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含鈦Ti低合金高強(qiáng)度焊絲鋼軋制工藝的優(yōu)化
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-09-19
含鈦Ti低合金高強(qiáng)度焊絲鋼：ER55-Ti BZJ55-Ti BZJ80焊絲鋼 BZJ70-G BZJ70焊絲鋼 ER55-D2-Ti BXY50-G BZJ60-Ti ER50-Ti G60焊絲鋼 BZJ55-D2
?? 1、前言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的特別是焊接自動(dòng)化的的蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)上所需氣保燥絲的需求量急劇上升。Ti憑借其細(xì)化晶粒、提高強(qiáng)度、改善冷成型和焊接性能等特點(diǎn)成為低合金高強(qiáng)焊絲鋼中不可或缺的成分。本鋼集團(tuán)北營(yíng)鋼鐵（集團(tuán)）股份有限公司軋鋼廠第四高速線材（以下稱四高線）從2011年開(kāi)始研發(fā)10余個(gè)牌號(hào)含Ti焊絲。本文主要介紹對(duì)含Ti高強(qiáng)度焊絲鋼軋制工藝的優(yōu)化。目的為進(jìn)一步降低盤(pán)條物理性能波動(dòng)范圍，獲到良好的塑性和適宜的強(qiáng)度，保證用戶的拉拔性能。
2、Ti合金對(duì)鋼材性能的影響
2.1、Ti與氣體元素的化合
由于Ti的化學(xué)活性很大，易和N、O等形成化合物。Ti與O的親和力很強(qiáng)，鋼液必須用鋁充分脫氧后，才能加入Ti。Ti與N高溫下形成非常穩(wěn)定的TiN，在熱加工前的再加熱過(guò)程中抑制奧氏體的晶粒長(zhǎng)大。
2.2、Ti對(duì)鋼材力學(xué)性能的影響
強(qiáng)度對(duì)Ti含量十分敏感，容易引起性能波動(dòng)。Ti含量對(duì)強(qiáng)度影響的三個(gè)階段，起三種不同的主要作用：（1）微量Ti（＜0.04%）時(shí)，主要形成TiN而形成的TiC含量很少，此時(shí)的Ti沉析出強(qiáng)化作用很小，起細(xì)化晶粒作用；（2）中等Ti含量（0.04%-0.08%）時(shí)，超出TiN理想化學(xué)配比的Ti固溶在鋼中，以細(xì)小TiC質(zhì)點(diǎn)形式析出，起到析出強(qiáng)化作用。細(xì)小TiC的數(shù)量增加，強(qiáng)烈的TiC析出強(qiáng)化作用導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度隨Ti含量增加而顯著升高。（3）較高Ti含量（0.08%-0.15%）時(shí)，隨Ti含量增加，鋼中細(xì)小TiC析出受轉(zhuǎn)變溫度影響，轉(zhuǎn)變溫度越高，析出顆粒失去共格性關(guān)系的傾向就越大，并通過(guò)擴(kuò)散長(zhǎng)大，減弱析出強(qiáng)化。非共格析出物數(shù)量增加，減弱了析出強(qiáng)化效果，鋼的強(qiáng)度增加趨平緩。
Ti還與S結(jié)合生成顆粒狀分布的Ti4C2S2，改變了硫化物夾雜形態(tài)，改善鋼材的縱橫性能差。同時(shí)也減弱了Ti的析出強(qiáng)化，起沉淀析出強(qiáng)化作用，故Ti同時(shí)具有細(xì)化晶粒和改變夾雜物形態(tài)的作用。
微合金鋼的強(qiáng)度主要由固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化和沉淀析出強(qiáng)化三方面組成。對(duì)于含Ti低碳高強(qiáng)度傳絲鋼來(lái)說(shuō)晶粒細(xì)化和析出強(qiáng)化對(duì)盤(pán)條強(qiáng)度起重要作用。
3、含Ti焊絲鋼種類
表1：四高線所生產(chǎn)含鈦焊絲明細(xì)
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鋼種
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Ti%
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ER55-Ti
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0.04-0.08
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BZJ55-Ti
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0.04-0.08
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BZJ80
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0.04-0.09
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BZJ70-G
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0.04-0.09
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BZJ70
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0.04-0.09
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ER55-D2-Ti
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0.08-0.12
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BXY50-G
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0.07-0.15
