ER70S-6焊丝生产工艺研究

・６５・　ＥＲ７０Ｓ－６焊丝生产工艺研究　孙中伟　，杨茂ｍ２　（１．贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳５５０００３；２．首钢水城钢铁技术中心，贵州水城５５３０００）　摘要：本文介绍了首钢水城钢铁对ＥＲ７０Ｓ一６焊丝用钢调试生产情况，为进一步提高ＥＲ７０Ｓ一６焊丝用钢拉拔加工性能，本文主要　从钢坯的加热温度，开轧温度，终轧温度，焊丝的吐丝温度，冷却速度对焊丝用钢拉拔性能的影响做了充分的论述。通过理论指导　实践的基本实验方法，确定了对钢坯的加热温度，开轧温度，终轧温度，焊丝的吐丝温度，冷却速度的温度控制范围，试制生产出了　符合厂家要求的焊丝产品。　关键词：ＥＲ７０Ｓ一６焊丝用钢组织形态拉拔性能　中图分类号：ＴＧ４２３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２－６８８６（２０１０）０５－Ｃ０６５—０３　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ＥＲ７０Ｓ－６　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｗｉｒｅ　ＳＵＮＺｈｏｎｇｗｅｉ，ＹＡＮＧＭａｏｌｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｎｔａｔｉｖｅ　ｐｒｕｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＥＲ７０Ｓ－６　Ｗｅｌｄｉｎｇ　ｗｉｒｅ　ｉｎ　ｓｈｕｉｅｈｅｎｇ　ｉｍｎ　ａｎｄ　ｓｔｅｅ１．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｉｍ－　ｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＥＲ７０Ｓ一６　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｗｉｒｅ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｍａｄｅ　ａ　ｆｕｌｌ　ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｎ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ，ｏｐｅｎｉｎｇ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｒａｔｅ　ａｂｏｕｔ　ＥＲ７０Ｓ－６　ｗｅｌｄ—　ｉｎｇ　ｗｉｒｅ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒａｎｇｅ　ａｂｏｕｔ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｅｒｎｐｅｒｔｕｒｅ，ｏｐｅｎｉｎｇ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｕｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｇｕｉｄｅ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｓｈｕｉｃｈｅｎｇ　ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ　ｔｈｅ　ｉｗｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｓ’ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＥＲ７０Ｓ－６　