一种优化碳钢焊丝用盘条拉拔性能的生产方法

摘要

一种优化碳钢焊丝用盘条拉拔性能的生产方法，属于钢铁生产技术领域。其工艺路线为：钢坯化学成分控制及检验→步进式加热炉加热→粗轧→飞剪切头→中轧→预精轧→高速精轧→水冷→夹送、吐丝→控温散卷冷却→集卷→盘条检验。其特征在于，通过优化操作关键点的工艺参数，实现了在缓冷能力不足的高速线材生产线上对碳钢焊丝用盘条微观组织的有效控制，解决了该类产线上生产的碳钢焊丝用盘条在拉拔过程中——尤其高速拉拔中——常见的因组织原因带来的频繁脆断问题。其优点在于，无须延长缓冷区长度，即可实现在老式高速线材生产线上对碳钢焊丝用盘条组织的有效控制，避免其中低温硬相组织的产生，从而改善了盘条的拉拔性能，达到满足该类盘条拉拔使用的要求。

权利要求

1.一种优化碳钢焊丝用盘条拉拔性能的生产方法，工艺路线为：钢坯化学成分控制及检验→步进式加热炉加热→粗轧→飞剪切头→中轧→预精轧→高速精轧→水冷→夹送、吐丝→控温散卷冷却→集卷→盘条检验；其特征在于，控制工艺参数如下：（1）炼钢产线上生产模铸坯或连铸坯按照相关标准要求控制钢坯化学成分，并在合金元素的残余含量控制上要严格；合金元素残余含量质量百分数为：铬≤0.04%、钼≤0.01%、镍≤0.01%、钒≤0.01%；

（2）轧制生产线上控制各工序水量以及保温罩的投用与否，从而保证盘条在各工序达到设定目标温度；目标温度为盘条吐丝温度：800～830℃，盘条始进缓冷区温度：720～

730℃；

（3）调整缓冷区内盘条的运输辊道速度，以保证盘条在缓冷区内的时间，并消除盘条搭接点的影响；缓冷区内辊道速度设置为：0段0.17m/s，1段0.18m/s，2段0.19m/s，3段

0.17m/s，4段0.18m/s，5段0.19m/s，中间辊0.35m/s；

（4）缓冷区内全部风机关闭，全部风口关闭。

说明书

一种优化碳钢焊丝用盘条拉拔性能的生产方法

技术领域

[0001] 本发明属于钢铁生产技术领域，特别是提供了一种优化碳钢焊丝用盘条拉拔性能的生产方法，专门应用于缓冷区较短的高速线材产线生产碳钢焊丝用盘条，可提高该类盘条拉拔性能，实现不需热处理的直拔生产焊丝。

背景技术

[0002] 焊接是一种先进的制造技术，全世界40％以上的钢铁材料经过焊接加工才得以为人类服务，焊接材料消费量虽然只是钢材消费量的0.6％左右，但其作用绝不能低估，焊缝的质量已经成为工程结构寿命的关键。焊丝是一种理想的高效焊接材料，现广泛应用于造船、车辆、工程机械、压力容器、油气运输管道、海洋平台结构以及高层建筑结构等领域。1980年起，美、日、欧的工业发达国家生产和使用焊丝的数量成倍地猛增(而钢材产量增幅较少)，其中气体保护电弧焊用焊丝(以下简称气保焊丝)占到焊接材料总量的30～55％。
1995年起，我国亦开始大力发展高效焊接材料，2007年起气保焊丝类的年产量超过100万吨，09年达到125万吨，比例约占到焊接材料总量的近30％，目前则仍以10％左右的高速度增长。我国焊接材料的现状为：以ER50-6牌号为代表的系列碳钢焊丝是气保焊丝中的主要品种，其使用量占到气保焊丝总量的80％以上。

[0003] 现行国家标准(GB/T8110)中规定了气保焊丝的规格范围为：φ0.5～4.8毫米，而使用最为广泛的规格范围是φ0.8～1.6毫米。制作气保焊丝的主要原材料是钢铁企业提供的相应牌号的盘条，其规格范围为φ5.0～6.5毫米。因此，在气保焊丝的制作过程中，将盘条拉拔至目标规格是不可或缺的工序之一，这就要求盘条要有良好的拉拔性能，以保证拉拔工序的顺行和合格的焊丝质量。

