高延率易拉拔H08A轧制工艺优化

陈永利，王皎月，李元廷，邱达全，张 森，杨海波，龚 波，宋龙江

（1．重庆科技学院 冶金与材料工程学院，重庆401331；2．四川达州钢铁集团责任有限公司，四川 达州635002）

1 引言

随着我国自动焊接设备应用范围的不断扩大与焊接自动化水平的不断提高，大型构件利用埋弧焊的比例不断提高，埋弧焊丝需求量在不断上升。H08A作为一种专用的焊丝拉拔盘条钢种，具有“低碳、低硅、低锰”的成分特点［1］，由于C、Si和 Mn含量较低，容易导致钢水的氧含量偏高引起连铸坯产生气泡，轧制过程中易产生结疤［2－3］、折叠等产品缺陷［4－5］。使用含铝合金脱氧过低后易引起连铸浇注过程中絮流等生产事故，同时，LF温度控制，吹氩强度和时间、喂丝类型和长度、浇注环境、保护渣等对都会对铸坯的质量产生较大的影响［6－7］；同时焊丝拉拔企业要求在执行GB／T3429－2002的同时要求该钢种具备“高延伸、易拉拔”的拉拔加工性能，这就对组织均匀性和组织相成分控制提出更加严格的要求［8］，其控冷工艺参数对该钢种力学性能起决定性影响作用［9］。

达钢技术中心通过各个工艺的优化控制，已成功开发出优质H08A盘条，不仅满足GB／T3429－2002要求，而且满足GB／T5293－1999和GB／T8110－2008标准，经四川大西洋集团使用验证，其产品具备高延率易拉拔的优异性能。

2 实验材料及方法

2．1 实验材料

采用“高炉→转炉→LF精炼炉→方坯连铸”的冶炼工艺路径，生产横截面尺寸为150mm×150mm的连铸方坯。连铸坯成分：C≤0．07%，Si≤0．04%，Mn0．38－0．50%，P≤0．023%，S≤0．023%，Cr≤0．20%，Ni≤0．25%，Cu≤0．20%，其余为 Fe。具体冶炼成分见下表1所示。

表1 实验钢成分（%）

2．2 实验方法

2．2．1 热轧工艺路径

连铸方坯经表面检查和去除表面缺陷后，装入步进式加热炉加热，加热制度采用三段式连续加热，连铸方坯加热后经高压水除鳞后进行轧制，经多道次连续轧制，轧制成φ6．5mm 焊丝盘条。

2．2．2 相变及温度控制

选取表1中第2组成分进行分析，其热轧过程中的相变温度：Ar3＝867．3℃，Ar1＝716．2℃，其连续冷却转变曲线如图1所示，从相转变图可以得出，珠光体在较低冷却速率的情况下，开始转变温度为670℃。为了得到低屈服和低抗拉强度的易拉拔焊丝盘条，其组织中不宜产生过多珠光体组织，所以在670℃之前，铁素体转变温度区间不宜采用较大冷却速度。

图1 H08A相转变图

经测算H08A其连续冷却转变曲线如图2所示，在0．01℃／s－10℃／s较宽的冷却速度情况下得到的组织为F＋P；当冷却速度超过10℃／s时，珠光体含量增加明显，势必造成H08A拉拔性能下降；随着冷却速度的进一步增加，Ar3、Ar1温度都开始下降，Ar1下降幅度较Ar3明显，相变温度区间扩大，得到更多P组织，甚至出现B和M组织，材料屈服和抗拉强度进一步增加，延伸率和面缩将进一步降低。通过对H08A连续冷却转变规律的研究可知，为了获得良好的拉拔和延伸性能，风冷辊道冷却速度控制至关重要。

图2 H08A连续冷却转变曲线

2．2．3 析出相温度及控制

H08A焊丝盘条的析出相及析出温度如图3所示，从图中可知，在200℃－380℃之间，其析出主要是FeC3和Cr（CN），其中主要以FeC3析出为主，其它析出主要是冶炼废钢所带入的其它合金碳氮化物数量较少。

图3 H08A合金析出温度曲线

3 实验结果及分析

在其它轧制工艺参数基本相同的情况下，风冷冷却速率根据各成分含量不同进行柔性动态控制，以控制在不同相变温度下的冷却速度，最终控制产品的力学性能如表2所示。

表2 H08A轧材力学性能

从表2中可以看出，采用本工艺的控制轧制与控制冷却的方法，生产的屈服强度小于270MPa，抗拉强度小于350，延伸率大于45%，面缩率大于75%的优质焊接盘条，其各项指标满足GB／T3429－2002要求、而且满足焊丝企业标准GB／T5293－1999和GB／T8110－2008；其加工性能得到四川大西洋焊条厂肯定。

4 结论

通过对冶炼成分、LF精炼和连铸各环节的严格控制，四川达钢生产的H08A连铸坯具有“低碳、低硅、低锰”的特点，生产各工艺环节流畅。经轧钢厂轧制，其各项力学性能指标优异，其优异的拉拔性能得到了大西洋的肯定。通过本次试制得到如下结论：

（1）通过转炉－LF精炼－连铸的组合优化控制，其铸坯相对国标GB／T3429－2002具备“低碳、低硅和低锰”的特点，其P、S含量，控制较低范围，铸坯各项性能优异。

（2）通过计算分析和实验验证，控冷过程中 的相变温度：Ar3＝867．3℃，Ar1＝716．2℃，在670℃之前，铁素体转变温度区间不宜采用较大冷却速度。

（3）H08A焊丝盘条在200℃－380℃之间，其析出主要是FeC3和Cr（CN），其中主要以FeC3析出为主。

（4）根据各成分含量不同进行风冷冷却速率柔性动态控制的控制轧制与控制冷却的工艺控制方法，可生产出屈服强度小于270MPa，抗拉强度小于350，延伸率大于45%，面缩率大于75%的优质焊接盘条；其各项指标满足GB／T3429－2002要求，而且满足焊丝企业标准GB／T5293－1999和GB／T8110－2008，其各项性能指标优异。

［1］龚坚，刘建辉，熊万平，冬嫒华．首钢连铸H08A的开发与生产［A］．李文秀．冶金工业出版社 ［C］．冶金工业出版社，2003：455－460．

［2］李碧春，章金楠，周远华，等．H08A焊接用钢圆盘条生产与实践［A］．2004：179－183．

［3］王宏斌，李家征，祁立国，等．H08A焊条钢生产实践［J］．河北冶金，2007（1）．

［4］张华，张觉灵，杨海西，李秀梅．H08A焊条钢的开发［J］．河北冶金，2012（5）．

［5］郝忠．H08A脱氧工艺探讨［J］．河南冶金，2012（2）．

［6］杨志雄，陈勇，严进宝．日钢H08A焊条钢炼钢工艺实践［J］．钢铁研究，2009（6）．

［7］王宏斌，李家征，祁立国，等．宣钢H08A焊条钢生产实践［A］，2006：222－225．

［8］陈华，李文研．H08A钢的质量控制［A］．李文秀．冶金工业出版社［C］．冶金工业出版社，2003：359．