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｗｉｒｅ；ｔｉｓｓｕｅ　ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｄｒａｗｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｏ前言　表１　力学性能的要求　近年来，我国的气体保护焊发展速度较快，特别是随着　我国扩大内需政策的贯彻实施，国内各行业对钢材的用量越　１．２化学成分的控制　来越大，这就间接带动了对焊丝用量的需求。ＥＲ７０Ｓ一６是国　根据其加工特Ｉ生和后期产品的使用性能，焊丝用钢用户　外常用的气体保护焊丝品种，按美国焊接学会标准ＡＷ—　要求不经过热处理直接由４，５．５　Ｆｎｉｎ拉拔到　１．０　ｍｌｎ一２．２　ＳＡ５．１８的要求控制化学成分。该焊丝在焊接时具有较好的　一，这就需要该钢既要保证较低的抗拉强度、较高的韧性又　电弧稳定性和较高的焊缝性能，在国外得到普遍使用。　要保证力学性能和焊缝质量，且成品在焊接时不产生气泡，因　ＥＲ７０Ｓ一６是作为二氧化碳气体保护手工焊、埋弧焊、半连续　此对该钢的化学成分有严格的要求，其化学成分如表２。　焊和自动焊接用的钢丝，广泛用于压力容器、电力、汽车以及　表２　根据ＧＢ／Ｔ３４２９—２Ｏ０２要求　各类机械制造业，是国外常用的气体保护焊丝品种。　牌号　化学成分（　）　１焊丝用钢的技术指标设计　１．１力学性能的控制　作为焊丝用钢的生产原料，在后续生产中要经过多道次　的拉拔，因此母材的强度和塑性将对拉拔产生关键影响。其　力学性能的控制将对后续拉拔生产的顺利进行和获得综合　对焊接用钢来说碳当量是影响焊接性能的关键因素，也　性能合格的焊丝提供保证。控制好盘条的力学性能非常重　是影响拉拨ｌ生能的重要因素，对具体生产时要求碳含量控制　要，设计的力学性能见下表１。　在下限即０．０６％～０．１０％为宜。Ｓｉ、Ｍｎ主要用于脱氧，ｓｉ能　作者简介：孙中伟（１９８４一），男，贵州大学材料￣ｘ－．ｚ－程专业硕士。　杨茂麟，男，首钢水城钢铁集团高￣Ｌ＿ｖ－程师。　收稿日期：２０１０—５—４　中国　一琴　一　龋嘲　・６６・　促进多边形铁素体的形成，有利于焊丝在冷却过程中形成均　匀分布的铁素体晶粒。同时Ｍｎ能增加焊丝用钢的抗拉强　度，但考虑到过多Ｓｉ、Ｍｎ的加入，增加了钢材的淬透性，不利　于形成易于拉拔的组织，要求Ｓｉ、Ｍｎ含量不能同时达到上限．　对于本焊丝用钢来说，要求其组织为分布均匀的等轴铁索体　和少量的珠光体组织，考虑到以上要求，终轧温度不宜过高，　因为过高的终轧温度会造成奥氏体晶粒过分长大，一方面形　成混晶组织，不利于拉拔；另一方面，粗大的奥氏体晶粒能明　显推迟相变终了线，即使慢冷也可能产生中，低温组织。随着　实际生产中要求　（ｓｉ）控制在０．８０％～０．９０％，Ｗ（Ｍｎ）控制　在１．４０％～１．５０％；氧大多数情况下以氧化物的形式存在，会　减弱焊缝的强度和韧性，而氮是焊缝形成气孑Ｌ的主要因素，所　以对氮氧要严格控制。　Ｉ．３焊丝用钢金相组织的控制　终轧温度的降低，限制了奥氏体晶粒的过分长大。若终轧温　度过低，相变前奥氏休晶粒过小（图１），一方面使晶界面积增　大，增加了铁素体晶粒的形核部位，提高了铁素体的形核率，　使铁素体晶粒变的细小，强度增加，不利于拉拔。另一方面，　根据其力学性能要求要低，决定了其组织大部分为等轴　铁素体组织，若存在贝氏体或马氏体组织，强度增加，对拉拔　奥氏体晶粒细小，使相变终了线左移，有利于相变过程的温度　控制。　不利。　２　ＥＲ７ＯＳ．