CN104668820A

CN104668820A - 一种耐热钢焊丝的生产方法

Info

Publication number: CN104668820A
Application number: CN201510073439.1A
Authority: CN
Inventors: 张宇; 郭慧英; 周云
Original assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2035-02-12
Also published as: CN104668820B

Abstract

本发明公开了一种耐热钢焊丝的生产方法，该方法依次包括以下步骤：1)按照指定化学成分进行钢锭冶炼制得钢坯；2)采用Gleeble热模拟试验测试该焊丝钢的连续冷却转变曲线，推导出控轧控冷工艺参数；3)参照工艺将钢坯轧制成直径Φ5.5-8.0mm盘条；4)盘条经酸洗后进行粗拉拔；5)进行一次退火处理，其工艺为：加热至830～850℃，保温2小时，然后缓冷；6)酸洗后进行精拉、可制成直径Φ0.8-4.0mm的焊丝。本发明生产方法制得的盘条拉拔性能好，从盘条拉至焊丝成品过程中只需进行一次退火，提高了生产效率，制成的焊丝可用于铬钼耐热钢焊接，焊接过程中电弧稳定，飞溅少，容易脱渣，焊接接头具有优异的冲击韧性、抗回火脆性、高温强度和抗蠕变性。

Description

一种耐热钢焊丝的生产方法

技术领域

本发明属于焊接材料领域，特别是涉及一种耐热钢焊丝的生产方法。

背景技术

耐热钢在高温状态下能够保持化学和力学稳定性，应用于电站动力装置、石油精炼设备、加氢裂化装置、合成化工容器和其它工业部门。耐热钢的广泛应用使得与之匹配的焊材的市场需求量较大。

国家标准中铬钼钢焊丝ER55-B2是耐热钢焊接中较常用的一种焊材，目前各厂家生产该类焊丝钢盘条时，对盘条的化学成分范围、组织、塑性、拉拔性能的控制并不完善，导致盘条抗拉强度普遍偏高(800～1000MPa)，塑性较差(延伸率14～18％)，拉拔性能较差，造成用户在焊丝加工的粗拉和精拉工序中出现断丝率高、生产效率低的情况，一般需要盘条在拉拔前进行一次650～850℃温度下保温4～8小时的退火处理，拉拔过程中还需进行中间退火，退火后又需进行酸洗，多次退火和酸洗不仅增加生产流程，提高加工成本，而且消耗大量能源，污染环境。

发明内容

本发明针对以上技术缺陷，提供一种耐热钢焊丝的生产方法，该方法由盘条制成焊丝成品的过程中只需进行一次退火，生产过程简单，能耗低，生产效率高。

为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：

一种耐热钢焊丝的生产方法，包括以下步骤：1)按照指定化学成分进行钢锭冶炼制得钢坯；2)采用Gleeble热模拟试验测试该焊丝钢的连续冷却转变曲线，推导出控轧控冷工艺参数；3)参照控轧控冷工艺参数将钢坯轧制成直径Φ5.5-8.0mm盘条；4)盘条经酸洗后进行粗拉拔，其中面积压缩率在20-25％之间；5)将盘条进行一次退火处理，盘条退火工艺为：加热至830～850℃，保温2小时，然后缓冷；6)酸洗后进行精拉，镀铜、抛光制成直径Φ0.8-4.0mm的焊丝。

钢坯冶炼的化学成分是在国家标准规定的铬钼钢焊丝ER55-B2成分基础上进行微调，微调后的成分为(以重量百分比计)：C 0.07～0.15，Si 0.40～0.80，Mn 0.40～1.20，P≤0.025，S≤0.025，Ni≤0.20，Cr 1.20～1.60，Mo 0.40～0.65，并包含以下几种元素中的一种或几种：W 0.1～0.8，V 0.1～0.7，Zr 0.003～0.008，B0.0005～0.002。