[0004] 总结前人的研究可知盘条的化学成分、强度、表面质量、纯净度、微观组织等因素影响着其拉拔性能。其中关于碳钢焊丝用盘条的微观组织，常态下以铁素体为主(≥80％)，加少量珠光体(≤20％)，可存在一定量贝氏体，但其比例需控制≤3％，图1所示为碳钢焊丝ER50-6用盘条在金相显微镜下的典型组织。实践证明：具备该组织的盘条，可以较好地满足国内焊丝生产企业的使用要求，高速度拉拔制作焊丝。有研究发现：降低集卷前盘条的冷却速度是控制微观组织最有效的措施，尤其当冷速降至1℃/s以下时，可以抑制恶化拉拔性能的贝氏体的产生、从而改善盘条拉拔性能。降低盘条的冷却速度多采用在运输辊道上建设缓冷区(如加盖保温罩)的方法，同时需要足够的长度保证盘条的相变在缓冷区内完成，冷速愈慢，所需缓冷区愈长。此外配合轧制后较高的吐丝温度，得到相变前较粗大的奥氏体晶粒，从而转变后得到尺寸较大的铁素体晶粒，更有利于盘条的拉拔性能。这也是国内大多数生产焊丝用盘条的钢铁企业所采用的方法。但粗大的奥氏体晶粒将明显推迟相变的完成，更要求缓冷区长度，而对于设备较为陈旧的钢铁企业，如首钢北京地区的高速线材厂，受到已建成产线的限制，可提供的缓冷区长度有限(不足50米)，高温吐丝后获得的粗大奥氏体晶粒，往往难以在保温区域内完成向铁素体(或珠光体)的转变，出缓冷区后冷速恢复至1℃/s以上，仍将会产生贝氏体等低温硬相组织，如图2所示，这反而造成了组织的不均匀，恶化了盘条拉拔性能。此外较高的吐丝温度将使盘条生成大量的氧化铁皮，从而损失了盘条的成材率，增大了材料消耗。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种优化碳钢焊丝用盘条拉拔性能的生产方法，在有限的缓冷条件下，也可稳定控制盘条微观组织，从而使其获得良好的拉拔性能。

[0006] 本发明的工艺为“钢坯化学成分控制及检验→步进式加热炉加热→粗轧→飞剪切头→中轧→预精轧→高速精轧→水冷→夹送、吐丝→控温散卷冷却→集卷→盘条检验”，关键工艺包括：钢坯生产时化学成分尤其残余合金元素的控制；轧制过程及轧后调整冷却水量以控制吐丝温度；调整运输辊道速度以控制圈距；调整盘条入缓冷区温度及缓冷区辊道速度以保证盘条相变在该区域内完成等，其实质是通过过程中各项工艺措施确保盘条的微观组织达到前文中所述的适宜的条件。具体控制的技术参数如下：

[0007] 1、炼钢厂生产模铸坯或连铸坯按照相关标准要求控制钢坯化学成分，但在残余合金元素的含量控制上要严于标准要求，尤其钢铁企业中常见的合金元素铬、钼、镍、钒，要求(质量百分数)铬≤0.04％、钼≤0.01％、镍≤0.01％、钒≤0.01％。

[0008] 2、轧制生产线上控制各工序水量以及保温罩的投用与否，从而保证盘条在各工序达到设定目标温度；目标温度为盘条吐丝温度：800～830℃，盘条始进缓冷区温度：720～730℃；4～10月前两段保温罩不用，其它均投入使用；11月～次年3月全部保温罩投入使用。

[0009] 3、调整缓冷区内盘条的运输辊道速度，以保证盘条在缓冷区内的时间，并消除盘条搭接点的影响；缓冷区内辊道速度：0、1、2段0.17m/s、0.18m/s、0.19m/s的速度交替设定；错速运输，以消除搭接点对通条均匀性的影响；

