CN109465566B - 改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法，属于高速线材轧钢技术领域。具体步骤及参数为：终轧之后控制吐丝温度850～890℃；控制非搭接点入罩温度≥650℃，控制搭接点出罩温度≤550℃。优点在于，在不改变现有设备的前提下，突破传统的工艺方案，采用推迟缓冷，降低入罩温度的试验方案，解决了含Cr、Ni、Cu合金元素焊线盘条同圈力学性能差异大的问题，大大改善了盘条同圈性，以及盘条的用户拉拔性能。

Description

改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法
技术领域
本发明属于高速线材轧钢技术领域，特别涉及一种改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法。尤其涉及一种改善含Cr、Ni、Cu合金元素的高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法。
背景技术
气保焊丝的制作过程中，需要将φ5.5mm规格的盘条在不退火的情况下，经过高速拉拔至φ0.8～φ1.6mm规格制成焊丝。
因此要求盘条有良好的拉拔性能：强度低，塑性高，马氏体/奥氏体岛(M/A)硬相组织含量低于3％；并要求盘条同圈性能差(同一圈盘条中强度最高值与最低值之差)小于30Ma。
要实现良好的拉拔性能，得到强度低，塑性高的焊线盘条，必须实现盘条吐丝后的缓冷控制：降低辊道速度，增加缓冷线保温罩长度，使γ→ɑ相变在缓慢冷速条件下完成。
盘卷吐丝后呈圈形散落在缓冷辊道上，在辊道的两侧位置形成搭接点，在辊道中间位置形成非搭接点。搭接点冷速慢，非搭接点冷速快。由于搭接点与非搭接点的冷速差异，造成盘条的同圈性能差异。
M/A硬相组织是影响拉拔性能的重要因素。不含Cr、Ni、Cu的ER70S-6等气保焊丝用盘条，组织为铁素体和珠光体及少量M/A硬相组织(体积含量≤3％)。M/A组织相对于铁素体珠光体组织，硬度高，塑性差。在拉拔变形过程中，这些硬相组织含量较高时，与塑性较好的铁素体珠光体基体组织变形协调不一致，在硬相组织与基体组织的边界处产生裂纹，见图1，最终造成用户拉拔制丝的过程中的断丝现象。
高强耐候气保焊丝用钢相对于ER70S-6等气保焊丝用钢，含有Cr、Ni、Cu合金元素，钢的淬透性明显提高，更容易得到M/A硬相组织。
对含Cr、Ni、Cu合金元素的耐候焊丝用钢，本企业采用最低的辊道速度，最长的保温罩长度，罩内冷速控制在0.5℃/s以内。但盘条的力学性能极不稳定，有些抗拉强度值达到600MPa以上，同圈性能差达到100MPa以上。在用户制作焊丝过程中，出现了大量的拉拔脆断现象，脆断焊线的M/A组织含量达到10％以上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法，解决了Cr、Ni、Cu合金元素盘条同圈性能和拉拔性能差的问题。本发明突破了传统的焊丝钢盘条缓冷工艺方法，采用了推迟缓冷的工艺方法。
一种改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法，通过高速线材厂加热炉→粗轧→飞剪切头→中轧→预精轧→高速精轧→水冷→夹送、吐丝→斯太尔摩冷却线控温散卷冷却→集卷→盘条检验工序，具体步骤及参数如下：
1、终轧之后，进入吐丝管，控制吐丝温度：850～890℃。
2、吐丝之后，在冷却线上，揭开前两块或三块保温罩，控制非搭接点入罩温度≥650℃(在本方法条件下，越大越好)，其余保温罩全部关闭。
3、盘卷在保温罩内，控制非搭接点罩内冷速≤0.5℃/s(在本方法条件下，越小越好)。
4、盘卷出保温罩时，控制搭接点出罩温度≤550℃(在本方法条件下，越小越好)。
5、斯太尔摩冷却线1段辊道速度为0.10m/s，2-10段辊道速度为0.11m/s，11段和12段辊道速度分别为0.17m/s和0.26m/s。
本发明的方法适用的高强耐候气保焊丝用钢的化学元素以质量百分比计含有：C：0.06-0.10％，Si：0.40-0.60％，Mn：1.25-1.50％，P≤0.020％，S≤0.015，Ni：0.25-0.60％，Cr：0.30-0.50％，Cu：0.17-0.35％，余量为铁及不可避免的杂质。
采用传统生产工艺是在终轧后吐丝，控制吐丝温度850～860℃，吐丝后，紧接着进入保温罩，搭接点入罩温度为800～760℃，非搭接点入罩温度750～700℃，罩内时间600s，搭接点出罩温度600～550℃，非搭接点出罩温度400～450℃。出罩后，在辊道上空冷，然后集卷。
整个盘卷的入罩和出罩温度是在一个较大的温度范围。不同温度条件下，金相组织和力学性能不同。比如，搭接点1#试样入罩温度为800℃时，出罩温度为600℃；搭接点2#试样入罩温度为780℃时，出罩温度为580℃；非搭接点3#试样入罩温度为740℃时，出罩温度为550℃；非搭接点4#试样入罩温度为700℃时，出罩温度为450℃。它们对应的组织，M/A组织百分含量，及根据显微硬度平均值换算的抗拉强度见表1。
表1
Figure BDA0001874789420000031
采用传统缓冷工艺，搭接点与非搭接点试样的力学性能差异很大。如1#样、2#试样的金相组织中M/A含量达到15％、5％，强度较高达到678MPa、583MPa；3#、4#试样金相组织中M/A含量仅为2％，1.5％，强度较低，为551MPa、536MPa。
