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 energy spectrum of the wire sample冶金知识金属的电子熔炼金属的电子熔炼是建立在深度真空条件下使用电子发射阴极的基础上的。阴极发射的电子在电场中加速，聚焦并定向于所加工的金属。在与熔融金属表面相遇时电子的加速运动停止，电子的动能转换为热能。放出的热量消耗于熔化和加热金属。由于获得超纯和化学活性金属的必要性，用电子束熔炼金属在工业上具有重大的作用。这种熔炼方式在生产难熔的，加热时容易氧化的诸如Mo、Ta、Re之类金属时特别有优势。24