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ER70S － 6 焊丝用盘条试制*

吕 刚，卜向东，董 捷

( 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心，内蒙古 包头 014010)

摘 要: 文章介绍了包钢 ER70S －6 焊丝用钢生产情况，为进一步提高钢材的拉拔加工性能，文章分析了钢坯的加热温度、开轧温度、吐丝温度、冷却速度对焊丝用钢拉拔性能的影响。实践证明，在包钢现有装备及工艺条件下开发 ER70S －6 焊丝用盘条是可行的，各项指标均满足用户要求。

关 键 词: ER70S －6 焊丝钢; 吐丝温度; 拉拔性能

气体保护焊具有高效率、低成本、低劳动强度等多种优点，它已逐渐取代了手焊条。在欧美工业国家，气体保护焊接已超过全部焊接量的 60%，我国目前只有 40%。典 型 产 品 为 采 用 美 国 标 准 的ER70S 系 列。ER70S － 6 是 按 美 国 焊 接 协 会 标 准AWS A5． 18 生产，该产品成分控制范围较窄，具有极好的拉拔性能，能满足高速拔丝需要，适合于各焊丝厂家的生产工艺。近年来我国的气体保护焊丝发展速度较快，其用量越来越大，因此气体保护焊丝用盘条的市场需求量迅速增加［1］。

1 成分要求及工艺路线

1． 1 化学成分

该钢种为 GB/T3429 －2002《焊接用钢盘条》中规定的钢种，钢号为 H11Mn2SiA，标准规定钢种化学成分见表 1［2］。

1． 2 工艺路线

ER70S － 6 焊丝用盘条生产工艺路线: 脱硫铁水—150 t 转炉冶炼—150 t LF 钢包炉精炼—小方坯连铸—高线轧制。

2 冶炼

2． 1 化学成分控制要求

ER70S － 6 钢种本身为高硅高锰低碳钢，转炉采用低碳出钢，钢水过氧化严重，后期需要加入较大量的硅铁、锰铁合金调节成分，而合金本身含有一定的碳，因此对碳的控制提出了较高的要求。

锰、硅元素是保证焊丝用盘条性能的重要元素，其在标准范围内越低越好，应尽量按下限控制，否则盘条的拉拔性能难以保证。硫、磷在钢中为有害元素，应尽量控制在 0． 020%以下。高碳含量是造成焊缝冷、热裂纹的主要原因。

锰和硅是该钢中主要的合金元素，在低碳的条件下可以提高钢的强度，保证焊丝的挺直度，同时又作为脱氧剂补充焊接过程中的烧损，防止气孔产生，细化熔滴，稳定电弧，保证焊缝力学性能。但锰、硅含量的增加也增加钢中偏析程度和夹杂物含量，出现带状组织，较高的锰和硅含量也不利于拉拔，加剧拉丝模磨损，增加用户成本。

2． 2 化学成分控制

碳作为钢中主要的强化元素，其含量高低直接影响到盘条的力学性能，见表 2。

钢中含碳量按下限控制时，盘条抗拉强度较为理想，抗拉强度较低有利于拉拔，含碳量较高时抗拉强度偏高，在用户使用中易出现拉拔断裂。

磷、硫均属有害元素，w［S］过高在焊接过程中焊缝易出现冷、热裂纹; w［P］过高将会产生局部偏析，并在冷却过程中诱发第二相有害产物。实际生产中 w［P］、w［S］均控制较低，冶炼过程中成分的控制范围见表 3。

由表 3 可看出，实际生产中严格执行碳、硅、锰强化元素的窄范围控制，使焊丝钢盘条综合力学性能及焊接性得到了保障。

2． 3 转炉冶炼

顶底复吹转炉冶炼，采用单渣法操作，出钢时使用挡渣球或挡渣塞挡渣，脱氧剂要在钢水出钢至1/3时开始加，合金在脱氧剂加入后开始加，合金加入量根据终点碳和出钢量调整。

2． 4 LF 精炼

钢中夹杂物形态、大小和数量，不但影响钢的内在质量，在盘条拉拔过程中造成断裂，而且严重影响焊丝的焊缝质量。为减少钢中夹杂物含量，通过 LF炉白渣精炼，底吹氩进行搅拌增加钢液流动，使夹杂物充分上浮，得到有效去除，精炼后保证 10min 的软吹时间，保证精炼效果。