优选的，Gleeble热模拟试验中，将试样加热至1100～1200℃并保温3～8分钟，然后冷却至920～1050℃、保温5秒后进行压缩变形，其中变形量≥60％，然后冷至850℃，最后以0.1～1.0℃/s速度冷却到室温，根据YB/T5128-93测定试样的连续冷却转变曲线，制定盘条控轧控冷工艺参数。

优选的，盘条轧制工序包括：钢坯加热-高压水除磷-粗中轧-预精轧-水冷箱水冷-精轧-水冷箱水冷-吐丝-斯太尔摩控制冷却，控制精轧入口温度为920～960℃，精轧出口温度≤1040℃；吐丝工序中，控制吐丝温度900～920℃，比进入斯太尔摩冷却线保温罩的温度高出约80～120℃，盘条进斯太尔摩保温罩温度为800～820℃，出保温罩温度为690～710℃，控制盘条在保温罩内的冷却速度≤0.5℃/s，使盘条在保温罩内充分发生铁素体相变。

优选的，焊丝生产过程中，盘条经酸洗后进行粗拉拔，其中面积压缩率在20～25％之间。

优选的，盘条进行一次退火处理，消除加工硬化，降低硬度，改善组织和加工性，其退火工艺为：加热至830～850℃，保温2小时，然后缓冷。

将制成的焊丝配合Ar+10～20％CO₂气体进行焊接，所得焊缝具有优异的冲击韧性、抗回火脆性、高温强度和抗蠕变性。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

1.现有技术生产此类焊丝时，由于焊丝钢盘条抗拉强度较高，需在盘条拉拔前进行650～850℃温度下保温4～8小时的退火，并且需要进行多次中间退火，而由于本发明所制得的焊丝钢盘条组织中马氏体所占比例较低，盘条具有较低的强度和较高的延伸率，只需将盘条先进行粗拉拔，然后进行一次830～850℃温度下保温2小时的退火处理，后续拉拔工序中不需退火，缩短了此类焊丝开发流程，既可保证拉丝顺畅，又提高生产效率，且退火后的组织为铁素体+珠光体，铁素体尺寸≥20μm，体积含量≥80％，抗拉强度≤600MPa。

2.由本发明方法制成的焊丝能用于1.25％Cr-0.5％Mo耐热钢焊接，所得熔敷金属抗拉强度≥600MPa，焊接过程中电弧稳定，飞溅少，容易脱渣，焊接接头具有优异的冲击韧性、抗回火脆性、高温强度和抗蠕变性。

附图说明

图1为实施例1在950℃压缩变形后冷却得到的连续冷却转变曲线。

具体实施方式

以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

采用100t电炉进行炼钢和连铸制得方坯，其化学成分为(以重量百分比计)：C 0.07～0.15，Si 0.40～0.80，Mn 0.40～1.20，P≤0.025，S≤0.025，Ni≤0.20，Cr1.20～1.60，Mo 0.40～0.65，并包含以下几种元素中的一种或几种：W 0.1～0.8，V0.1～0.7，Zr 0.003～0.008，B 0.0005～0.002。实施例中选用试样化学成分如表1所示。

在Gleeble热模拟试验中，将试样加热至1100～1200℃并保温3～8分钟，然后冷却至920～1050℃、保温5秒后进行压缩变形，其中变形量≥60％，然后冷至850℃，最后以0.1～1.0℃/s速度冷却到室温。根据YB/T5128-93测定实施例中钢在不同压缩变形温度下的连续冷却转变曲线，并观察试样的显微组织。图1为实施例1试样在950℃压缩变形后冷却得到的连续冷却转变曲线。根据Gleeble热模拟试验结果，当试样在920～960℃进行压缩然后冷却时，铁素体的相变温度区间较窄，其组织中的块状马氏体尺寸较小，且马氏体所占体积分数较少，因此轧制过程中高压水除磷时水压≥12MPa，控制精轧入口温度为920～960℃，精轧出口温度≤1040℃；吐丝工序中，控制吐丝温度900～920℃，比进入斯太尔摩冷却线保温罩的温度高出约80～120℃；斯太尔摩冷却线上风机、保温罩全部关闭，盘条进斯太尔摩保温罩温度为800～820℃，出保温罩温度为690～710℃，使盘条在保温罩内充分发生铁素体相变。

