宣鋼焊絲產(chǎn)品質(zhì)量反饋及缺陷分析

丁建峰

（河鋼宣鋼公司 線材作業(yè)一區(qū)，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(qiáng)度偏高和拉拔斷絲率高的問題比較突出，針對(duì)此問題宣鋼公司組織相關(guān)技術(shù)人員從軋后控冷角度出發(fā)進(jìn)行重點(diǎn)研究。本課題就是針對(duì)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(fā)，避免出現(xiàn)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(shí)驗(yàn)手段對(duì)影響成品金相組織的冷卻工藝參數(shù)，特別時(shí)風(fēng)量和輥道速度的配比，進(jìn)行系統(tǒng)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(xué)性能，是我廠技術(shù)人員面臨的課題。線材在吐絲后風(fēng)冷輥道上連續(xù)冷卻時(shí)，線材內(nèi)部發(fā)生一系列的金屬相變，這個(gè)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(xù)冷卻過程中，找到適合宣鋼設(shè)備特點(diǎn)線材冷卻速度與相變之間的關(guān)系，具有非常重要的意義。

圖1 筆尖形斷口

1 產(chǎn)品在下游使用廠家反饋

廠家對(duì)我公司產(chǎn)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(chǎn)品在粗拉時(shí)即有斷線發(fā)生，在細(xì)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(huì)出現(xiàn)沒有規(guī)律性，斷口形狀多為筆尖狀見圖1。

1.2 機(jī)械性能不合格

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

2 產(chǎn)品機(jī)械性能檢驗(yàn)及結(jié)果分析

對(duì)宣鋼現(xiàn)有產(chǎn)品機(jī)械性能檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 性能檢驗(yàn)

由表1中檢驗(yàn)的抗拉強(qiáng)度可見，抗拉強(qiáng)度整體變化不大，但是在批號(hào)200501571，200501574和200501577中出現(xiàn)了抗拉強(qiáng)度明顯偏小的情況，斷頭也為筆尖狀，說明在成品的個(gè)別點(diǎn)處的確存在抗拉強(qiáng)度不滿足要求的情況，為了更加準(zhǔn)確的找出斷點(diǎn)的位置對(duì)特別從批號(hào)200501577的成品中取了3整圈盤卷并進(jìn)行了如圖3-1的位置編號(hào)，共24個(gè)樣本點(diǎn)，并在在宣鋼技術(shù)中心對(duì)樣品進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，對(duì)斷口進(jìn)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(zhǎng)大；同時(shí)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(zhǎng)大

圖3 F+P+大塊馬氏體

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

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(xì)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(dòng)，會(huì)產(chǎn)生很大的張力，從而使碎裂產(chǎn)生在基體與馬氏體界面的聯(lián)結(jié)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(yīng)力的作用下，不斷聚集、長(zhǎng)大，才導(dǎo)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(zhǎng)大造成的，當(dāng)應(yīng)力大于強(qiáng)度極限后，就會(huì)在鋼絲表面形成裂紋。對(duì)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(diǎn)，再結(jié)合對(duì)斷口金相分析情況，得到結(jié)論這四個(gè)點(diǎn)的冷卻速度未達(dá)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(shí)找到軋制速度，風(fēng)冷輥道速度及風(fēng)機(jī)冷卻效率的最適合配比。

3 改進(jìn)方案

3.1 搭接點(diǎn)理論計(jì)算

焊絲盤條搭接點(diǎn)部位易于出現(xiàn)異常組織，與該部位搭接太厚，熱量不易散出，冷速太慢導(dǎo)致出保溫罩時(shí)尚未轉(zhuǎn)變完成而冷速突然提高有關(guān)。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(shí)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(fēng)冷輥道各段輥速調(diào)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(dòng)，推遲并延長(zhǎng)轉(zhuǎn)變時(shí)間，ER70S-6焊絲鋼的冷卻應(yīng)要采用延遲型冷卻，讓盤條在近似于等溫轉(zhuǎn)變的條件下全部生成鐵素體和珠光體。對(duì)于吐絲溫度設(shè)定要低一些，通過保溫罩時(shí)的溫度要稍高于相變點(diǎn)的溫度，輥道速度也應(yīng)設(shè)置低速的，使盤條在保溫罩內(nèi)緩慢冷卻，保證得到全部的鐵素體和珠光體組織。根據(jù)熱模擬試驗(yàn)制定生產(chǎn)試驗(yàn)方案，制定軋制控制工藝參數(shù)如下：

（1）加熱段溫度：1150±10℃；均熱段溫度：1130±10℃。

（2）進(jìn)精軋溫度：930±15℃。

（3）吐絲溫度：835±10℃。

（4）保溫罩：全部關(guān)閉。

（5）風(fēng)機(jī)：全關(guān)。

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

3.3 工藝優(yōu)化后產(chǎn)品性能檢驗(yàn)

3.3.1 機(jī)械性能檢驗(yàn)

抗拉強(qiáng)度控制到500MPa～525MPa之間，通條抗拉強(qiáng)度波動(dòng)在25 MPa.

3.3.2 金相檢驗(yàn)

組織為F+P,搭接點(diǎn)無全脫碳層見圖4，組織均勻無異常組織見圖5，晶粒度10～11級(jí)。

圖4 202801412-1# 脫碳層

圖5 202801412-03# 組織：F+P 晶粒度10.5級(jí)

4 結(jié)論

通過本課題的研究，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）通過大量生產(chǎn)跟蹤、實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)分析，找到了宣鋼焊絲鋼ER70S-6斷絲率高的主要因素是輥道速度與軋制速度之間不匹配引起的組織異常和表面脫碳。

（2）發(fā)現(xiàn)了宣鋼現(xiàn)在的軋后冷卻工藝存在滿足搭接點(diǎn)的控冷要求時(shí)，非搭接點(diǎn)溫降速度較快，不能滿足 1℃/s 的控冷要求；而滿足非搭接點(diǎn)的控冷要求時(shí)，搭接點(diǎn)的出罩溫度較高，相變不能完成的現(xiàn)象。

（3）針對(duì)金相檢驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)工藝，通過對(duì)軋制速度，風(fēng)機(jī)風(fēng)量和輥道速度進(jìn)行合理優(yōu)化既減少了搭接點(diǎn)和中間部位的溫差，又實(shí)現(xiàn)了搭接點(diǎn)在罩內(nèi)的平均冷速為0.81℃/s，中間部位罩內(nèi)的平均冷速為0.91℃/s，使產(chǎn)品性能最終能夠滿足抗拉強(qiáng)度≤550MPa,細(xì)拔0.8mm～1.2mm的要求。