焊接用熱軋盤條ER50-6生產實踐

丁建國

（首鋼長治鋼鐵有限公司生產技術處， 山西 長治 046031）

焊接用熱軋盤條ER50-6是制作500 MPa級碳鋼氣體保護焊絲的原料，所制焊絲用于相應強度級別碳鋼、低合金鋼的焊接，被廣泛應用于工程機械、船舶、車輛制造、石油化工等行業。焊縫要求具有優良的塑性、韌性和抗裂性能，因此要求原料盤條化學成份均勻穩定，鋼質純凈度高，且對鋼材表面質量要求嚴格，以保證良好的拔絲性能。首鋼長治鋼鐵有限公司（全文簡稱長鋼）在110萬t線材產線開發了Φ5.5 mm規格ER50-6焊絲用鋼盤條，通過多次改進工藝，實現了批量化生產，生產工藝穩定成熟，產品質量可靠。

1 生產工藝控制

長鋼ER50-6盤條生產的主要設備包括2座1 080 m3高爐、3座80 t轉爐、2座LF精煉爐、3臺小方坯連鑄機和45°無扭高速線材軋機，其主要工藝流程為：高爐鐵水→80 t頂底復吹轉爐→LF精煉→連鑄澆注→鑄坯加熱→粗軋→中軋→預精軋→精軋→吐絲→散卷冷卻→取樣、檢驗等。

1.1 成分要求

焊接用鋼盤條要求產品焊接性能穩定，焊后不產生氣孔、飛濺小，因此成分控制要求嚴格。碳元素過高易造成焊縫裂紋，當碳元素含量超過0.08%時，焊接中金屬飛濺顆粒明顯增大，因此在性能有保證的前提下應控制獲得較低的碳含量[1]。硅、錳過高易形成帶狀偏析，不利于拉拔，增加磨具損耗[2]。有害元素P目標低含量控制，而處于優化焊接操作性考慮，S含量則控制適宜范圍。綜合考慮和實踐驗證后，在滿足GB/T 8110和GB/T 3429規定基礎上，長鋼ER50-6主要元素含量按表1控制。

表1 化學成分控制及標準要求 %

由表 1 可見，ER50-6 的 C、Si、Mn 均按標準要求的中下限控制。此外，鋼中全鋁含量按不高于0.010%控制，其他微量元素在標準內低含量控制，確保盤條的拉拔性能和焊絲的焊接性能。

1.2 煉鋼控制

1.2.1 轉爐冶煉

為防止ER50-6鋼中Cu、Cr等殘余元素含量過高而影響鋼材和焊絲性能，生產組織時，除對鐵水P、S含量嚴格要求外，同時選擇低殘余元素廢鋼和生鐵塊。轉爐吹煉采用雙渣法，終渣堿度控制3.0～3.5，以實現良好的脫P效果。終點控制采用高拉補吹工藝，終點碳控制目標0.04%～0.06%，在得到適宜的碳含量的同時，防止鋼水氧化性太強，減少鋼水原始氧含量。出鋼擋渣，鋁鐵作為脫氧劑，根據終點碳和溫度水平，噸鋼加入量1.0～1.5 kg，合金化采用低碳錳鐵和硅鐵。出鋼過程全程鋼包吹氬，均勻鋼水成分和溫度。

1.2.2 LF精煉爐

為進一步均勻鋼水成分和溫度，提高鋼水純凈度，減少鋼中夾雜物和氣體含量，實現盤條良好的拉拔和焊接性能，采用LF爐對鋼水精煉處理。鋼水通電后加入活性石灰、精煉渣和埋弧渣等造渣材料，精煉過程渣面加鋁粒或硅鐵粉脫氧，造白渣后保持一定時間。鋼水精煉完成后弱吹氬10 min以上，以渣面涌動鋼水不裸露為宜，在促進夾雜物上浮去除的同時也防止鋼水二次氧化。該工藝下精煉后ER50-6鋼水中溶解氧（質量分數）低于25×10－6，鋁（質量分數）低于0.010%。

