宣钢焊丝钢ER70S-6盘条质量控制实践
2021-01-22吕艳伟
吕艳伟
(河北钢铁集团宣化钢铁公司,河北 宣化075100)
宣钢冶炼焊丝钢ER70S-6盘条整体控制水平较高,得到客户一致好评,市场反馈一致较好。近期部分客户反映该钢种表面氧化铁皮去除困难,材上表面氧化铁皮较后,宣钢立即组织进行研究分析。分别从国内先进企业和宣钢内部取样,从气体元素含量、盘条横截面偏析、盘条显微组织、盘条表面氧化铁皮等方面进行分析对比。为后续进一步提升产品质量,提高客户满意度提供有效支撑。
1 取样基本情况
本次共取10个试样,其中1号—5号为宣钢产、6号—8号为青钢产、9号—10号为德龙产,规格均为Φ5.5 mm,样品实物图片如图1所示。
图1 样品实物图片
2 气体元素含量分析
采用TC-500氧氮分析仪、RH600定氢分析仪分析气体含量(见表1)。
从表1可以看出:
1)与青钢和德龙相比,宣钢盘条的w[O]高,平均值比青钢、德龙分别高4.4×10-6、8.3×10-6。
2)w[N]宣钢盘条低于青钢和德龙,平均值分别低11.2×10-6、11.5×10-6。
3)w[H]含量整体水平相当。
表1 盘条试样气体元素含量 ×10-6
3 盘条横截面偏析分析
通过截取盘条试样横截面心部50倍光学金相照片如图2所示。从图2可以看出,5支宣钢盘条试样心部均未出现明显的偏析,而青钢和德龙试样心部均出现了明显的方框形宏观的负偏析[1],其长度和宽度见表2。
图2 盘条试样横截面心部50倍光学金相图片
表2 盘条横截面方框性宏观偏析尺寸 μm
4 盘条显微组织分析
截取10个盘条试样的横截面典型500倍光学金相照片如图3所示,观察位置主要是在1/2半径处,只有3号样品时边部位置。
从图3中可以看出,组织均为铁素体+珠光体[2],无异常组织。组织定量分析(采用横截面200倍光学金相照片)如表3所示。
图3 盘条试样横截面典型500倍光学金相图片
表3 盘条横截面显微组织定量分析结果
从上表可以看出,宣钢5支试样组织平均含量为85%铁素体+15%珠光体,铁素体晶粒平均13.8μm、9.5级;青钢3支试样组织平均含量为85.7%铁素体+14.3%珠光体,铁素体晶粒平均13.2μm、9.5级;德龙2支试样组织平均含量为82.5%铁素体+17.5%珠光体,铁素体晶粒平均11.6μm、10级。
5 盘条表面氧化铁皮分析
对10支试样做扫描电镜观察表面氧化铁皮结构,以及氧化铁皮/基体界面平直度。
5.1 氧化铁皮的结构
试样表面氧化铁皮典型SEM照片和EDS能谱面扫描结果如下页图4和图5所示。可以看出,氧化铁皮由外向内,依次为Fe2O3、Fe3O4、FeO、Si元素富集层四层结构。
ER70S-6含w(Si)为0.8%~0.95%。钢材在加热炉中加热时,Si会在基体表面生成SiO2和FeO组成的具有铁硅尖晶石相的复合氧化物[3]。这种组织的黏附性较强,热轧除磷时难以除掉,残留在后续轧制过程中容易倍压入基体,使得氧化铁皮与基体之间的界面平直度变差。
图4 盘条表面氧化铁皮典型SEM照片和EDS能谱扫描结果
图5 盘条表面氧化铁皮SEM照片(200倍)
5.2 氧化铁皮平直度
试样纵截面表面氧化铁皮200倍SEM照片表征宏观形貌,如图5所示,对比分析可得:
1)对于同一支试样来说,与横截面比较,纵截面氧化铁皮相对完整、紧密、平直度好。横截面氧化铁皮易出现破碎,特别时Fe2O3/Fe3O4界面。这与轧制过程中的方向性有关。因此对比纵截面,宣钢、青钢、德龙三家盘条表面氧化铁皮平直度均良好,无明显差别。
2)对比横截面,宣钢、青钢、德龙钢铁三家表面氧化铁皮平直度差别较大。青钢与德龙基本一致,均优于宣钢。宣钢表面存在有部分氧化铁皮压入基体中,恶化了表面平直度。
3)采用图5所示的测定氧化铁皮厚度,随即测量5次取平均值,共得10个数据算取平均值和标准差,分析结果如表4所示。
表4 氧化铁皮厚度 μm
6 结论
1)与青钢和德龙相比,宣钢盘条的[O]含量高,[N]含量较低,[H]含量基本相当。
2)宣钢样品心部均未出现明显的偏析,而青钢和德龙样品心部均出现明显方框形宏观负偏差。
3)三家组织均为铁素体+珠光体,无异常组织。
4)青钢和德龙表面氧化铁皮平直度基本一致,均优于宣钢。宣钢盘条存在部分氧化铁皮压入基体中,恶化了表面平直度。
5)宣钢表面氧化铁皮厚度比青钢和德龙分别大3.6μm和0.4μm。宣钢表面氧化铁皮厚度均匀性差。