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BZJ60-Ti
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0.08-0.17
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ER50-Ti
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0.12-0.16
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G60
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0.08-0.12
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BZJ55-D2
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0.08-0.12
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由表可知中等含Ti量的鋼種有五個(gè)，其余均為較高含Ti焊絲。
4、軋制
4.1、軋制工藝流程
根據(jù)四高線的設(shè)備情況，選擇的軋制工藝流程如下：150mm×150mm連鑄坯→步進(jìn)式加熱爐→高壓水除鱗→1#~4#粗軋（一）→脫頭輥道→5#~8#粗軋（二）→9#~14#中軋→15#~18#預(yù)精軋→預(yù)水冷箱→19#~28#精軋→精軋后1#、2#、3#水冷箱→吐絲→斯太爾摩風(fēng)冷線→集卷→檢驗(yàn)→包裝→入庫(kù)。
4.2、含Ti低合金焊絲鋼連續(xù)冷卻曲線
由圖3可知奧氏體按不同的冷卻速率可轉(zhuǎn)變成塊狀鐵素體、片層狀珠光體、粒狀貝氏體。在鐵素體相變期間，以較慢的冷卻速率轉(zhuǎn)變可增加鐵素體體積分?jǐn)?shù)。在緩慢的冷卻速率下，影響相變的直接因素有吐絲溫度、鐵素體相變開(kāi)始溫度、珠光體相變結(jié)束溫度及相變冷卻速率。禮制后要以較低的冷卻速率進(jìn)行緩冷，相變區(qū)間冷卻速率應(yīng)小于1℃/s。目的是得到鐵素體+珠光體的組織，盡量避開(kāi)貝氏體區(qū)。在控冷工藝參數(shù)的控制上，主要有吐絲溫度、風(fēng)冷速度的控制。
4.3、軋制工藝
通過(guò)點(diǎn)巡檢制度及時(shí)處理設(shè)備隱患，合理設(shè)定各項(xiàng)工藝參數(shù)，保證軋線連續(xù)出鋼是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化工藝的關(guān)鍵。工藝優(yōu)化主要高線軋制開(kāi)軋溫度、吐絲溫度及風(fēng)冷速度的控制。
4.3.1、軋制溫度的控制
由于加熱溫度越高，鋼的變形抗力越小。但為有效地控制奧氏體晶粒度，獲得良好的金相組織，應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档蛙堉茰囟?由于合金元素的加入，根據(jù)該鋼種的特點(diǎn)以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，將其開(kāi)軋溫度控制在1000-1020℃范圍內(nèi)，可達(dá)到良好的軋制效果。
4.3.2、吐絲溫度的控制
由于鋼中合金元素的含量較高，使其“CCT”轉(zhuǎn)變曲線向右下方移動(dòng)，推遲并延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)變時(shí)間。吐絲溫度較高時(shí)，盤(pán)條的抗拉強(qiáng)度波動(dòng)范圍較大，導(dǎo)致組織尺寸不均勻，對(duì)焊絲拉拔產(chǎn)生不良影響。過(guò)低吐絲溫度的使入罩溫度降低，會(huì)導(dǎo)致奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變?cè)谌胝智伴_(kāi)始，造成鐵素體相變時(shí)間不足，減少了鐵素體在金相組織中的含量。因鋼中細(xì)小TiC析出受轉(zhuǎn)變溫度影響，轉(zhuǎn)變溫度越高，析出顆粒失去共格性關(guān)系的傾向就越大，減弱了析出強(qiáng)化效果，鋼的強(qiáng)度增加趨平緩。
最終將吐絲溫度控制800-820℃，從而獲得良好的拉拔性能。
4.3.3、冷卻制度控制
為使該鋼種細(xì)晶奧氏體轉(zhuǎn)變分解得到鐵素體加珠光體組織，在控制吐絲溫度的同時(shí)，采用延遲型控冷工藝，將斯泰爾摩冷卻線全部加蓋保溫罩，用阻燃物填堵保溫罩間的縫隙；風(fēng)機(jī)全關(guān)，為防止風(fēng)道內(nèi)形成對(duì)流，對(duì)風(fēng)口處加以密閉；考慮四高線風(fēng)冷線實(shí)際，在輥道尾部增加一個(gè)保溫罩并嚴(yán)格控制輥道的速度。
5、效果
四高線通過(guò)實(shí)行優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝，含Ti高強(qiáng)度焊絲鋼物理性能波動(dòng)下降30%，得到的金相組織主要為鐵素體+珠光體+少量貝氏體組織，見(jiàn)圖4所示。盤(pán)條具有良好的塑性，部分中等含鈦量焊絲鋼可以免除退火工藝，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
6、結(jié)論
根據(jù)不同Ti含量對(duì)鋼的組織性能的影響，結(jié)合現(xiàn)有工藝設(shè)備，制定工藝優(yōu)化點(diǎn)。通過(guò)落實(shí)優(yōu)化措施，有效降低了含Ti焊絲盤(pán)條的物理性能波動(dòng)，部分產(chǎn)品節(jié)省了退火工序，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
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