高延率易拉拔H08A軋制工藝優(yōu)化

陳永利，王皎月，李元廷，邱達(dá)全，張 森，楊海波，龔 波，宋龍江

（1．重慶科技學(xué)院 冶金與材料工程學(xué)院，重慶401331；2．四川達(dá)州鋼鐵集團(tuán)責(zé)任有限公司，四川 達(dá)州635002）

1 引言

隨著我國(guó)自動(dòng)焊接設(shè)備應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大與焊接自動(dòng)化水平的不斷提高，大型構(gòu)件利用埋弧焊的比例不斷提高，埋弧焊絲需求量在不斷上升。H08A作為一種專用的焊絲拉拔盤條鋼種，具有“低碳、低硅、低錳”的成分特點(diǎn)［1］，由于C、Si和 Mn含量較低，容易導(dǎo)致鋼水的氧含量偏高引起連鑄坯產(chǎn)生氣泡，軋制過(guò)程中易產(chǎn)生結(jié)疤［2－3］、折疊等產(chǎn)品缺陷［4－5］。使用含鋁合金脫氧過(guò)低后易引起連鑄澆注過(guò)程中絮流等生產(chǎn)事故，同時(shí)，LF溫度控制，吹氬強(qiáng)度和時(shí)間、喂絲類型和長(zhǎng)度、澆注環(huán)境、保護(hù)渣等對(duì)都會(huì)對(duì)鑄坯的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響［6－7］；同時(shí)焊絲拉拔企業(yè)要求在執(zhí)行GB／T3429－2002的同時(shí)要求該鋼種具備“高延伸、易拉拔”的拉拔加工性能，這就對(duì)組織均勻性和組織相成分控制提出更加嚴(yán)格的要求［8］，其控冷工藝參數(shù)對(duì)該鋼種力學(xué)性能起決定性影響作用［9］。

達(dá)鋼技術(shù)中心通過(guò)各個(gè)工藝的優(yōu)化控制，已成功開發(fā)出優(yōu)質(zhì)H08A盤條，不僅滿足GB／T3429－2002要求，而且滿足GB／T5293－1999和GB／T8110－2008標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)四川大西洋集團(tuán)使用驗(yàn)證，其產(chǎn)品具備高延率易拉拔的優(yōu)異性能。

2 實(shí)驗(yàn)材料及方法

2．1 實(shí)驗(yàn)材料

采用“高爐→轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→方坯連鑄”的冶煉工藝路徑，生產(chǎn)橫截面尺寸為150mm×150mm的連鑄方坯。連鑄坯成分：C≤0．07%，Si≤0．04%，Mn0．38－0．50%，P≤0．023%，S≤0．023%，Cr≤0．20%，Ni≤0．25%，Cu≤0．20%，其余為 Fe。具體冶煉成分見下表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)鋼成分（%）

2．2 實(shí)驗(yàn)方法

2．2．1 熱軋工藝路徑

連鑄方坯經(jīng)表面檢查和去除表面缺陷后，裝入步進(jìn)式加熱爐加熱，加熱制度采用三段式連續(xù)加熱，連鑄方坯加熱后經(jīng)高壓水除鱗后進(jìn)行軋制，經(jīng)多道次連續(xù)軋制，軋制成φ6．5mm 焊絲盤條。

2．2．2 相變及溫度控制

選取表1中第2組成分進(jìn)行分析，其熱軋過(guò)程中的相變溫度：Ar3＝867．3℃，Ar1＝716．2℃，其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線如圖1所示，從相轉(zhuǎn)變圖可以得出，珠光體在較低冷卻速率的情況下，開始轉(zhuǎn)變溫度為670℃。為了得到低屈服和低抗拉強(qiáng)度的易拉拔焊絲盤條，其組織中不宜產(chǎn)生過(guò)多珠光體組織，所以在670℃之前，鐵素體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間不宜采用較大冷卻速度。

圖1 H08A相轉(zhuǎn)變圖

經(jīng)測(cè)算H08A其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線如圖2所示，在0．01℃／s－10℃／s較寬的冷卻速度情況下得到的組織為F＋P；當(dāng)冷卻速度超過(guò)10℃／s時(shí)，珠光體含量增加明顯，勢(shì)必造成H08A拉拔性能下降；隨著冷卻速度的進(jìn)一步增加，Ar3、Ar1溫度都開始下降，Ar1下降幅度較Ar3明顯，相變溫度區(qū)間擴(kuò)大，得到更多P組織，甚至出現(xiàn)B和M組織，材料屈服和抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步增加，延伸率和面縮將進(jìn)一步降低。通過(guò)對(duì)H08A連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律的研究可知，為了獲得良好的拉拔和延伸性能，風(fēng)冷輥道冷卻速度控制至關(guān)重要。

