摘要：介绍了唐山钢铁集团有限责任公司AWSER70S-6CO₂气保焊丝用盘条的生产情况；分析了碳、锰、硅含量对该钢抗拉强度的影响和拉拔脆断产生的原因，以及吐丝温度和冷却速度对组织性能的影响。

关键词：焊接用钢；线材生产；铁素体和珠光体；吐丝温度；组织性能

l   前言

    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。

    目前，CO₂气体保护焊丝使用的原料，主要按美国焊接协会标准AWSA5．18的要求进行化学成分控制。该焊丝在焊接时具有较好的电弧稳定性和较高的焊接性能，因此在国外广泛应用。在AWSER70S-6焊接用钢盘条生产中，国外采用较先进的轧制和控冷工艺，使盘条具有较好的拉拔性能，在焊丝加工过程中可省去退火工艺，减少了制造成本。

2   成分设计

AWSER70S一6CO₂气体保护焊丝要求有较高的冶金质量，因此对其化学成分要严格控制(见表1)，以保证焊接后焊缝有较好的焊接性能和表面质量。

    碳、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，应控制在0．020％以下。

3工艺要求

3．1冶炼

    AWSER70S一6 CO₂气体保护焊丝用钢要求按纯净钢组织生产。在转炉中，要求全程化渣，前期低温去磷，炉温平稳上升。出钢时间保持5～8min，出钢前向炉内加入石灰稠化炉渣，改善挡渣效果，避免下渣回磷。脱氧剂为硅铝合金，采用低碳锰铁和硅铁合金化控制碳和磷。精炼时不可使用铝粉和碳化剂造还原渣，应加石灰、萤石造埋弧渣，密封炉盖，缩短送电时间，减少钢中吸氮。并要保证底吹氩时间，使夹杂物充分上浮，以减少钢中夹杂物含量。

3．2连铸

    连铸时采用镁质绝热板或镁质涂料包。严格执行中间包烘烤工艺，保证烘烤时间和烘烤温度。中间包使用低碳钢覆盖剂，防止钢水发生二次氧化及增碳。钢水包到中间包采用氩封长水口保护烧注，长水口处钢水不能裸露。中间包到结晶器使用浸入式水口，使用专用保护渣，连铸拉速控制在2．5m／min以下。

3．3轧制

    由于AWSER70S一6气体保护焊丝用钢要求具有良好的拉拔和焊接性能，因此要保证其盘条表面质量好，金相组织为易拉拔的铁素体和珠光体，避免出现贝氏体或马氏体组织。该焊丝钢中硅、锰含量较高，轧后冷却过程相变时间较长，若控冷工艺控制不当，即使采用缓慢冷却也可能出现不易拉拔的贝氏体或马氏体组织。因此要求做好以下几点：

    (1)轧制AWSER70S一6焊丝钢时要经常更换轧辊、轧槽，严格检查导卫，保证AWSER70S一6盘条表面质量良好。

    (2)严格控制加热温度，适当降低开轧和终轧温度。

    (3)参照AWSER70S一6连续冷却转变曲线，制定合理的轧后控制冷却工艺，严格控制吐丝温度和冷却速度，保证盘条金相组织为易拉拔的铁素体和珠光体。

4生产实践

    经150t转炉冶炼并经LF炉精炼后，浇注成135mm×135mm方坯。2003年唐钢高速线材厂共轧制Φ5．5mm规格AWSER70S一6盘条7124t，成材率为97．2％，合格率99．5％。

4．1化学成分的影响

    对碳、锰、硅含量及抗拉强度的频数分布进行了统计分析，见表2。

  理论上认为随着钢中碳、锰、硅含量的提高，强度呈上升趋势。从表2可看出，碳、硅元素含量偏下限，锰含量基本在中限时，抗拉强度小于545MPa的占50％～55％，抗拉强度小于585MPa的占45％～50％。经分析认为降低AWSER70S一6气体保护焊丝用盘条的强度，要求将碳、锰、硅含量严格控制在下限，以保AWSER70S一6盘条的拉拔性能。

4．2吐丝温度和冷却速度对盘条组织和性能的影响

    吐丝温度对AWSER70S一6盘条组织有一定影响，当终轧温度和吐丝温度较低时，可细化奥氏体晶粒，使奥氏体向铁素体和渗碳体转变最佳化。因此许多厂家将吐丝温度控制在830～850℃。因为吐丝温度越高，在相同的冷却工艺下，钢材易出现混晶组织或贝氏体、马氏体组织。另外，在一定条件下，冷却速度越慢，金相组织越理想，拉拔性能越好。在唐钢高线厂生产AWSER70S一6焊丝盘条中采取的工艺参数见表3。

    根据AWSER70S一6盘条动态(Ⅵ曲线可知，冷却速度大于l℃／s时，盘条组织中会产生贝氏体或马氏体组织。由表3可知，实际冷却速度已大于l℃／s，因此盘条组织中含有少量的贝氏体、马氏体组织(见图1)，导致个别厂家在拔丝过程中出现拉断现象。为此，对斯太尔摩控冷工艺进行了优化，使奥氏体组织发生充分相变，避免贝氏体、马氏体组织产生。控制吐丝温度在830～850℃，辊道速度小于0．15m/s，保温罩罩上，风机关闭，保证了AWSER70S一6盘条钢的组织为铁素体和珠光体组织，见图2，改善了拉拔性能，满足了大多数用户加工焊丝的要求。

4．3盘条拉拔脆断原因分析

    AWSER70S6盘条在拉拔过程中脆断现象时有发生，经分析认为，其主要原因如下：

    (1)该钢种在浇注过程中，连铸坯拉速快，结晶器冷却不均，导致连铸坯表面出现裂纹，在拉拔过程中产生表面斜裂，见图3a。

      (2)控制冷却工艺不完善，组织中存在贝氏体或马氏体组织，使产品拉拔性能下降，见图3b。沿脆断轴向磨制金相试样可清楚看到铁素体在拉伸后的流变曲线，组织中有难以变形的硬马氏体或贝氏体，在拔丝过程中形成了微裂纹，造成AWSER70S一6盘条在拉拔过程中发生脆断。

    (3)氧、氮含量较高时，拔丝过程中易从焊口处产生二次断裂，见图3c。

5  结语

  通过生产实践得出：

    (1)适当控制钢中碳、锰、硅含量可降低盘条强度，改善盘条拉拔性能。

    (2)降低吐丝温度和控制冷却速度是改善盘条拉拔性能的有效措施。

    (3)盘条组织中贝氏体或马氏体的存在是导致盘条拉拔断裂的主要原因。

                                                    (唐山钢铁集团有限责任公司技术中心)