[0010] 3段及以后的辊道速度重新执行以0.17m/s为基础的递增变化规律，以延长盘条在缓冷内的时间来保证相变的完成，同时尽可能减小搭接点的影响。

[0011] 4、缓冷区内全部风机关闭，全部风口关闭。

[0012] 本发明提供的技术方案能够在缓冷条件有限的高速线材轧线上也生产出拉拔性能满足要求的碳钢焊丝用盘条，尤其可以控制好盘条的微观组织，从而改善盘条拉拔性能，消除了拉拔过程中因组织原因造成的频繁脆断现象。

[0013] 本发明所述工艺的优点在于：

[0014] 1、逆向思维调整盘条在轧制生产过程中的吐丝温度，解决了缓冷条件有限的高速线材轧机生产碳钢焊丝用盘条的组织控制问题，可以控制盘条获得铁素体为主加少量珠光体的微观组织，而减少或消除低温硬相组织如贝氏体等的产生，从而消除了盘条组织的不均匀性，改善了盘条拉拔性能，满足了当前焊材行业以高速度(≥20m/s)拉拔生产小规格(φ0.8～1.6mm)焊丝的要求。

[0015] 2、挖掘设备潜力，使得碳钢焊丝用盘条的产线扩大，为碳钢焊丝的生产提供了更多的原料，从而满足了当前形势的发展对焊接材料消耗量高速增长的需求。

[0016] 3、运用本发明所述工艺，使用调整后的吐丝温度，控制盘条入缓冷区的温度，同时由于缓冷区长度缩短，相应减少了盘条在高温段的时间，因此生成氧化铁皮量少且易去除，既提高了盘条的成材率，也利于焊材企业提高焊丝质量。

[0017] 4、此外使用调整后的吐丝温度：可以避免盘条中产生带状、混晶等组织缺陷，而这些缺陷也是破坏盘条拉拔性能的因素。

附图说明

[0018] 图1为碳钢焊丝ER50-6用盘条微观组织。

[0019] 图2为碳钢焊丝ER50-6用盘条微观组织。

具体实施方式

[0020] 本发明可在具备缓冷区的轧钢厂中实施，下表1至表5列出了首钢高速线材厂采用本发明生产碳钢焊丝ER50-6用盘条等产品时生产工艺的关键参数实例。

[0021] 表1成品化学成分

[0022]

[0023] 表2轧制过程温度，℃

[0024]轧制批号 开轧温度 吐丝温度 进保温罩温度
G611B10564 1030 820 730
G807B30538 1020 820 720
G807B30539 1030 810 725
G002B10339 1010 800 720
G002B10340 1030 810 725

[0025] 表3保温区域辊道速度，m/s

[0026]轧制批号 0段 1段 2段 3段 4段 5段 中间辊
G611B10564 0.17 0.18 0.19 0.17 0.18 0.19 0.35
G807B30538 0.17 0.18 0.19 0.17 0.18 0.19 0.35
G807B30539 0.17 0.18 0.19 0.17 0.18 0.19 0.35
G002B10339 0.17 0.18 0.19 0.17 0.18 0.19 0.35

[0027]G002B10340 0.17 0.18 0.19 0.17 0.18 0.19 0.35

[0028] 表4盘条力学性能抽样检测结果

[0029]

[0030] 表5盘条组织抽样检测结果

[0031]轧制批号 组织 铁素体比例(均值) 铁素体晶粒度 抗拉强度
G611B40548 铁素体、珠光体 85.0％ 11级 540Mpa
G611B10564 铁素体、珠光体 86.0％ 11级 535Mpa

[0032] 气保焊丝作为高效焊接材料，是焊接材料未来主要的发展方向之一。而我国国情决定：在较长的一段时间内，碳钢焊丝都将是气保焊丝的最主要品种。原料盘条的质量是影响碳钢焊丝的生产和质量的关键因素之一，盘条的组织与性能不仅决定着焊丝的拉拔生产顺行与否，也影响着焊丝的使用过程中送丝、飞溅等。缓冷能力有限的高速线材轧制产线在生产一般碳钢焊丝用盘条时，采用常规工艺方法生产出的盘条，会由于组织中出现图2所示大量低温硬相，影响到盘条的使用效果。经生产实践验证，使用本专利提供的方法可有效控制盘条组织中低温硬相的产生，从而改善盘条的拉拔性能。