EM12K焊接用钢盘条的研制开发 .doc

EM12K焊接用钢盘条的研制开发 高永彬，张海涛，张军卫 （青岛钢铁控股集团有限责任公司，山东 青岛266043） 摘 要青钢EM12K焊接用钢盘条采用氧气顶吹转炉冶炼、LF精炼、小方坯连铸和高速线材生产线生产，通过控制化 学成分、精炼、全程保护浇注和控轧、控冷等工艺措施，使盘条的化学成分均匀、强度适中、塑性高，质量稳定可靠，充分满足用户对焊丝拉拔性能和焊接性能的要求。 关键词EM12K；焊接用钢盘条；研制开发；力学性能；工艺分析 中图分类号TG335.63 文献标识码B 文章编号1004-4620（2008）01-0034-02 EM12K盘条是制作埋弧焊丝的原料，由于这种盘条技术含量高，生产组织难度大，大部分厂家不愿意生产，造成这种盘条在市场上比较缺乏的局面。青钢具有多年生产ER50-6（E）和H08A的经验，于2004年开始研制生产EM12K埋弧焊丝盘条。通过采用LF精炼、全程保护浇注、延迟冷却等新工艺，成功研制出符合标准要求的EM12K焊接用钢。 1 主要设备及工艺流程 350 m3高炉铁水→30 t氧气顶吹转炉→30 t LF精炼炉→R5 m小方坯连铸机110 mm110 mm12 000 mm→检查→入库→加热炉→高速线材轧制→水冷线、吐丝机→散卷辊道保温罩→集卷器→打包机→成品入库。 2 冶 炼 2.1 化学成分控制要求 焊丝钢的最大特点是必须保证焊丝焊接的焊缝质量、力学性能和拉拔的工艺性能的要求，且不产生气孔和飞溅，因而对钢的化学成分有严格要求。同时，为保证焊丝性能均匀，不允许有严重的成分偏析。为此，必须保证焊丝钢有较高的冶金质量。根据青钢以往生产焊接用钢的经验，为使钢的化学成分能满足用户的要求，特制订内控化学成分标准，见表1。 表1 内控化学成分 项 目 C Si Mn P S 标准要求 0.05～0.15 0.10～0.35 0.80～1.25 ≤0.030 ≤0.030 内控要求 0.06～0.14 0.10～0.34 0.82～1.23 ≤0.029 ≤0.029 2.2 优化脱氧工艺和LF成分微调 经多次实验比较，选出合适的脱氧剂和脱氧工艺，控制合金的干燥度和粒度，不仅达到了脱氧和合金化效果，还对钢中非金属夹杂物进行了变性处理。为保证稳定的脱氧效果，加强了出钢口的维护，采用双挡渣法出钢，尽量减少出钢带渣量。吹炼终点钢水氧含量，不仅直接影响到合金元素的收得率和钢水成分的控制，而且影响钢中非金属夹杂物的含量及钢的性能。为此，加强吹炼过程控制，避免钢水过度氧化，稳定钢水的含氧量。 通过LF精炼炉与成分快速分析相结合，进行钢水成分微调，实现钢的窄成分控制，缩小成分波动范围，化学成分稳定。波动分别为C0.02％，Mn0.03％，Si0.03％，P、S≤0.025，为确保盘条拉拔性能和焊丝焊接性能奠定了较好的基础。 2.3 去除钢水中气体和夹杂 钢中夹杂物形态、大小和数量，不但影响钢的内在质量，在盘条拉拔过程中造成断裂，而且严重影响焊丝的使用性能和焊缝质量，是造成焊缝金属缺陷的主要原因之一。钢中的[O]、[H]、[N]气体含量高容易产生焊缝气孔、白点等缺陷，也是造成焊缝冷热裂纹的主要原因之一。所以，应控制在最低限度[O]≤6010-6，[N]≤8010-6，[H]≤210-6。 