宣鋼焊絲產品質量反饋及缺陷分析

2021-05-20 14:59:10丁建峰

中國金屬通報 2021年4期

丁建峰

（河鋼宣鋼公司線材作業一區，張家口宣化 075100）

一直以來宣鋼ER70S-6焊絲鋼存在的通條性能不夠均勻，抗拉強度偏高和拉拔斷絲率高的問題比較突出，針對此問題宣鋼公司組織相關技術人員從軋后控冷角度出發進行重點研究。本課題就是針對影響ER70S-6線材拉拔斷裂的微觀因素（金相組織），從高速線材軋制過程中的軋后控制冷卻角度出發，避免出現馬氏體、貝氏體等異常組織，使鋼材的晶像組織滿足要求，以提高鋼材的拉拔性能。通過各種實驗手段對影響成品金相組織的冷卻工藝參數，特別時風量和輥道速度的配比，進行系統研究，從而找出解決問題的具體方法。

如何更好地在軋后的冷卻過程中控制線材的組織和力學性能，是我廠技術人員面臨的課題。線材在吐絲后風冷輥道上連續冷卻時，線材內部發生一系列的金屬相變，這個變化過程決定了線材的顯微組織特性，從而決定了線材的組織性能。因此探索線材鋼在軋后的連續冷卻過程中，找到適合宣鋼設備特點線材冷卻速度與相變之間的關系，具有非常重要的意義。

圖1 筆尖形斷口

1 產品在下游使用廠家反饋

廠家對我公司產品主要反饋了倆方面的問題，分別如下：

1.1 拉拔斷裂

廠家反饋產品在粗拉時即有斷線發生，在細撥過程中，在Φ1.3～2.1之間斷線率高，斷口位置無論頭、中、尾部都會出現沒有規律性，斷口形狀多為筆尖狀見圖1。

1.2 機械性能不合格

廠家反饋宣鋼產品的抗拉強度偏高，延伸率偏低，使用過程中浪費模具。要求將產品的抗拉強度控制在小于550 MPa，延伸率建議在25%～30%之間。

2 產品機械性能檢驗及結果分析

對宣鋼現有產品機械性能檢驗結果見表1。

表1 性能檢驗

由表1中檢驗的抗拉強度可見，抗拉強度整體變化不大，但是在批號200501571，200501574和200501577中出現了抗拉強度明顯偏小的情況，斷頭也為筆尖狀，說明在成品的個別點處的確存在抗拉強度不滿足要求的情況，為了更加準確的找出斷點的位置對特別從批號200501577的成品中取了3整圈盤卷并進行了如圖3-1的位置編號，共24個樣本點，并在在宣鋼技術中心對樣品進行了拉伸試驗，對斷口進行了金相分析。

筆尖狀斷口，斷裂直徑1.8mm，橫向切片伴有30微米的均勻分布的全脫碳層，并伴有晶粒的長大；同時試樣存在大量馬氏體組織，且馬氏體與基體之間形成大量的顯微裂紋，如圖2、3所示。

圖2 表層脫碳并晶粒長大

圖3 F+P+大塊馬氏體

針對筆尖狀斷口的斷裂原因進行了分析，造成宣鋼產品拉拔斷裂的主要原因可以概括為以下兩點：

2.1 組織異常

在多批次斷口中不同程度的存在馬氏體（M）和貝氏體（B）組織，在粗拉拔過程中，少量存在的異常組織影響不大，

在最后成型的細拉拔過程中，在既硬又脆的馬氏體附近有易變形的基體組織塑性流動，會產生很大的張力，從而使碎裂產生在基體與馬氏體界面的聯結處，最終形成顯微裂紋。盤條心部及周圍的大量顯微裂紋在拉應力的作用下，不斷聚集、長大，才導致了斷裂。

2.2 表面脫碳

盤條同一截面上的硬度不均勻，塑性不均勻，是由于表層脫碳和晶粒長大造成的，當應力大于強度極限后，就會在鋼絲表面形成裂紋。對所有的取樣樣品筆尖狀斷口部位的位置分析，這些位置正好是盤卷吐絲的搭接點，再結合對斷口金相分析情況，得到結論這四個點的冷卻速度未達到要求，所以想要解決這一問題就必須要把軋后的冷卻速度控制在合理的范圍，也就時找到軋制速度，風冷輥道速度及風機冷卻效率的最適合配比。

3 改進方案

3.1 搭接點理論計算

焊絲盤條搭接點部位易于出現異常組織，與該部位搭接太厚，熱量不易散出，冷速太慢導致出保溫罩時尚未轉變完成而冷速突然提高有關。因此將終軋速度從88m/s降到85m/s可有效降低搭接部位的厚實程度，有利于熱量的散出，促使搭接部位盡早完成相變。

3.2 風冷輥道各段輥速調整

Mn、Si元素的含量在ER70S-6焊絲用鋼中較高，為了使“CCT”曲線向右下方移動，推遲并延長轉變時間，ER70S-6焊絲鋼的冷卻應要采用延遲型冷卻，讓盤條在近似于等溫轉變的條件下全部生成鐵素體和珠光體。對于吐絲溫度設定要低一些，通過保溫罩時的溫度要稍高于相變點的溫度，輥道速度也應設置低速的，使盤條在保溫罩內緩慢冷卻，保證得到全部的鐵素體和珠光體組織。根據熱模擬試驗制定生產試驗方案，制定軋制控制工藝參數如下：

（1）加熱段溫度：1150±10℃；均熱段溫度：1130±10℃。

（2）進精軋溫度：930±15℃。

（3）吐絲溫度：835±10℃。

（4）保溫罩：全部關閉。

（5）風機：全關。

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