ER50-6-盘条的组织与性能分析.docx

轧三 ER50-6 盘条的组织与性能分析1轧三 ER50-6 盘条的组织与性能分析任翠华（天津冶金集团轧三金属材料科技有限公司，天津 301606）摘 要 本文简要介绍了天津冶金集团轧三 ER50-6 热轧盘条的试轧生产情况，并通过抽样试验，对盘条的主要化学成分、显微组织和力学性能等进行了分析。确定了盘条的质量能达到标准要求，拉拔性能和焊接性能满足客户要求，表明了盘条的成分控制及轧制工艺设计合理可行。关键词 ER50-6 盘条 化学成分 显微组织 力学性能Analysis of Microstrucrure and Properties of ER50-6Wire Rod for Zhasan CompanyRen Cuihua(Tianjin Metal Materials and Technology Co., Ltd., Tianjin, 301606)Abstract This paper briefly introduces the trial production of ER50-6 hot-rolled wire rod for the Tianjin Metal Materialsand Technology Co. Ltd. Through the sampling test, it analyses the main chemical composition, microstructure andproperties of wire rod.The results show that, the quality of wire rod can meet the standard requirements. And the drawingand welding properties can meet customer requirements too.So the conclusion can be drawn that the components in controland the design of wire rod rolling process is reasonable and feasible.Key words ER50-6, wire rod, chemical composition, microstructure, mechanics properties1 前言ER50-6 是碳钢氩弧焊丝，具有优良的塑性、韧性和抗裂性能，尤其低温冲击韧性较高。可用于各种位置的管道手工钨极氩弧焊打底及弧焊，是制作新一代 CO2 气体保护实芯焊丝、埋弧焊、半连续、自动焊接用焊丝的主要原料，广泛应用于压力容器、电力、汽车以及各类机械制造业，是国内外常用的气体保护焊丝品种。随着我国焊接自动化技术推广应用和对焊接质量要求的不断提高，用户对ER50-6 盘条的需求量呈逐年上升趋势。天津轧钢三厂根据自身设备条件，开始开发生产 ER50-6 焊丝用热轧盘条。2 轧制简述2.1 主要工艺流程轧钢工序主要设备为：加热炉，高速线材轧机、吐丝机、风冷运输线等。主要工艺流程为：加热高速线材轧制、水冷吐丝集卷打包成品入库。2第九届中国钢铁年会论文集2.2 轧制温度控制由于焊丝用钢盘条中碳低、塑性好，为有效控制奥氏体晶粒度，从而获得良好的金相组织，应适当降低轧制温度。根据 ER50-6 的钢种特点及试轧生产经验，将其开轧温度确定为 9801050，并用粗轧 1#轧机前处红外双色测温仪进行严格控制。2.3 吐丝温度的控制ER50-6 盘条理想的金相组织为铁素体+珠光体，但由于钢中锰、硅合金元素的存在提高了钢的淬透性,使其“CCT”转变曲线向右下方移动, 推迟并延长了转变时间1。若工艺参数控制不当, 该盘条的金相组织中可能出现马氏体或贝氏体组织, 不利于拉拔加工，或者组织分布不均匀，出现带状组织或大量混晶。如图 1。图 1 ER50-6 钢的动态 CCT 曲线经过高线试轧，结果表明吐丝温度高于 900 时, 组织中有较多的淬火组织；当吐丝温度降低到某一温度范围时, 因过冷奥氏体的转变速度较快, 从而可以得到易于拉拔的 F+ P 组织。为此,最终将吐丝温度控制在 800850，并将线材头尾及未穿水的部分剪净。2.4 冷却温度的控制为了使奥氏体转变分解得到铁素体加珠光体组织, 在控制吐丝温度的同时, 采用延迟型冷却工艺, 全部加盖保温罩, 严格控制辊道速度。由图 1 可以看出，为避免出现贝氏体和马氏体组织，获得纯净的铁素体和珠光体，根据 CCT 曲线，冷却速度应低于 1s。3 试验分析为保证试制产品的性能质量，对不同炉次的盘条采取分批抽样进行详细的质量检验，选 5 炉盘条(炉号分别是 21300238、21300239、21300240、21300115、21300116) ,按规定切取不同长度，分别对其化学成分、金相检验、力学性能等进行检验。