李艷萍 陳偉 鄒應春 皮忠權 趙亮 段開會 馬松
(1.武昆股份制造管理部;2.武昆股份軋鋼廠)
ER70S-6 是國外的常用氣體保護焊絲品種,按美國焊接協會標準AWSA5.18 的要求進行化學成分控制。ER70S-6 是一種鍍銅、低碳、低合金氣體保護焊絲,通過CO2或者Ar 作為保護氣體施焊,焊接過程中燃燒穩定、氣孔敏感性小,具有良好的焊接性能,被廣泛用于汽車、機械、船舶、壓力容器等的焊接。近年來,國內陸續引進了一些先進的焊絲生產線,為滿足用戶日益提高的質量要求,中間無需退火直接可以拉制成成品規格,并減少制造成本,使其更受焊絲制造廠家的歡迎。
國內某廠4 月份生產的ER70S-6 焊絲鋼盤條,在成分和工藝沒有變動的情況下,盤條在拉拔過程中出現了拉拔困難的情況,影響下道工序的正常使用;為減少使用方的損失,從拉拔困難的母材中取樣進行分析,本次分析主要從母材的力學性能、外形尺寸、成分、氣體和金相組織進行分析。
國內某廠生產ER70S-6 合金焊絲熱軋盤條的生產工藝流程如下:
冷坯→上料臺架→輥道輸送→測長稱重→加熱爐→高壓水除鱗→粗軋機組→1#飛剪切頭尾→中軋機組→2#飛剪切頭(尾)→預精軋機組→預水冷→3#飛剪切頭(尾)→精軋機組→水冷→在線測徑→減定徑機組→在線測徑→水箱控冷→夾送、吐絲→集卷→運卷、掛卷→P&F 線運輸機運輸→質量檢查、頭尾剪切、取樣→壓緊打捆→盤卷稱重→掛標簽→卸卷→入庫。
4 月份生產Φ6.5 mmER70S-6 合金焊絲鋼在某廠制品有限公司使用過程中,出現拉拔困難的現象,為了改善下道工序拉拔困難的問題,對拉拔困難的母材取樣進行分析,從母材的力學性能、外形尺寸、成分、氣體和金相組織等方面進行分析。
4 月份生產Φ6.5 mmER70S-6 合金焊絲鋼拉拔斷絲異常的力學性能見表1。
表1 拉拔斷絲異常的力學性能
4 月份生產Φ6.5 mmER70S-6 合金焊絲鋼拉拔困難的材上成分見表2。
表2 拉拔困難的材上成分(%)
由表1 和表2 可以看出,拉拔過程中出現拉拔困難主要是由于C 元素、Mn 元素以及N 元素的含量偏高使得母材性能偏高、斷面收縮率偏低;為了更好地分析拉拔困難的原因,選取具有代表性的試樣進行金相顯微組織分析。
4 月份生產Φ6.5 mm ER70S-6 合金焊絲鋼1#,2#拉拔困難的金相組織見表3、圖1、圖2。
圖1 1#試樣的金相顯微組織
圖2 2#試樣的金相顯微組織
表3 拉拔困難的金相組織
直徑為Φ1.8 mm 拉斷試樣金相組織見圖3,斷口呈杯錐狀,基體組織為鐵素體+珠光體的纖維組織+大量彌散分布的粒狀貝氏體顆粒,斷口附近粒狀貝氏體尺寸均在10~13 μm,基體粒狀貝氏體尺寸在8~11 μm;組織變形的流線在粒狀貝氏體附近有不同程度擾動情況。
圖3 拉斷試樣(Φ1.8 mm)金相組織
從金相結果可以發現:(1)鐵素體晶粒度較細,達到11 級;(2)心部組織粒狀貝氏體約6 %,不利于拉拔。
通過力學性能、外形尺寸、成分以及金相結果的對比可以發現:C 元素、Mn 元素以及N 元素偏高,導致母材力學性能偏高;開軋溫度偏低導致晶粒度較細;輥道冷速過快以及出保溫罩蓋的溫度高導致粒狀貝氏體的形成,阻礙后道工序的拉拔,使得母材在拉拔過程中出現斷絲困難的現象。
為了進一步降低ER70S-6 合金焊絲的斷絲率,國內某廠在6 月共計生產58 批次,約2 000 噸,通過對化學成分,軋制工藝上的開軋溫度、吐絲溫度、輥道速度以及保溫罩蓋開啟數量等方面進行調整,來改善ER70S-6 合金焊拉拔質量,調整后的生產參數如下[1]。
化學成分見表4 所示。
表4 ER70S-6 化學成分
軋制過程中工藝控制參數見表5。
表5 軋制過程工藝參數
力學性能檢驗結果見表6。
表6 力學性能檢驗結果
生產樣抗拉強度和斷面收縮率的正態分布圖見圖4。
圖4 合金焊絲鋼抗拉強度和斷面收縮率的正態分布圖
從圖4 可以看出:本次生產的58 個批次的抗拉強度主要在495~520 MPa,斷面收縮率在79~83%,抗拉強度和斷面收縮率均有利于后道工序的拉拔。
3#、4#金相組織見表7、圖5、圖6。
圖5 3#試樣的金相顯微組織
圖6 4#試樣的金相顯微組織
表7 金相組織
拉拔至直徑Φ1.2 mm 金相組織見圖7,組織為鐵素體+珠光體的纖維狀組織+少量彌散分布的粒狀貝氏體顆粒,粒狀貝氏體尺寸大多在2~4 μm,偶見極少量(一視場約1~2 顆)大尺寸>8 μm 粒狀貝氏體;組織變形流線順暢。
圖7 正常成品試樣(Φ1.2 mm)金相組織
(1)C ≤0.08 wt%、Mn ≤1.50 wt%,可以有效地降低合金焊絲母材的強度,更利于后道工序的拉拔。
(2)根據國內某廠的生產條件,開軋溫度≤1 040 ℃、吐絲溫度≤920 ℃、可以較好的降低鐵素體晶粒度等級,使得鐵素體晶粒度等級9.0-10.5 級。
(3)輥道速度≤0.35 m/s 以及增加保溫罩蓋的數量有效減少粒狀貝氏體的量;粒狀貝氏體含量<1 %,有利于產品的后序拉拔。