６焊丝用钢的生产流程（表３）　表３　ｌ　钢坯加热一初轧一精轧一吐丝机一保温罩一集卷器　ｌ　加热炉出口　ｌ　轧制区　ｉ　保温区　ｌ　空冷区　在焊丝用钢的实际生产中，首先要用加热炉对连铸出来　的钢坯进行加热，然后进行多道次的轧制。轧制过程分为初　轧和精轧，精轧前设有水冷段，精轧后进入吐丝机吐丝，冷却　段采用斯太尔麽延迟型冷却。　３控轧控冷工艺参数的讨论　３．１钢坯的加热温度　考虑到轧制设备的使用性能，钢坯的加热温度越高，在　轧制时其变形抗力越小，有利于延长设备的使用寿命；但不利　的方面是，加热温度过高导致钢坯原始晶粒过热或过烧，奥氏　体晶粒长大，易形成魏氏组织，不利于对后续的形变加工做组　织准备，在冷却过程中不利于形成有利于拉拔的金相组织。　根据该钢种的性能和特点以及生产经验，将其加热温度控制　在１　０００　ｏＣ～１　０５０　ｏＣ。　３．２开轧温度的确定　开轧温度可以改变晶粒变形后的存储能及晶界迁移而　影响再结晶的形核率和晶粒的长大速度，从而影响晶粒长大　后的平均晶粒尺寸，导致相变温度发生变化，影响组织形态。　一般认为轧制温度越接近钢坯加热温度越好，这样可以防止　奥氏体晶粒在开轧之前长大和减少钢坯表面氧化铁皮的数　量。一般把变形温度划分为四个温度区域，即：１）奥氏体完全　再结晶区；２）奥氏体部分再结品区；３）奥氏体未再结晶区；４）　奥氏体和铁素体两相轧制区。对低强度焊丝用钢来说，希望　其得到大部分等轴的铁素体晶粒，因此应在奥氏体完全再结　晶区轧制，轧后使奥氏体晶粒能够再结晶长大，为后面的等轴　铁素体晶粒做组织准备，在实际得到生产中，开轧温度很接近　钢坯的加热温度，因此开轧温接近１　０００　ｏＣ～１　０５０　ｏＣ。　３．３终轧温度的确定　终轧温度的高低主要影响轧后奥氏体晶粒的长大与否，　因此，为了得到理想的组织，应控制好终轧温度，即可适　当粗化晶粒，使奥氏体品粒向铁素体与珠光体转变最佳化，同　时又不产生低温组织。经生产实践，将终轧温度控制在８５０　℃左右为宜。　３．４吐丝温度的控制　ＥＲ７０Ｓ一６盘条的金相组织主要为铁素体＋珠光体组　织，由于钢中硅锰含量较高，使“ＣＣＴ”曲线向右下方移动，增　加了钢的淬透ｌ生，如果在吐丝后冷却速度不当的话，会产生大　量的低温组织，不利于焊丝钢的拉拔加工性能。　吐丝温度过高，大于９００　ｏＣ时，一方面会出现大量的混晶　组织如图ｌ（ａ），在拉拔过程中造成应力集中，使抗拉强度不　稳定；另一方面，过高的吐丝温度使奥氏体晶粒变大，能明显　的推迟相变终了线，使ＣＣＴ终了线右移，延长了相变终了时　间，造成了即使采用缓慢冷却也有可能产生中低温组织。　考虑到焊丝用钢要具有较低的抗拉强度和较高的韧性，　所以吐丝温度也不宜过低，以免造成析出铁素体晶粒过小，珠　光体片间距过小导致抗拉强度高于厂家要求标准，在拉拔过　程中损害拉丝机。　实验表明，将吐丝温度控制在８５０　ｏＣ±１０　ｏＣ，在恰当的　冷却速度下，可得到均匀等轴的铁素体和少量的珠光体组织，　如图１（ｂ）。　图１　３．５冷却速度的控制　由于ＥＲ７０Ｓ一６成分中碳含量较低，因此冷却时相变温　度区间较大，又由于钢中硅锰含量（图２）较高，导致“ＣＣＴ”曲　线右移，进一步延迟了相变终了线，使焊丝中出现低温组织的　可能性增大。在生产过程中，虽然在高温区缓慢冷却，但如　・６７・　果在相变没有结束时　㈣　．４　为保证相变区冷速，应降低风冷区辊道速度，关闭风机和加保　温罩等措施。在确定相变开始温度和结束温度以及冷却速　度后，才能却定冷却时间，为防止在相变没有结束时空冷产生　的后期快冷，仍会出　现低温组织，这就需　ｓ０ｏ　要考虑冷却速度和冷鼋　却时问的共同作用。一㈣　由焊丝用钢的“ＣＣＴ”　曲线（图２）可知，１１　条曲线分别代表　２０．０，８．０，４．０，３．０，　２．５，１．８，１．３．１．０．　一的中低温组织，应适当减慢辊道速度或加长风冷线长度使钢　材相变结束后出保温罩。　