圖2 H08A連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

2．2．3 析出相溫度及控制

H08A焊絲盤條的析出相及析出溫度如圖3所示，從圖中可知，在200℃－380℃之間，其析出主要是FeC3和Cr（CN），其中主要以FeC3析出為主，其它析出主要是冶煉廢鋼所帶入的其它合金碳氮化物數(shù)量較少。

圖3 H08A合金析出溫度曲線

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

在其它軋制工藝參數(shù)基本相同的情況下，風(fēng)冷冷卻速率根據(jù)各成分含量不同進(jìn)行柔性動(dòng)態(tài)控制，以控制在不同相變溫度下的冷卻速度，最終控制產(chǎn)品的力學(xué)性能如表2所示。

表2 H08A軋材力學(xué)性能

從表2中可以看出，采用本工藝的控制軋制與控制冷卻的方法，生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度小于270MPa，抗拉強(qiáng)度小于350，延伸率大于45%，面縮率大于75%的優(yōu)質(zhì)焊接盤條，其各項(xiàng)指標(biāo)滿足GB／T3429－2002要求、而且滿足焊絲企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB／T5293－1999和GB／T8110－2008；其加工性能得到四川大西洋焊條廠肯定。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)冶煉成分、LF精煉和連鑄各環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制，四川達(dá)鋼生產(chǎn)的H08A連鑄坯具有“低碳、低硅、低錳”的特點(diǎn)，生產(chǎn)各工藝環(huán)節(jié)流暢。經(jīng)軋鋼廠軋制，其各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)異，其優(yōu)異的拉拔性能得到了大西洋的肯定。通過(guò)本次試制得到如下結(jié)論：

（1）通過(guò)轉(zhuǎn)爐－LF精煉－連鑄的組合優(yōu)化控制，其鑄坯相對(duì)國(guó)標(biāo)GB／T3429－2002具備“低碳、低硅和低錳”的特點(diǎn)，其P、S含量，控制較低范圍，鑄坯各項(xiàng)性能優(yōu)異。

（2）通過(guò)計(jì)算分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，控冷過(guò)程中 的相變溫度：Ar3＝867．3℃，Ar1＝716．2℃，在670℃之前，鐵素體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間不宜采用較大冷卻速度。

（3）H08A焊絲盤條在200℃－380℃之間，其析出主要是FeC3和Cr（CN），其中主要以FeC3析出為主。

（4）根據(jù)各成分含量不同進(jìn)行風(fēng)冷冷卻速率柔性動(dòng)態(tài)控制的控制軋制與控制冷卻的工藝控制方法，可生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度小于270MPa，抗拉強(qiáng)度小于350，延伸率大于45%，面縮率大于75%的優(yōu)質(zhì)焊接盤條；其各項(xiàng)指標(biāo)滿足GB／T3429－2002要求，而且滿足焊絲企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB／T5293－1999和GB／T8110－2008，其各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異。

［1］龔堅(jiān)，劉建輝，熊萬(wàn)平，冬嬡華．首鋼連鑄H08A的開發(fā)與生產(chǎn)［A］．李文秀．冶金工業(yè)出版社 ［C］．冶金工業(yè)出版社，2003：455－460．

［2］李碧春，章金楠，周遠(yuǎn)華，等．H08A焊接用鋼圓盤條生產(chǎn)與實(shí)踐［A］．2004：179－183．

［3］王宏斌，李家征，祁立國(guó)，等．H08A焊條鋼生產(chǎn)實(shí)踐［J］．河北冶金，2007（1）．

［4］張華，張覺(jué)靈，楊海西，李秀梅．H08A焊條鋼的開發(fā)［J］．河北冶金，2012（5）．

［5］郝忠．H08A脫氧工藝探討［J］．河南冶金，2012（2）．

［6］楊志雄，陳勇，嚴(yán)進(jìn)寶．日鋼H08A焊條鋼煉鋼工藝實(shí)踐［J］．鋼鐵研究，2009（6）．

［7］王宏斌，李家征，祁立國(guó)，等．宣鋼H08A焊條鋼生產(chǎn)實(shí)踐［A］，2006：222－225．

［8］陳華，李文研．H08A鋼的質(zhì)量控制［A］．李文秀．冶金工業(yè)出版社［C］．冶金工業(yè)出版社，2003：359．