宣钢焊丝产品质量反馈及缺陷分析

2021-05-20丁建峰

中国金属通报 2021年4期

丁建峰

（河钢宣钢公司线材作业一区，张家口宣化 075100）

一直以来宣钢ER70S-6焊丝钢存在的通条性能不够均匀，抗拉强度偏高和拉拔断丝率高的问题比较突出，针对此问题宣钢公司组织相关技术人员从轧后控冷角度出发进行重点研究。本课题就是针对影响ER70S-6线材拉拔断裂的微观因素（金相组织），从高速线材轧制过程中的轧后控制冷却角度出发，避免出现马氏体、贝氏体等异常组织，使钢材的晶像组织满足要求，以提高钢材的拉拔性能。通过各种实验手段对影响成品金相组织的冷却工艺参数，特别时风量和辊道速度的配比，进行系统研究，从而找出解决问题的具体方法。

如何更好地在轧后的冷却过程中控制线材的组织和力学性能，是我厂技术人员面临的课题。线材在吐丝后风冷辊道上连续冷却时，线材内部发生一系列的金属相变，这个变化过程决定了线材的显微组织特性，从而决定了线材的组织性能。因此探索线材钢在轧后的连续冷却过程中，找到适合宣钢设备特点线材冷却速度与相变之间的关系，具有非常重要的意义。

图1 笔尖形断口

1 产品在下游使用厂家反馈

厂家对我公司产品主要反馈了俩方面的问题，分别如下：

1.1 拉拔断裂

厂家反馈产品在粗拉时即有断线发生，在细拨过程中，在Φ1.3～2.1之间断线率高，断口位置无论头、中、尾部都会出现没有规律性，断口形状多为笔尖状见图1。

1.2 机械性能不合格

厂家反馈宣钢产品的抗拉强度偏高，延伸率偏低，使用过程中浪费模具。要求将产品的抗拉强度控制在小于550 MPa，延伸率建议在25%～30%之间。

2 产品机械性能检验及结果分析

对宣钢现有产品机械性能检验结果见表1。

表1 性能检验

由表1中检验的抗拉强度可见，抗拉强度整体变化不大，但是在批号200501571，200501574和200501577中出现了抗拉强度明显偏小的情况，断头也为笔尖状，说明在成品的个别点处的确存在抗拉强度不满足要求的情况，为了更加准确的找出断点的位置对特别从批号200501577的成品中取了3整圈盘卷并进行了如图3-1的位置编号，共24个样本点，并在在宣钢技术中心对样品进行了拉伸试验，对断口进行了金相分析。

笔尖状断口，断裂直径1.8mm，横向切片伴有30微米的均匀分布的全脱碳层，并伴有晶粒的长大；同时试样存在大量马氏体组织，且马氏体与基体之间形成大量的显微裂纹，如图2、3所示。

图2 表层脱碳并晶粒长大

图3 F+P+大块马氏体

针对笔尖状断口的断裂原因进行了分析，造成宣钢产品拉拔断裂的主要原因可以概括为以下两点：

2.1 组织异常

在多批次断口中不同程度的存在马氏体（M）和贝氏体（B）组织，在粗拉拔过程中，少量存在的异常组织影响不大，

在最后成型的细拉拔过程中，在既硬又脆的马氏体附近有易变形的基体组织塑性流动，会产生很大的张力，从而使碎裂产生在基体与马氏体界面的联结处，最终形成显微裂纹。盘条心部及周围的大量显微裂纹在拉应力的作用下，不断聚集、长大，才导致了断裂。

2.2 表面脱碳

盘条同一截面上的硬度不均匀，塑性不均匀，是由于表层脱碳和晶粒长大造成的，当应力大于强度极限后，就会在钢丝表面形成裂纹。对所有的取样样品笔尖状断口部位的位置分析，这些位置正好是盘卷吐丝的搭接点，再结合对断口金相分析情况，得到结论这四个点的冷却速度未达到要求，所以想要解决这一问题就必须要把轧后的冷却速度控制在合理的范围，也就时找到轧制速度，风冷辊道速度及风机冷却效率的最适合配比。

3 改进方案

3.1 搭接点理论计算

焊丝盘条搭接点部位易于出现异常组织，与该部位搭接太厚，热量不易散出，冷速太慢导致出保温罩时尚未转变完成而冷速突然提高有关。因此将终轧速度从88m/s降到85m/s可有效降低搭接部位的厚实程度，有利于热量的散出，促使搭接部位尽早完成相变。

3.2 风冷辊道各段辊速调整

Mn、Si元素的含量在ER70S-6焊丝用钢中较高，为了使“CCT”曲线向右下方移动，推迟并延长转变时间，ER70S-6焊丝钢的冷却应要采用延迟型冷却，让盘条在近似于等温转变的条件下全部生成铁素体和珠光体。对于吐丝温度设定要低一些，通过保温罩时的温度要稍高于相变点的温度，辊道速度也应设置低速的，使盘条在保温罩内缓慢冷却，保证得到全部的铁素体和珠光体组织。根据热模拟试验制定生产试验方案，制定轧制控制工艺参数如下：

（1）加热段温度：1150±10℃；均热段温度：1130±10℃。

（2）进精轧温度：930±15℃。

（3）吐丝温度：835±10℃。

（4）保温罩：全部关闭。

（5）风机：全关。

（6）辊道速度（0.12m/s、0.12m/s、0.12m/s、0.15m/s、0.23m/s）。