ER70S-6 合金焊絲鋼拉拔質量改善

李艷萍 陳偉 鄒應春 皮忠權 趙亮 段開會 馬松

（1.武昆股份制造管理部；2.武昆股份軋鋼廠）

1 前言

ER70S-6 是國外的常用氣體保護焊絲品種，按美國焊接協會標準AWSA5.18 的要求進行化學成分控制。ER70S-6 是一種鍍銅、低碳、低合金氣體保護焊絲，通過CO2或者Ar 作為保護氣體施焊，焊接過程中燃燒穩定、氣孔敏感性小，具有良好的焊接性能，被廣泛用于汽車、機械、船舶、壓力容器等的焊接。近年來，國內陸續引進了一些先進的焊絲生產線，為滿足用戶日益提高的質量要求，中間無需退火直接可以拉制成成品規格，并減少制造成本，使其更受焊絲制造廠家的歡迎。

國內某廠4 月份生產的ER70S-6 焊絲鋼盤條，在成分和工藝沒有變動的情況下，盤條在拉拔過程中出現了拉拔困難的情況，影響下道工序的正常使用；為減少使用方的損失，從拉拔困難的母材中取樣進行分析，本次分析主要從母材的力學性能、外形尺寸、成分、氣體和金相組織進行分析。

2 生產工藝流程

國內某廠生產ER70S-6 合金焊絲熱軋盤條的生產工藝流程如下：

冷坯→上料臺架→輥道輸送→測長稱重→加熱爐→高壓水除鱗→粗軋機組→1#飛剪切頭尾→中軋機組→2#飛剪切頭（尾）→預精軋機組→預水冷→3#飛剪切頭（尾）→精軋機組→水冷→在線測徑→減定徑機組→在線測徑→水箱控冷→夾送、吐絲→集卷→運卷、掛卷→P&F 線運輸機運輸→質量檢查、頭尾剪切、取樣→壓緊打捆→盤卷稱重→掛標簽→卸卷→入庫。

3 ER70S-6 拉拔過程中斷絲原因分析

4 月份生產Φ6.5 mmER70S-6 合金焊絲鋼在某廠制品有限公司使用過程中，出現拉拔困難的現象，為了改善下道工序拉拔困難的問題，對拉拔困難的母材取樣進行分析，從母材的力學性能、外形尺寸、成分、氣體和金相組織等方面進行分析。

3.1 力學性能及外形尺寸

4 月份生產Φ6.5 mmER70S-6 合金焊絲鋼拉拔斷絲異常的力學性能見表1。

表1 拉拔斷絲異常的力學性能

3.2 材上成分

4 月份生產Φ6.5 mmER70S-6 合金焊絲鋼拉拔困難的材上成分見表2。

表2 拉拔困難的材上成分（%）

由表1 和表2 可以看出，拉拔過程中出現拉拔困難主要是由于C 元素、Mn 元素以及N 元素的含量偏高使得母材性能偏高、斷面收縮率偏低；為了更好地分析拉拔困難的原因，選取具有代表性的試樣進行金相顯微組織分析。

3.3 試樣金相顯微組織分析

4 月份生產Φ6.5 mm ER70S-6 合金焊絲鋼1#，2#拉拔困難的金相組織見表3、圖1、圖2。

圖1 1#試樣的金相顯微組織

圖2 2#試樣的金相顯微組織

表3 拉拔困難的金相組織

3.4 拉斷試樣金相檢驗

直徑為Φ1.8 mm 拉斷試樣金相組織見圖3，斷口呈杯錐狀，基體組織為鐵素體+珠光體的纖維組織+大量彌散分布的粒狀貝氏體顆粒，斷口附近粒狀貝氏體尺寸均在10～13 μm，基體粒狀貝氏體尺寸在8～11 μm；組織變形的流線在粒狀貝氏體附近有不同程度擾動情況。

圖3 拉斷試樣（Φ1.8 mm）金相組織

從金相結果可以發現：（1）鐵素體晶粒度較細，達到11 級；（2）心部組織粒狀貝氏體約6 %，不利于拉拔。

通過力學性能、外形尺寸、成分以及金相結果的對比可以發現：C 元素、Mn 元素以及N 元素偏高，導致母材力學性能偏高；開軋溫度偏低導致晶粒度較細；輥道冷速過快以及出保溫罩蓋的溫度高導致粒狀貝氏體的形成，阻礙后道工序的拉拔，使得母材在拉拔過程中出現斷絲困難的現象。

4 試驗及分析

為了進一步降低ER70S-6 合金焊絲的斷絲率，國內某廠在6 月共計生產58 批次，約2 000 噸，通過對化學成分，軋制工藝上的開軋溫度、吐絲溫度、輥道速度以及保溫罩蓋開啟數量等方面進行調整，來改善ER70S-6 合金焊拉拔質量，調整后的生產參數如下[1]。

4.1 化學成分

化學成分見表4 所示。

表4 ER70S-6 化學成分

4.2 軋制過程中工藝控制情況[2]

軋制過程中工藝控制參數見表5。

表5 軋制過程工藝參數

4.3 生產樣檢驗情況

力學性能檢驗結果見表6。

表6 力學性能檢驗結果

生產樣抗拉強度和斷面收縮率的正態分布圖見圖4。

圖4 合金焊絲鋼抗拉強度和斷面收縮率的正態分布圖

從圖4 可以看出：本次生產的58 個批次的抗拉強度主要在495～520 MPa，斷面收縮率在79～83%，抗拉強度和斷面收縮率均有利于后道工序的拉拔。

4.4 金相組織情況

3#、4#金相組織見表7、圖5、圖6。

圖5 3#試樣的金相顯微組織

圖6 4#試樣的金相顯微組織

表7 金相組織

4.5 拉拔正常的金相組織

拉拔至直徑Φ1.2 mm 金相組織見圖7，組織為鐵素體+珠光體的纖維狀組織+少量彌散分布的粒狀貝氏體顆粒，粒狀貝氏體尺寸大多在2～4 μm，偶見極少量（一視場約1～2 顆）大尺寸＞8 μm 粒狀貝氏體；組織變形流線順暢。

圖7 正常成品試樣（Φ1.2 mm）金相組織

5 結論

（1）C ≤0.08 wt%、Mn ≤1.50 wt%，可以有效地降低合金焊絲母材的強度，更利于后道工序的拉拔。

（2）根據國內某廠的生產條件，開軋溫度≤1 040 ℃、吐絲溫度≤920 ℃、可以較好的降低鐵素體晶粒度等級，使得鐵素體晶粒度等級9.0-10.5 級。

（3）輥道速度≤0.35 m/s 以及增加保溫罩蓋的數量有效減少粒狀貝氏體的量；粒狀貝氏體含量＜1 %，有利于產品的后序拉拔。