ER70S-6 合金焊丝钢拉拔质量改善

李艳萍 陈伟 邹应春 皮忠权 赵亮 段开会 马松

（1.武昆股份制造管理部；2.武昆股份轧钢厂）

1 前言

ER70S-6 是国外的常用气体保护焊丝品种，按美国焊接协会标准AWSA5.18 的要求进行化学成分控制。ER70S-6 是一种镀铜、低碳、低合金气体保护焊丝，通过CO2或者Ar 作为保护气体施焊，焊接过程中燃烧稳定、气孔敏感性小，具有良好的焊接性能，被广泛用于汽车、机械、船舶、压力容器等的焊接。近年来，国内陆续引进了一些先进的焊丝生产线，为满足用户日益提高的质量要求，中间无需退火直接可以拉制成成品规格，并减少制造成本，使其更受焊丝制造厂家的欢迎。

国内某厂4 月份生产的ER70S-6 焊丝钢盘条，在成分和工艺没有变动的情况下，盘条在拉拔过程中出现了拉拔困难的情况，影响下道工序的正常使用；为减少使用方的损失，从拉拔困难的母材中取样进行分析，本次分析主要从母材的力学性能、外形尺寸、成分、气体和金相组织进行分析。

2 生产工艺流程

国内某厂生产ER70S-6 合金焊丝热轧盘条的生产工艺流程如下：

冷坯→上料台架→辊道输送→测长称重→加热炉→高压水除鳞→粗轧机组→1#飞剪切头尾→中轧机组→2#飞剪切头（尾）→预精轧机组→预水冷→3#飞剪切头（尾）→精轧机组→水冷→在线测径→减定径机组→在线测径→水箱控冷→夹送、吐丝→集卷→运卷、挂卷→P&F 线运输机运输→质量检查、头尾剪切、取样→压紧打捆→盘卷称重→挂标签→卸卷→入库。

3 ER70S-6 拉拔过程中断丝原因分析

4 月份生产Φ6.5 mmER70S-6 合金焊丝钢在某厂制品有限公司使用过程中，出现拉拔困难的现象，为了改善下道工序拉拔困难的问题，对拉拔困难的母材取样进行分析，从母材的力学性能、外形尺寸、成分、气体和金相组织等方面进行分析。

3.1 力学性能及外形尺寸

4 月份生产Φ6.5 mmER70S-6 合金焊丝钢拉拔断丝异常的力学性能见表1。

表1 拉拔断丝异常的力学性能

3.2 材上成分

4 月份生产Φ6.5 mmER70S-6 合金焊丝钢拉拔困难的材上成分见表2。

表2 拉拔困难的材上成分（%）

由表1 和表2 可以看出，拉拔过程中出现拉拔困难主要是由于C 元素、Mn 元素以及N 元素的含量偏高使得母材性能偏高、断面收缩率偏低；为了更好地分析拉拔困难的原因，选取具有代表性的试样进行金相显微组织分析。

3.3 试样金相显微组织分析

4 月份生产Φ6.5 mm ER70S-6 合金焊丝钢1#，2#拉拔困难的金相组织见表3、图1、图2。

图1 1#试样的金相显微组织

图2 2#试样的金相显微组织

表3 拉拔困难的金相组织

3.4 拉断试样金相检验

直径为Φ1.8 mm 拉断试样金相组织见图3，断口呈杯锥状，基体组织为铁素体+珠光体的纤维组织+大量弥散分布的粒状贝氏体颗粒，断口附近粒状贝氏体尺寸均在10～13 μm，基体粒状贝氏体尺寸在8～11 μm；组织变形的流线在粒状贝氏体附近有不同程度扰动情况。

图3 拉断试样（Φ1.8 mm）金相组织

从金相结果可以发现：（1）铁素体晶粒度较细，达到11 级；（2）心部组织粒状贝氏体约6 %，不利于拉拔。

通过力学性能、外形尺寸、成分以及金相结果的对比可以发现：C 元素、Mn 元素以及N 元素偏高，导致母材力学性能偏高；开轧温度偏低导致晶粒度较细；辊道冷速过快以及出保温罩盖的温度高导致粒状贝氏体的形成，阻碍后道工序的拉拔，使得母材在拉拔过程中出现断丝困难的现象。

4 试验及分析

为了进一步降低ER70S-6 合金焊丝的断丝率，国内某厂在6 月共计生产58 批次，约2 000 吨，通过对化学成分，轧制工艺上的开轧温度、吐丝温度、辊道速度以及保温罩盖开启数量等方面进行调整，来改善ER70S-6 合金焊拉拔质量，调整后的生产参数如下[1]。

4.1 化学成分

化学成分见表4 所示。

表4 ER70S-6 化学成分

4.2 轧制过程中工艺控制情况[2]

轧制过程中工艺控制参数见表5。

表5 轧制过程工艺参数

4.3 生产样检验情况

力学性能检验结果见表6。

表6 力学性能检验结果

生产样抗拉强度和断面收缩率的正态分布图见图4。

图4 合金焊丝钢抗拉强度和断面收缩率的正态分布图

从图4 可以看出：本次生产的58 个批次的抗拉强度主要在495～520 MPa，断面收缩率在79～83%，抗拉强度和断面收缩率均有利于后道工序的拉拔。

4.4 金相组织情况

3#、4#金相组织见表7、图5、图6。

图5 3#试样的金相显微组织

图6 4#试样的金相显微组织

表7 金相组织

4.5 拉拔正常的金相组织

拉拔至直径Φ1.2 mm 金相组织见图7，组织为铁素体+珠光体的纤维状组织+少量弥散分布的粒状贝氏体颗粒，粒状贝氏体尺寸大多在2～4 μm，偶见极少量（一视场约1～2 颗）大尺寸＞8 μm 粒状贝氏体；组织变形流线顺畅。

图7 正常成品试样（Φ1.2 mm）金相组织

5 结论

（1）C ≤0.08 wt%、Mn ≤1.50 wt%，可以有效地降低合金焊丝母材的强度，更利于后道工序的拉拔。

（2）根据国内某厂的生产条件，开轧温度≤1 040 ℃、吐丝温度≤920 ℃、可以较好的降低铁素体晶粒度等级，使得铁素体晶粒度等级9.0-10.5 级。

（3）辊道速度≤0.35 m/s 以及增加保温罩盖的数量有效减少粒状贝氏体的量；粒状贝氏体含量＜1 %，有利于产品的后序拉拔。