为减少钢中夹杂物含量，通过LF白渣精炼、软吹氩，实现钢水脱硫、脱氧、去除夹杂，经过LF精炼后钢中T[O]＜6010-6，[P]、[S]≤0.025；软吹氩的搅拌作用增加了钢液流动，使夹杂物充分上浮，得到有效去除，夹杂物级别和数量得到明显改善；利用LF精炼技术，提高钢质纯净度，改善EM12K连铸方坯的内在质量，提高盘条的拉拔性能。 2.4 采用全程保护浇注工艺 为进一步降低钢中夹杂物，提高线材的拉拔性能、焊丝的使用性能和焊缝质量，采取从大包到中间包、中间包到结晶器全过程保护浇注措施，同时中间包采用中性低碳覆盖剂和碳化稻壳双层保温，以防止钢水的二次氧化，进一步提高铸坯的内在质量。 2.5 采用结晶器电磁搅拌技术 铸坯凝固末端向中心生长的柱状晶“搭桥现象”，导致中心疏松和缩孔等缺陷严重。通过采用结晶器电磁搅拌技术，在钢液内部产生旋转运动，减轻了凝固前沿的温度梯度，提高了等轴晶区所占的比例。通过采取改善二冷水质、优化浇注温度、适当控制拉速等措施，明显减少了中心疏松和缩孔，提高了EM12K连铸方坯的表面及内在质量。 3 轧 制 3.1 轧制温度控制 由于焊丝钢含碳量低、塑性好、变形抗力小，为避免轧件打滑、划伤、导卫粘钢以及获得良好的金相组织，经反复试验验证，确定了开轧温度的合适范围。同时在线安装了红外双色测温仪，有效地控制了开轧温度的准确性，为稳定线材表面质量和有效控制奥氏体晶粒创造了条件。 3.2 吐丝温度控制 对于EM12K，由于锰、硅合金元素的存在，提高了钢的淬透性，并使钢的CCT曲线向右下方移动，推迟并延长了转变时间。为了使细晶奥氏体在较低温度下转变分解，得到较细的铁素体和珠光体组织，可适当降低吐丝温度。根据该钢种的特点，确定合适的吐丝温度，并将线材头尾和未穿水的部分剪切干净，以获得良好的组织。 3.3 冷却制度控制 由于焊丝用钢盘条需要拉拔，其性能和组织要求与拉丝用的低碳钢类似；同时为了使细晶奥氏体转变为铁素体珠光体组织，并避免马氏体的出现，采用了延迟型冷却工艺，并严格按缓冷制度控制轧后冷却。 3.4 尺寸控制 盘条的尺寸精度对拉拔工序影响很大。当不圆度超过一定限度时，在拉拔断面上形成“模压差”，不仅破坏润滑效果，还引起模内各向磨损不均，对焊丝尺寸和拉模寿命均有严重影响。通过控制轧机、轧辊和导卫精度以及张力大小，优化孔型设计，加强在线检测和调整，保证了盘条的尺寸精度，偏差≤0.20 mm，不圆度≤0.30 mm；且通条波动小，有利于拉拔加工。 4 试制效果 采用以上工艺生产的EM12K焊接用钢盘条，化学成分选择合理，波动小；金相组织均为铁素体加珠光体，无马氏体；通条性能均匀稳定；尺寸精度高；氧化铁皮少，易酸洗。盘条的化学成分和机械性能见表2。 表2 盘条的化学成分和机械性能 化学成分/ 机械性能 C Si Mn P S σb /MPa δ10/％ 0.09～0.13 0.105 0.19～0.28 0.222 0.97～1.08 0.998 0.010～0.020 0.0135 0.010～0.021 0.0146 430～465 440 29～33 31 用户使用后反映，该盘条强度适中、塑性高、通条性能稳定、易拉拔，不经中间退火可一次拉拔至φ1.0 mm，产品各项性能指标完全符合用户要求。用其生产的焊丝镀铜层结合牢固，焊丝软硬适中，焊接飞溅小，焊缝美观，完全满足焊丝拉拔性能和焊接性能的要求。 2008.05.13