3 连铸

全程保护浇注，大包到中间包、中间包到结晶器全过程严格执行操作规程，防止钢水的污染及二次氧化。铸坯在凝固过程中要防止中心硅、锰富集，增加焊丝盘条在轧制控冷生产过程中出现异常组织，同时要避免中心疏松和缩孔等严重缺陷，采用电磁搅拌技术，防止凝固末端向中心生长的柱状晶“搭桥现象”，提高等轴晶区所占的比例而保证铸坯质量，过 热 度 25 ～ 30 ℃，拉 速 控 制 范 围 1． 8 ～2． 2 m / min。

4 轧制

焊丝钢盘条要求主要组织为铁素体加珠光体，不得出现贝氏体、马氏体和针状铁素体( 魏氏体组织) 及混晶组织。

ER70S － 6 焊丝用钢的 w［Mn］、w［Si］较高，使CCT 转变曲线向右下方移动，推迟并延长转变时间，因此该钢种的冷却应采用延迟型冷却，使盘条在近似等温转变的条件下生成铁素体和珠光体。实际工艺控制是使盘条在稍高于相变点的温度下进入保温罩，并采用较低的辊道速度，使盘条在保温罩内以缓慢的冷却速度发生相变，并得到铁素体和珠光体组织，必须保证盘条通条性能均匀且控冷时防止盘条搭接密集点控冷不均［3］。

对于 ER70S －6 该拉拔用盘条要经受很大的拉拔变形，要求线材的强度低、塑性好，其金相组织中珠光体含量越少越好，要求铁素体晶粒级别较低。

由于吐丝温度高，冷却速度又较慢，所以奥氏体分解在高温区进行，并且分解转变的时间较长，这有利于先共析铁素体的充分析出和长大，粗大的奥氏体转变为晶粒度级别较低的铁素体和少量的碳化物组织，相对于细小晶粒的铁素体组织，抗拉强度下降。

从理论分析，吐丝温度过高奥氏体晶粒过于粗大，相变中铁素体晶粒粗大且不均匀，在后续拉拔过程中会产生不均匀变形引起应力集中导致拉拔断丝。

由图 1、图 2 可以看出金相组织均为铁素体和珠光体，图 1 为吐丝温度为 900 ℃时的金相组织照片，晶粒度为 8． 5 级; 图 2 为吐丝温度为 850 ℃时的金相组织照片，晶粒度为 11 级。通过比对可以看出随着吐丝温度的提高晶粒度级别降低。

试验表明开轧温度在( 950 ±30) ℃，吐丝温度在( 900 ±40) ℃时，采用延迟型冷却模式，盘条可以得到理想的组织，成品盘条性能满足用户要求。

5 结论

( 1) 采用以上工艺生产的 ER70S －6 焊丝用盘条化学成分稳定; 金相组织为铁素体和珠光体，抗拉强度 Rm≤560 MPa，断面收缩率 Z ≥70%，盘条尺寸精度高，表面质量较好。

( 2) 包钢产 ER70S －6 焊丝钢用盘条拉拔性能较好，该产品已得到国内部分焊丝生产厂的认可，为企业创造了良好的经济效益。

参 考 文 献

［1］   王礼银，黄肇信． ER50 －6 盘条生产工艺研究［J］． 金属制品，2004，30( 2) :34 －35．

［2］   GB/T3429—2002，焊接用钢盘条［S］．

［3］   赵虎，张素萍． ER70S － 6 焊接用热轧盘条的生产实践［J］． 河北冶金，2007，( 2) :53 － 54．