EM12K焊接用鋼盤條的研制開發

張秀香 蔣艷菊 吳東明

(本鋼集團棒線材研究所，遼寧 本溪 117017)

EM12K盤條是制作埋弧焊絲的原料,北營公司結合以往生產焊線經驗，通過精煉進行成分微調、全程保護澆注、控軋控冷等工藝,成功研制出埋弧用焊接用鋼盤條EM12K。

1 工藝流程

DS→LD→LF→CC(電磁攪拌)→加熱→高線→檢驗→包裝出廠

2 冶煉工藝控制

2.1 化學成分控制要求

埋弧焊絲鋼為了保證焊接和焊縫的質量以及后續保證拉拔過程生產效率，要求盤條成分均勻、較低的成分偏析指數。為使鋼的化學成分能夠滿足最終產品質量要求,化學成分內控要求見表 1。

表1 化學成分/%

2.2 脫氧及精煉控制

在轉爐吹煉過程保證合適的供氧時間和吹氧量，由此保證合金元素的收得率和鋼水的成分控制。在出鋼過程實現合金化，且保證脫氧程度，采用擋渣法出鋼, 通過減少出鋼帶渣量來控制非金屬夾雜物的含量。防止鋼水過渡氧化，穩定鋼水的含氧量，精煉爐加入合適的合金及脫氧劑進行合金微調及進一步的脫氧，保證最終的氧含量。

LF爐通過吹氬攪拌鋼水，微調合金成分，三相電極電弧使鋼水升溫、造渣去硫等操作，以達到對鋼水精煉目的，通過 LF 精煉爐進行鋼水成分微調,保證盤條拉拔性能和焊絲焊接性能。實際生產熔煉成分與盤條成品樣成分波動幅度為: C±0.01% , Mn±0.03% , Si±0.02% , P、S≤0.012%。

2.3 氣體和夾雜物控制

鋼中氣體含量高容易產生焊縫氣孔、白點等缺陷, 同時也容易造成焊縫冷熱裂紋，所以, 氣體含量需要控制在最低限度: [O]≤70×10-6, [N]≤70×10-6, [H]≤2×10-6。鋼中的夾雜物不僅會使線材的拉拔性能變壞，而且會影響埋弧焊絲的使用性能和焊縫質量, 而且容易造成焊縫金屬缺陷。

為了保證鋼水的潔凈，北營公司采取了有效控制措施。(1)大包至中間包、中間包到結晶器采用全過程保護澆注措施, 同時中間包采用中性低碳覆蓋劑和碳化稻殼雙層保溫,防止鋼水二次氧化；(2)精煉造白渣，軟吹氬, 實現鋼水進一步脫硫、脫氧、去夾雜，保證精煉出站鋼中氧含量小于70ppm，[P]、[S]≤0.030%；(3)采用電磁攪拌技術促進氣泡的上浮去除；(4)精煉采用微正壓。最終產品的氣體及夾雜物情況見表2。

表2 盤條夾雜及氣體

2.4 控制結晶器液面波動及二冷水冷卻制度保證鑄坯質量

結晶器液面波動直接帶來了鑄坯的各種缺陷，為保證鑄坯質量，控制結晶器的液面波動為首要條件，北營公司采取了各種有效控制措施：(1)澆注過程采用自動液面控制裝置進行液面控制調節；(2)保證合適的吹氬量，防止液面翻滾；(3)侵入水口深度適當，保證在80mm-100mm；(4)使用合適的保護渣，保證其適合的粘度和潤滑；(5)保證合適的澆注溫度(過熱度)；(6)采用恒定拉速連鑄方式。

鑄坯在連鑄過程采用了合理的冷卻制度，使得鋼水在水冷結晶器中形成足夠厚且均勻的坯殼，保證了鑄坯出結晶器不拉漏；同時也保證了鑄坯內部細晶粒區的數量和整體鑄坯質量。具體的鑄坯低倍檢測結果見表3。

表3 EM12K鑄坯低倍檢測結果

3 控軋控冷

3.1 加熱溫度控制

鋼坯在加熱爐內進行了合適的預熱、加熱和均熱。在奧氏體化過程中實現了成分均勻與合適的晶粒大小，為后續的組織轉變奠定基礎。

3.2 軋制溫度控制

根據EM12K奧氏體化過程溫度，決定了開軋溫度，詳見圖1。

埋弧用焊絲EM12K為低碳鋼，其相變前奧氏體晶粒大小影響后期相變的組織形式和物理性能，是該鋼種質量控制的關鍵，如果終軋溫度過高,導致相變終了線右移,可能導致中溫貝氏體或低溫馬氏體組織出現,導致最終性能不合和不利后續拉拔加工,所以其終軋溫度不宜過高，進精軋溫度曲線詳見圖2。

圖1 盤條EM12K開軋溫度曲線

圖2 盤條EM12K進精軋溫度曲線

3.3 吐絲溫度控制

北營公司生產EM12K過程，根據該鋼種的相變溫度設定了此鋼種的吐絲溫度，保證了其相變開始時間，并避免了不良組織的形成，實現的最終的良好組織形式鐵素體和珠光體，達到降低線材抗拉強度的目的,有利于后續工序拉拔制深加工。實際吐絲溫度曲線詳見圖3。

3.4 冷卻過程控制

低碳埋弧用焊絲EM12K理想的組織形式鐵素體和珠光體。為實現其良好組織形式，冷卻速度控制在1°/s以下，輥道的速度設定在0.09m/s；風機全部關閉；保溫罩全關。合適的冷卻速度保證了奧氏體的分解轉變溫度與時間，并保證了奧氏體晶粒尺寸,最終實現了良好的組織形式和理想的性能要求。顯微組織形式見圖4。

圖3 盤條EM12K吐絲溫度曲線

圖4 盤條EM12K組織形態F+P(200倍)

3.5 尺寸精度控制

北營公司通過軋機、軋輥和導衛精度控制，以及張力大小、 孔型優化、加強設備維護和調整等手段, 保證了最終盤條的尺寸精度控制在B級。且通條尺寸波動小, 保證了后續的拉拔加工。

4 質量評定

北營公司生產的 EM12K 焊接用鋼盤條,化學成分控制嚴格, 波動小,盤條的化學成分見表4； 金相組織均為鐵素體加珠光體, 無不良顯微組織，晶粒度均為9.5級。 盤條通條性能均勻穩定，具體強度控制情況見表5。整體的組織和性能控制良好，尺寸精度高，且盤條無廢品。

表4 盤條化學成分

表5 盤條力學性能

EM12K盤條強度適中、塑性高、通條性能穩定， 產品各項性能指標完全符合用戶要求。