却速度/(m s-i)0.80.67第4期3效果对比3.1力学性能项目平均值最大值最小值极差从表3 可以看出，工艺优化后，盘条抗拉强度49852 6 M Pa,平均降低2 8 MPa，能够更好满足用户抗拉强度不大于550 MPa的要求，断面收缩率没有明显变化。3.2金相组织卢伟永：ER70S-6M高锰气保焊丝钢盘条生产工艺优化表3 盘条力学性能试验结果Table 3 Test results of wire rods mechanical properties抗拉强度/MPa原工艺试验工艺541513572526521498512819.使用6 0 0 kN液压万能试验机对试样进行拉伸试验，盘条力学性能试验结果见表3。断面收缩率/%比较原工艺-2882.4-4685.6-2380.2-235.4使用德国徕卡DMI5000金相显微镜观察试样横截面,试样横截面金相组织如图2 所示。工艺优化前，盘条金相组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体，铁素体晶粒度为8.5级；工艺优化后，盘条金相组织为铁素体+珠光体，铁素体晶粒度降为7 级。试验工艺82.285.081.43.6比较-0.2-0.61.2-1.820m(a)原工艺图2 试样横截面金相组织Fig.2 Microstructure of sample cross section产品经用户使用，拉拔效果明显改善，成品焊丝焊接性能和熔敷金属力学性能良好，较好满足了用户使用需求。4结语适当提高加热温度，延长连铸坏在高温段的停留时间，可以增大原始奥氏体晶粒尺寸，得到晶粒相对粗大的铁素体组织。提高盘条进人保温罩的温度并延长保温时间,采取隔离空气的措施提高盘条在风冷辊道上的缓冷效果,降低相变过程冷却速度,可以抑制贝氏体转变，降低盘条抗拉强度。参考文献1唐伯钢.对2 1世纪焊接材料发展趋势的探讨 J.焊接,2 0 0 1(3):7 -8.2何路，唐立冬,周明军，等.焊丝用ER50-6钢盘条生产工艺优化 J.山东冶金2 0 16（4）：19-2 0.3陈兴伟，张海芹，窦喜章.AWSER70S-6CO，气保焊丝20m(b)试验工艺用盘条的生产实践J.轧钢,2 0 0 6（2）：58-6 0.4王运玲，冯桂萍.Q345系列钢低温冲击韧度影响因素的研究 J.热加工工艺,2 0 10（10）：8 7-8 9.5 彭飞，苏岚，胡磊，等.高速线材LX82A轧制过程温度场的数值模拟 J.河北冶金,2 0 2 0（3）：19-2 3.6李学通，张燕东，尹宝良，等.七机架热连轧机组轧制温度综合优化技术J.钢铁,2 0 2 3,58（3）：10 4-110.7Hickson M R,Gibbs R K,Hodgson P D.The effect ofchemistry on the formation of ultrafine ferrite in steel J.ISIJ Int,1999,39(11):1176-1180.8Han BQ,Yue S.Processing of ultrafine ferrite steelsJ.Journal of Materials Processing Technology,2003,136(1):100-104.9崔莹莹，余驰斌，李黎，等.控冷工艺对ER70S-6钢线材组织和相变的影响及质量分析 J热加工工艺，2015(7):39-43.（收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 1)作者简介卢伟永19 8 6 年生，河钢集团宣钢公司轧钢高级工程师。