对于本发明中的高强耐候气保用钢，过冷奥氏体发生γ→ɑ转变时，依次发生过冷奥氏体向铁素体、珠光体的扩散型相变，如果扩散相变需要的相变时间不充分，剩余的过冷奥氏体将会随后的冷却过程中发生向M/A组织的切变型转变。
本发明是试验研究结果表明：温度＞550℃的搭接点在出罩时未完成γ→ɑ相变，剩余的过冷奥氏体在出罩后的空冷中发生了M/A组织转变，得到的M/A组织含量较高，抗拉强度高。而温度≤550℃的非搭接点，在罩内γ→ɑ相变进行得比较完全，得到的M/A组织含量较低，抗拉强度低。
在现有工艺装备条件下，不可能再延长保温时间，以便搭接点能有充分的γ→ɑ相变时间。因此，为了让γ→ɑ相变过程尽量在出罩前完成，采用了降低入罩温度，让γ→ɑ相变过程提前的新工艺。
但降低了搭接点的入罩温度，非搭接点的入罩温度会更低。入罩温度过低，可能造成入罩前就发生M/A相变。表2为降低入罩温度后，不同温度的试样所对应的金相组织，M/A组织百分含量，及根据显微硬度平均值换算的抗拉强度。
本发明的试验研究结果表明：当入罩温度≥650℃时，M/A含量仅为1.5％，强度低于550MPa；当入罩温度低于650℃时，M/A含量较高，强度高。
表2
Figure BDA0001874789420000041
通过以上大量的数据分析，本发明确定了新的工艺方案：控制非搭接点入罩温度≥650℃，搭接点出罩温度≤550℃。此工艺方案兼顾了搭接点与非搭接点的性能，避免了搭接点在出罩后发生M/A的硬相组织转变，同时也确保了非搭接点不至于因为入罩温度的降低而发生M/A的硬相组织转变。
本发明的优点在于：依托现有的产线，在不改变现有设备的前提下，突破传统的工艺方案，采用推迟缓冷，降低入罩温度的试验方案，解决了含Cr、Ni、Cu合金元素焊线盘条同圈力学性能差异大的问题，大大改善了盘条同圈性，以及盘条的用户拉拔性能。
附图说明
图1为硬相组织与基体组织的边界处产生裂纹示意图。
图2为1#试样金相组织图。
图3为2#试样金相组织图。
图4为3#试样金相组织图。
图5为4#试样金相组织图。
图6为6#试样金相组织图。
图7为8#试样金相组织图。
具体实施方式
实施例1
一种改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法，高强耐候气保焊丝用钢的化学元素以质量百分比计含有：C：0.07％、Si：0.49％、Mn：1.33％、P：0.012％、S：0.006％、Ni：0.39％、Cr：0.38％、Cu：0.24％，余量为Fe。
工艺流程为：高线厂加热炉→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。
控制冷却工艺如下：
1、终轧之后吐丝，吐丝温度为860℃；
2、吐丝后，冷却线上，揭开第一块、第二块保温罩，非搭接点的入罩温度660℃，其余的保温罩关闭；
3、盘卷在保温罩内，非搭接点罩内冷速0.30℃/s；
4、盘卷出保温罩时，搭接点出罩温度530℃；
5、斯太尔摩冷却线1段辊道速度为0.10m/s，2-10段辊道速度为0.11m/s，11段和12段辊道速度分别为0.17m/s和0.26m/s。
盘卷下线后，剪去头尾后，在盘卷上选3圈试样，分切成8支进行拉伸力学性能检测，测试同圈性能。
试验结果见表3。
表3
Figure BDA0001874789420000051
实施例2
一种改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法，高强耐候气保焊丝用钢的化学元素以质量百分比计含有：C：0.06％、Si：0.52、Mn：1.36％、P：0.011％、S：0.005％、Ni：0.40％、Cr：0.35％、Cu：0.25％，余量为Fe。
工艺流程为：高线厂加热炉→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。
控制冷却工艺如下：
1、终轧之后吐丝，吐丝温度为880℃；
2、吐丝后，冷却线上，揭开第一块、第二块、第三块保温罩，非搭接点的入罩温度670℃，其余的保温罩关闭；
3、盘卷在保温罩内，非搭接点罩内冷速0.35℃/s；
4、盘卷出保温罩时，搭接点出罩温度520℃；
5、斯太尔摩冷却线1段辊道速度为0.10m/s，2-10段辊道速度为0.11m/s，11段和12段辊道速度分别为0.17m/s和0.26m/s
盘卷下线后，剪去头尾后，在盘卷上选3圈试样，分切成8支进行拉伸力学性能检测，测试同圈性能。
试验结果见表4。
表4
Figure BDA0001874789420000061

Claims (1)

1.一种改善高强耐候气保焊丝用盘条同圈性能的生产方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)终轧之后，进入吐丝管，控制吐丝温度：850～890℃；
2)吐丝之后，在冷却线上，揭开前两块或三块保温罩，控制非搭接点入罩温度≥650℃，其余保温罩全部关闭；
3)盘卷在保温罩内，控制非搭接点罩内冷速≤0.5℃/s；
4)盘卷出保温罩时，控制搭接点出罩温度≤550℃；
5)斯太尔摩冷却线1段辊道速度为0.10m/s，2-10段辊道速度为0.11m/s，11段和12段辊道速度分别为0.17m/s和0.26m/s；
该方法适用的高强耐候气保焊丝用钢的化学元素以质量百分比计含有：C：0.06-0.10％，Si：0.40-0.60％，Mn：1.25-1.50％，P≤0.020％，S≤0.015，Ni：0.25-0.60％，Cr：0.30-0.50％，Cu：0.17-0.35％，余量为铁及不可避免的杂质。
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