根据Gleeble热模拟试验得出的连续冷却相变曲线可知，试样在冷却速度为0.1～0.5℃/s时，其维氏硬度低于200，根据抗拉强度与维氏硬度之间的转换关系：Rm＝3.734×Hv-99.8，可估算其抗拉强度低于650MPa。因此控冷工序中，控制盘条在保温罩内的冷却速度≤0.5℃/s。

经高速无扭转轧机采用上述控轧控冷工艺轧制得到Φ5.5的盘条，盘条的组织为F(铁素体)+M(马氏体)，如表2所示。其中马氏体所占体积比例≤20％，盘条抗拉强度≤700MPa，延伸率≥21％。

盘条经酸洗后进行粗拉拔，其中面积压缩率在20～25％之间。然后进行一次 830～850℃温度下保温2小时的退火，再经精拉、镀铜、抛光制成Φ1.2的焊丝。按照AWS A5.28标准进行该焊丝的熔敷金属试验。母材选用20mm厚14Cr1MoR钢板，其成分为C 0.13，Si 0.64，Mn 0.58，P 0.005，S 0.001，Cr 1.35，Mo 0.60，Ni 0.02，余量为铁及不可避免的杂质。坡口采用45°V形，垫板采用12mm厚14Cr1MoR钢板，根部间隙13mm，焊接电流、电压和焊接速率分别为330±30A、30±3V、33.0±6cm/min，焊接热输入为18kJ/cm，保护气体为80％Ar+10～20％CO₂，预热及层间温度控制在135～165℃，焊后随即进行620℃并保温8小时处理。所得熔敷金属的力学性能见表3。

表1 实施例焊丝盘条化学成分

表2 实施例焊丝盘条的组织和性能

实施例	盘条组织	抗拉强度MPa	断后伸长率％
				1	F+17.2％M	698	21.3
2	F+15.6％M	685	21.4
				3	F+16.9％M	691	21.6

表3 熔敷金属力学性能

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照指定化学成分进行钢锭冶炼制得钢坯；2)采用Gleeble热模拟试验测试该焊丝钢的连续冷却转变曲线，推导出控轧控冷工艺参数；3)参照工艺将钢坯轧制成直径Φ5.5-8.0mm盘条；4)盘条经酸洗后进行粗拉拔；5)将盘条进行一次退火处理，盘条退火工艺为：加热至830～850℃，保温2小时，然后缓冷；6)酸洗后进行精拉，镀铜、抛光制成直径Φ0.8～4.0mm的焊丝。

2.根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，Gleeble热模拟试验中，将试样加热至1100～1200℃并保温3～8分钟，然后冷却至920～1050℃、保温5秒后进行压缩变形，其中变形量≥60％，然后冷至850℃，最后以0.1～1.0℃/s速度冷却到室温，根据YB/T5128-93测定试样的连续冷却转变曲线，制定盘条控轧控冷工艺参数。

3.根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，盘条轧制工序包括：钢坯加热-高压水除磷-粗中轧-预精轧-水冷箱水冷-精轧-水冷箱水冷-吐丝-斯太尔摩控制冷却，其中精轧温度控制为920～960℃，吐丝温度为900～920℃，盘条入斯太尔摩冷却线保温罩温度为800～820℃，出保温罩温度为690～710℃，盘条在保温罩中的冷却速度≤0.5℃/s。

4.根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，盘条粗拉拔的面积压缩率在20～25％。

5.根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，盘条退火工艺为：加热至830～850℃，保温2小时，然后缓冷。