張秀香 蔣艷菊 吳東明

(本鋼集團棒線材研究所，遼寧 本溪 117017)

EM12K盤條是制作埋弧焊絲的原料,北營公司結(jié)合以往生產(chǎn)焊線經(jīng)驗，通過精煉進行成分微調(diào)、全程保護澆注、控軋控冷等工藝,成功研制出埋弧用焊接用鋼盤條EM12K。

1 工藝流程

DS→LD→LF→CC(電磁攪拌)→加熱→高線→檢驗→包裝出廠

2 冶煉工藝控制

2.1 化學(xué)成分控制要求

埋弧焊絲鋼為了保證焊接和焊縫的質(zhì)量以及后續(xù)保證拉拔過程生產(chǎn)效率，要求盤條成分均勻、較低的成分偏析指數(shù)。為使鋼的化學(xué)成分能夠滿足最終產(chǎn)品質(zhì)量要求,化學(xué)成分內(nèi)控要求見表 1。

表1 化學(xué)成分/%

2.2 脫氧及精煉控制

在轉(zhuǎn)爐吹煉過程保證合適的供氧時間和吹氧量，由此保證合金元素的收得率和鋼水的成分控制。在出鋼過程實現(xiàn)合金化，且保證脫氧程度，采用擋渣法出鋼, 通過減少出鋼帶渣量來控制非金屬夾雜物的含量。防止鋼水過渡氧化，穩(wěn)定鋼水的含氧量，精煉爐加入合適的合金及脫氧劑進行合金微調(diào)及進一步的脫氧，保證最終的氧含量。

LF爐通過吹氬攪拌鋼水，微調(diào)合金成分，三相電極電弧使鋼水升溫、造渣去硫等操作，以達到對鋼水精煉目的，通過 LF 精煉爐進行鋼水成分微調(diào),保證盤條拉拔性能和焊絲焊接性能。實際生產(chǎn)熔煉成分與盤條成品樣成分波動幅度為: C±0.01% , Mn±0.03% , Si±0.02% , P、S≤0.012%。

2.3 氣體和夾雜物控制

鋼中氣體含量高容易產(chǎn)生焊縫氣孔、白點等缺陷, 同時也容易造成焊縫冷熱裂紋，所以, 氣體含量需要控制在最低限度: [O]≤70×10-6, [N]≤70×10-6, [H]≤2×10-6。鋼中的夾雜物不僅會使線材的拉拔性能變壞，而且會影響埋弧焊絲的使用性能和焊縫質(zhì)量, 而且容易造成焊縫金屬缺陷。

為了保證鋼水的潔凈，北營公司采取了有效控制措施。(1)大包至中間包、中間包到結(jié)晶器采用全過程保護澆注措施, 同時中間包采用中性低碳覆蓋劑和碳化稻殼雙層保溫,防止鋼水二次氧化；(2)精煉造白渣，軟吹氬, 實現(xiàn)鋼水進一步脫硫、脫氧、去夾雜，保證精煉出站鋼中氧含量小于70ppm，[P]、[S]≤0.030%；(3)采用電磁攪拌技術(shù)促進氣泡的上浮去除；(4)精煉采用微正壓。最終產(chǎn)品的氣體及夾雜物情況見表2。

表2 盤條夾雜及氣體

2.4 控制結(jié)晶器液面波動及二冷水冷卻制度保證鑄坯質(zhì)量

結(jié)晶器液面波動直接帶來了鑄坯的各種缺陷，為保證鑄坯質(zhì)量，控制結(jié)晶器的液面波動為首要條件，北營公司采取了各種有效控制措施：(1)澆注過程采用自動液面控制裝置進行液面控制調(diào)節(jié)；(2)保證合適的吹氬量，防止液面翻滾；(3)侵入水口深度適當，保證在80mm-100mm；(4)使用合適的保護渣，保證其適合的粘度和潤滑；(5)保證合適的澆注溫度(過熱度)；(6)采用恒定拉速連鑄方式。

鑄坯在連鑄過程采用了合理的冷卻制度，使得鋼水在水冷結(jié)晶器中形成足夠厚且均勻的坯殼，保證了鑄坯出結(jié)晶器不拉漏；同時也保證了鑄坯內(nèi)部細晶粒區(qū)的數(shù)量和整體鑄坯質(zhì)量。具體的鑄坯低倍檢測結(jié)果見表3。

表3 EM12K鑄坯低倍檢測結(jié)果

3 控軋控冷

3.1 加熱溫度控制

鋼坯在加熱爐內(nèi)進行了合適的預(yù)熱、加熱和均熱。在奧氏體化過程中實現(xiàn)了成分均勻與合適的晶粒大小，為后續(xù)的組織轉(zhuǎn)變奠定基礎(chǔ)。

3.2 軋制溫度控制

根據(jù)EM12K奧氏體化過程溫度，決定了開軋溫度，詳見圖1。

埋弧用焊絲EM12K為低碳鋼，其相變前奧氏體晶粒大小影響后期相變的組織形式和物理性能，是該鋼種質(zhì)量控制的關(guān)鍵，如果終軋溫度過高,導(dǎo)致相變終了線右移,可能導(dǎo)致中溫貝氏體或低溫馬氏體組織出現(xiàn),導(dǎo)致最終性能不合和不利后續(xù)拉拔加工,所以其終軋溫度不宜過高，進精軋溫度曲線詳見圖2。

圖1 盤條EM12K開軋溫度曲線

圖2 盤條EM12K進精軋溫度曲線

3.3 吐絲溫度控制

北營公司生產(chǎn)EM12K過程，根據(jù)該鋼種的相變溫度設(shè)定了此鋼種的吐絲溫度，保證了其相變開始時間，并避免了不良組織的形成，實現(xiàn)的最終的良好組織形式鐵素體和珠光體，達到降低線材抗拉強度的目的,有利于后續(xù)工序拉拔制深加工。實際吐絲溫度曲線詳見圖3。

3.4 冷卻過程控制

低碳埋弧用焊絲EM12K理想的組織形式鐵素體和珠光體。為實現(xiàn)其良好組織形式，冷卻速度控制在1°/s以下，輥道的速度設(shè)定在0.09m/s；風(fēng)機全部關(guān)閉；保溫罩全關(guān)。合適的冷卻速度保證了奧氏體的分解轉(zhuǎn)變溫度與時間，并保證了奧氏體晶粒尺寸,最終實現(xiàn)了良好的組織形式和理想的性能要求。顯微組織形式見圖4。

圖3 盤條EM12K吐絲溫度曲線

圖4 盤條EM12K組織形態(tài)F+P(200倍)

3.5 尺寸精度控制

北營公司通過軋機、軋輥和導(dǎo)衛(wèi)精度控制，以及張力大小、 孔型優(yōu)化、加強設(shè)備維護和調(diào)整等手段, 保證了最終盤條的尺寸精度控制在B級。且通條尺寸波動小, 保證了后續(xù)的拉拔加工。

4 質(zhì)量評定

北營公司生產(chǎn)的 EM12K 焊接用鋼盤條,化學(xué)成分控制嚴格, 波動小,盤條的化學(xué)成分見表4； 金相組織均為鐵素體加珠光體, 無不良顯微組織，晶粒度均為9.5級。 盤條通條性能均勻穩(wěn)定，具體強度控制情況見表5。整體的組織和性能控制良好，尺寸精度高，且盤條無廢品。

表4 盤條化學(xué)成分

表5 盤條力學(xué)性能

EM12K盤條強度適中、塑性高、通條性能穩(wěn)定， 產(chǎn)品各項性能指標完全符合用戶要求。