3.1 化学成分焊接用钢盘条最大特点是既要保证焊丝拉拔工艺性能又要，保证焊接的焊缝质量和力学性能，并且不产生气孔，因此对钢的化学成分有严格要求2。为保证焊丝性能均匀，不允许有严重的成分偏析。钢的化学成分对钢的力学性能和金相组织有不同程度的影响，其中碳含量高会造成焊缝冷、热裂纹，而低碳则一方面使盘条塑性好容易拉拔，另一方面可降低还原性气体 CO 含量，减少飞溅或气孔，并可增高焊轧三 ER50-6 盘条的组织与性能分析3缝金属凝固时的温度，所以在保证 ER50-6 钢强度的同时，应适当降低碳含量。而作为主要合金元素的锰、硅，在低碳的条件下可以提高钢的强度，保证焊丝的挺直度，同时又可以作脱氧剂补充焊接过程中的烧损，可以稳定电弧，降低飞溅，细化熔滴，并减少焊缝热裂纹倾向，保证焊缝质量和性能。但是随着锰、硅含量的增加会使钢中偏析程度和夹杂物含量增大，并出现带状组织，并且经热轧后的强度也越高，伸长率降低，容易产生不易拉拔的淬火组织。综合以上多种因素考虑，在满足 GBT34292002 规定焊接用钢盘条的化学成分基础上，轧三对主要的化学成分含量进行了内控，从而为确保盘条的拉拔性能和焊丝的焊接性能奠定了良好基础，见表 1。表 1 ER50-6 盘条化学成分(%)化学成分标准成分内控成分C0.060.150.060.10Si0.801.150.800.95Mn1.401.851.401.60P0.0250.020S0.0250.015轧三试制 ER506 盘条的化学成分检验结果见表 2，主要成分控制均匀、稳定，均符合标准。碳的质量分数偏下限能更好防止焊缝冷热裂纹、减少焊接过程飞溅；硅、锰含量偏下限能降低拉拔过程的变形抗力，减少模具磨损，由此可见盘条的成分控制的比较好。表 2 ER50-6 试验化学成分(%)炉号2130023811300115213002391130011621300240平均C0.100.090.090.090.080.09Si0.840.860.840.860.850.85Mn1.451.551.491.541.531.51P0.0120.0130.0180.0150.0140.014S0.0050.0070.0060.0070.0090.0073.2 盘条的显微组织及非金属夹杂物对轧制的 ER50-6 盘条进行随机抽样检验，其相应的显微组织和非金属夹杂物检验结果见表 3。表 3 ER50-6 盘条的显微检验结果非金属夹杂物/级炉号材料号规格/mm显微组织晶粒度/ 级ABC 细系D 细系2130023821300239213002401130011511300116001000140020002300245.55.55.55.55.5F+少量 PF+少量 PF+少量 PF+少量 PF+少量 P9.09.09.09.08.500000000000.50.5000.50100.50试验所看到盘条的显微组织都比较正常，无特殊组织，差别不明显，故从中抽选两组图片，见图 2、图3。4aa第九届中国钢铁年会论文集图 2 盘条的显微组织a边部; b心部（材料号：0010）bb图 3 盘条的显微组织a边部; b心部（材料号：0023）由试验数据和图片可以看出，盘条的显微组织是 F+少量 P，比较均匀，无其他组织（马氏体、贝氏体或带状组织）和混晶现象。铁素体晶粒度比较细，只有 8.59 级。非金属夹杂物含量也非常少，硫化物和氧化铝夹杂几乎没有，硅酸盐夹杂和球状氧化物夹杂也很少。可以说，这样的组织状态和钢质，对于后续的焊丝拉拔是十分有利的。3.3 力学性能在焊接用钢标准中，对盘条的力学性能一般不做要求。这是因为这类盘条在拉拔前常常需要退火处理，处理的目的在于获得抗拉强度较低塑性好的铁素体和珠光体组织。轧三试制的 ER50-6 焊接用钢，通过控制轧制、控制冷却工艺生产的盘条具备这种组织，可以满足了用户的要求。力学试验的数据及结果见表 4，从中可以看出，轧三试制的 ER50-6 盘条强度、塑性等力学性能整体比较好，可以满足盘条的后工序拉拔和焊接性能的要求。表 4 ER50-6 盘条实验力学性能炉号2130023811300115213002391130011621300240平均规格/mm5.55.55.55.55.55.5ReL/MPa395425375405395415370405385400405Rm/MPa540570540555530565540565530560545A/%2630303127303032283129轧三 ER50-6 盘条的组织与性能分析54 盘条质量分析4.1 盘条质量由以上试验数据得出，轧三试制的 ER50-6 盘条化学成分控制比较好，符合标准要求；显微组织是铁素体 +少量珠光体，晶粒均匀；非金属夹杂物非常少，钢质比较纯净；抗拉强度 Rm580MPa,伸长率A=25%33%，力学性能好，为确保盘条的拉拔性能和焊接性能奠定了较好基础。4.2 客户使用情况根据用户返馈的信息，轧钢三厂试制的 ER50-6 盘条，都能顺利地进行拉拔加工。并且，盘