ER50-6焊絲用盤條拉拔后期產(chǎn)生“毛刺”原因分析

供稿|申延軍 / SHEN Yan-jun

內(nèi)容導(dǎo)讀

ER50-6盤條在拉拔過(guò)程部分表面出現(xiàn)毛刺，繼而發(fā)生斷裂。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡及能譜儀對(duì)缺陷試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明，一方面ER50-6JQ盤條在拉拔過(guò)程，磨具損傷導(dǎo)致盤條表面的劃傷是引起后續(xù)盤條表面“毛刺”的原因之一；另一方面鋼內(nèi)部大量的耐火材料、脫氧產(chǎn)物及保護(hù)渣的夾雜物是誘發(fā)“毛刺”的另一原因。通過(guò)做好拉拔模具的潤(rùn)滑工作及加強(qiáng)煉鋼過(guò)程非金屬夾雜物控制等措施可顯著改善ER50-6的產(chǎn)品質(zhì)量。

ER50-6氣保焊絲用盤條適用于碳鋼及500 MPa級(jí)低合金鋼的單道及多道焊接，也可用于薄板、管線鋼等的高速焊接[1]。ER50-6氣保焊絲用熱軋盤條質(zhì)量直接影響后續(xù)拉拔性能及成品絲的使用性能[2]。在拉拔后期，盤卷局部出現(xiàn)連續(xù)的“毛刺”，本文對(duì)產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。

缺陷特征

缺陷試樣表面如圖1所示，體視顯微鏡觀察產(chǎn)品表面有連續(xù)小“毛刺”。

φ5.5 mm的ER50-6盤條拉拔至φ3.4 mm，盤條表面出現(xiàn)類似“皴裂”樣的一排小毛刺，且在毛刺一側(cè)有明顯可見(jiàn)劃傷的痕跡，如圖1(a)所示。盤條經(jīng)過(guò)酸洗后可以清楚看到劃痕，如圖1(b)所示。由劃傷形態(tài)推測(cè)是后期模具的劃傷所致。盤條有的部位出現(xiàn)大毛刺，隨著后續(xù)拉拔大毛刺被拉起發(fā)生“露肉”，如圖1(c)所示?！奥度狻辈课浑S著拉拔被拉長(zhǎng)，如圖1(d)所示。

實(shí)驗(yàn)分析

金相檢驗(yàn)

采用光學(xué)顯微鏡觀察缺陷盤條試樣，如圖2所示。由圖2可以看出，通過(guò)對(duì)拉拔后試樣縱向的顯微組織觀察，組織形式為正常的F+P，且拉拔后的珠光體及鐵素體條帶比較均勻，如圖2(a)所示。對(duì)橫向試樣組織觀察，邊部存在向內(nèi)部擴(kuò)展的裂紋，如圖2(b)所示。圖2(c)和2(d)顯示“毛刺”試樣縱截面根部均有擴(kuò)展裂紋存在，伸向基體內(nèi)部。

圖2 缺陷盤條試樣金相照片

表1為拉拔后盤條試樣夾雜物檢測(cè)結(jié)果，氧化物和硅酸鹽類夾雜較為突出。氧化物最大級(jí)別2.0級(jí)，硅酸鹽1.5級(jí)。

表1 夾雜物評(píng)定表

電鏡分析

截取部分盤條試樣通過(guò)掃描電鏡觀察分析，如圖3和圖4所示。

由圖3(a)可以看出，試樣斷口形貌為斜斷口，且斷裂源處位于 “毛刺”處，如圖3(b)所示。斷口表面有明顯裂紋，如圖3(c)所示，且斷裂處于“平臺(tái)”，有孔洞存在，如圖3(d)所示。

由圖4(a)和4(b)可以看出，斷裂源處成分主要為Mg 、Al 、Si、Ca和O等元素，表明其為耐火材料、脫氧產(chǎn)物及保護(hù)渣的夾雜物，其熔點(diǎn)和硬度都很高，不易變形，為脆性?shī)A雜物。而“毛刺”根部主要成分為Na、K、Si、Ca和O等元素，說(shuō)明其為脫氧產(chǎn)物和保護(hù)渣夾雜物，如圖4(c)和4(d)。

原因及措施

盤條拉拔過(guò)程中表面劃傷是斷裂的根源。盤條在拉拔過(guò)程發(fā)生加工硬化，產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，在斷裂源處首先萌生小裂紋，繼而發(fā)生擴(kuò)展，盤條皮下夾雜的連續(xù)性導(dǎo)致了連續(xù)“毛刺”的出現(xiàn)。裂紋沿著脆弱的“毛刺”根部開(kāi)始擴(kuò)展，在存在“孔洞”的“平臺(tái)”處斷裂。分析產(chǎn)生裂紋的原因：(1)ER50-6盤條在拉拔過(guò)程中磨具損傷導(dǎo)致盤條表面的劃傷；(2)鋼內(nèi)部大量的耐火材料、脫氧產(chǎn)物及保護(hù)渣的夾雜物誘發(fā)。

針對(duì)缺陷產(chǎn)生的原因，可以采取以下措施：(1)下游用戶在進(jìn)一步加工時(shí)，做好拉拔模具的潤(rùn)滑工作，定期更換磨損模具，使得線材均勻，避免出現(xiàn)磨損斷裂等問(wèn)題。(2)加強(qiáng)煉鋼過(guò)程耐火材料、脫氧產(chǎn)物及保護(hù)渣的夾雜物控制。開(kāi)澆爐次及換包過(guò)程及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器保護(hù)渣給予清除。(3)開(kāi)機(jī)前調(diào)整好中包氬氣量，防止中包澆注孔附近液面的劇烈波動(dòng)。中包澆注過(guò)程中，其深度不小于600 mm，防止下渣。采用恒定拉速進(jìn)行澆注。

結(jié)束語(yǔ)

高速線材是鋼廠軋制中一個(gè)主要品種，絕大多數(shù)線材都需要進(jìn)行拉拔處理。通過(guò)對(duì)拉拔過(guò)程中發(fā)生斷裂的斷頭處進(jìn)行金相、電鏡、成分分析，發(fā)現(xiàn)模具損傷和鋼材中的耐火材料、脫氧產(chǎn)物、保護(hù)渣的夾雜物是誘發(fā)“毛刺”進(jìn)而造成斷裂的主要原因。為此技術(shù)人員采取對(duì)拔絲設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)、強(qiáng)化煉鋼連鑄過(guò)程夾雜物控制等措施，減少了軋鋼過(guò)程中的廢品率，為拔絲廠提供了優(yōu)質(zhì)原料，且ER50-6產(chǎn)品質(zhì)量明顯提升，客戶反饋鍍銅后ER50-6焊絲表面無(wú)“毛刺”現(xiàn)象。