1.2.3 連鑄澆鑄

連鑄機為五機五流R為10 m全弧型150 mm×150 mm小方坯連鑄機，采用了全保護澆注、結晶器電磁攪拌、電動缸非正弦振動、塞棒液面自動控制等技術，實現了恒拉速控制。二冷段由三個噴淋區段組成，一區水冷，二、三區氣霧冷卻。中間包鋼水過熱度25～40℃，連鑄澆鋼拉速（2.15±0.05）m/min。統計長鋼ER50-6連鑄坯中心疏松和偏析1.0～1.5級，縮孔0.5～1.5級，裂紋及非金屬夾雜均低于1.0級，鑄坯質量控制良好。

1.3 軋鋼控制

1.3.1 溫度控制

ER50-6鋼碳含量低，硅、錳元素含量較高，CCT轉變曲線向右下方移動，推遲并延長了轉變時間，溫度控制不當極易出現馬氏體組織[3]。根據生產經驗，ER50-6焊絲鋼開軋溫度保持在950～1 050℃之間，吐絲溫度通過多次優化確定為900～920℃。

1.3.2 冷卻速度

110萬t線材散卷冷卻線為延遲型斯太爾摩冷卻線。斯太爾摩散卷控冷線總長110 m，22個保溫罩總長度約83 m。1～8號輥道組（每輥道組長約4.626 m）單獨控制輥速，其余按每兩個輥道組控制輥速，輥道速度調節范圍為0.1～2.0 m/s，冷卻能力為 0.3～l7 ℃/s。

為保障ER50-6盤條得到鐵素體和珠光體組織，避免馬氏體和貝氏體組織，散冷線采用延遲型冷卻。風機、風門全關，保溫罩全部關閉。測量保溫罩內ER50-6盤條實際冷卻速度0.40～0.60℃/s，冷卻速度較慢，保證了鋼材得到鐵素體和珠光體組織。

2 組織性能分析

2.1 金相組織

ER50-6盤條金相組織控制效果如圖1所示。

圖1 ER50-6焊線盤條金相組織

由圖1可見，ER50-6盤條組織為鐵素體和珠光體，其中鐵素體比例約85～91%，極少貝氏體等低溫轉變組織，晶粒度9.0～10級，金相組織控制效果較好。

2.2 夾雜物評級

ER50-6盤條內的硫化物、氧化鋁、硅酸鹽類夾雜物均低于0.5級，D類球狀氧化物夾雜物為0.5～1.0級，DS類單顆粒夾雜物為0～1.5級。盤條中非金屬夾雜物含量較低，保障了盤條的拉拔性能。

2.3 性能及應用

ER50-6盤條外形尺寸偏差控制完全滿足B級要求，其中C級品比例超70%；盤條表面氧化鐵皮數量噸鋼低于9 kg，氧化鐵皮嵌入深度控制不超過20 μm，如圖 2所示。

圖2 ER50-6盤條表面氧化鐵皮形貌

ER50-6盤條抗拉強度控制在505～575 MPa范圍，通圈性能波動低于30 MPa；延伸率34%～45%；斷面收縮率高于76%，各項性能指標控制穩定。

ER50-6盤條主要銷往河北、天津、河南等地區焊材生產企業，用戶通過拉拔、鍍銅等環節處理后制成1.0～1.6 mm氣體保護焊絲。實踐證明：焊絲焊接性能好，飛濺少，產品質量穩定，可滿足使用要求。

3 結語

長鋼公司生產的ER50-6焊接用盤條化學成分穩定，鋼質潔凈度高，表面質量優良，力學性能適宜，具有良好的拉拔性能，所制焊絲焊接飛濺小，質量穩定，能很好地滿足用戶使用要求。

[1]孟波，惠玲，高清濤，等.CO2氣體保護焊絲焊接飛濺原因及預防措施[J].金屬制品，2012（4）：67-68.

[2]何路，唐立冬，周明軍，等.焊絲用ER50-6鋼盤條生產工藝優化[J].山東冶金，2016（4）：19-20.

[3]宋維錫.金屬學[M].北京:冶金工業出版社,1989.