２ｏ０　一　４结论　１）焊丝用钢用于后续的拉拔，降低强度是技术的关键，　因此得到大量的等轴铁素体晶粒是控轧的目的。轧后要有　定的晶粒长大时间，即初轧辊与穿水冷却要有一定的距离。　０．８，０．５和０．１％／ｓ的冷却速度，冷却速度和显微组织的关　系见表４。当冷却速度小于１％／ｓ时，可得到铁素体和珠光　体组织，当冷却速度大于１℃／ｓ时，出现部分的低温组织。　表４冷却速度对ＥＲ７０Ｓ一６钢显微组织的关系　２）钢中加入了高含量的合金元素，增加了淬透性，冷却　速度要小于１￣Ｃ／ｓ，保证有大量的铁素体析出。　３）焊丝用钢相变完成后出保温罩，防止相变没完成出保　温罩形成中低温组织。　参考文献　［１　王有铭，李曼云，韦光．钢材的控制轧制和控制冷却ｌＭ］（第二版）．北　京：　台全工业出版社，２ｏｏ９年３月：８４－８７　［２］冯跃平，张建新．ＥＲＳ０￣６焊丝用钢盘条的生产试制［Ｊ］．新疆钢铁，　２ＯＯ７．（１）：ｌ６—１７　［３　丁华，王丽，刘雅政等．相变控制冷却速度对ＥＲ７０Ｓ￣５钢线材组织性能　的影响［Ｊ］．特殊钢，２００１，２２（６）：１８－１９　［４］王秉喜，耿继双，郭大勇等．无需退火工艺的ＥＲ７０Ｓ－６焊丝用盘条的研　制［Ｊ］．鞍钢技术，２００７，（５）：３０—３１　≯一：一‘～‘…；一≮　‘≮一‘）．‘　一　一；一　。≮一≮一‘一≮…≯。‘　一｝一　一｝一｝一：…≯一；…毒一　一争・・ｔ　・‘一　・　・ｔ｝・ｔ｝～｝　・々・ｔ：＞・‘一÷・≮…≯・々¨｝・々・々・々・　（上接第１７页）　：　一　×（６Ｉ　．＋　＋６０３—６）　要了解Ｅｘｃｅ　和ｓ０　ｉｄｗ。ｒｋｓ的基本操作，在Ｅｘｃｅ　数据表格中　修改相应的凸轮参数。即可在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中快速完成复杂、　高精度凸轮模型设计。　通过建立凸轮机构虚拟样机模型进行更具真实的运动　模拟，从而预见机构的实际运行效果，对机构的评判和优化设　计更具有现实的意义。　：　：　×　ｍ　＝　出　（　一　，　当６＝　／Ｔｆ时，推杆下降时的最大速度理论值为　＝４８０　参考文献　ｍｍ／ｓ，而仿真值最大速度为　：４７１　ＨＨｌｌ／Ｓ。相对误差为　１．８％　［１］洪振宇，许致华．一种具有大分度数新型行星分度凸轮机构凸轮廓线　设［Ｊ］．机械设计，￣０８（９）：３５－３８　综合以上分析，从图６可知从动件位移与理论设计要求　一致具有较高的精度。从图７可知从动件速度的最大相对误　［２］孙恒，付则绍机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８９：３４５—３４７　［３］刘善林，胡鹏浩，王会生基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ二次开发的凸轮廓线精确设　计及运动仿真［Ｊ］．机械传动，２ｏｏ８（５）：４６—４８　［４］郑凯，胡仁喜，陈鹿民等．ＡＤＡＭＳ　２ＯＯ５机械设计高级应用实例［Ｍ］．　北京：机械工业出版社，２Ｏ０６（１）　差为１．８％，发生在凸轮转角为２１０。与理论设计要求相符。　可见，在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ环境下结合Ｅｘｃｅｌ设计的凸轮廓线具有　较高的的精度，符合设计要求。　５结束语　在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ环境下结合Ｅｘｃｅｌ软件进行建模，最大优　点就是简单易学，不需要掌握ＶＢ、ＶＣ等程序设计语言，只需　［５］徐芳，周志刚基于ＡＤＡＭＳ的凸轮机构设计及运动仿真分析［Ｊ］．机　械设计与制造，２０ｏ７（９）：８—８ｏ　［６］郭利锋，郭顺牛．凸轮轮廓的设计与仿真［Ｊ］．机械研究与应用，２ＯＯ５，　１８（３）：９５－９７　中国机械采购网露。口　眷《趣