焊接用热轧盘条ER50-6生产实践

丁建国

（首钢长治钢铁有限公司生产技术处， 山西 长治 046031）

焊接用热轧盘条ER50-6是制作500 MPa级碳钢气体保护焊丝的原料，所制焊丝用于相应强度级别碳钢、低合金钢的焊接，被广泛应用于工程机械、船舶、车辆制造、石油化工等行业。焊缝要求具有优良的塑性、韧性和抗裂性能，因此要求原料盘条化学成份均匀稳定，钢质纯净度高，且对钢材表面质量要求严格，以保证良好的拔丝性能。首钢长治钢铁有限公司（全文简称长钢）在110万t线材产线开发了Φ5.5 mm规格ER50-6焊丝用钢盘条，通过多次改进工艺，实现了批量化生产，生产工艺稳定成熟，产品质量可靠。

1 生产工艺控制

长钢ER50-6盘条生产的主要设备包括2座1 080 m3高炉、3座80 t转炉、2座LF精炼炉、3台小方坯连铸机和45°无扭高速线材轧机，其主要工艺流程为：高炉铁水→80 t顶底复吹转炉→LF精炼→连铸浇注→铸坯加热→粗轧→中轧→预精轧→精轧→吐丝→散卷冷却→取样、检验等。

1.1 成分要求

焊接用钢盘条要求产品焊接性能稳定，焊后不产生气孔、飞溅小，因此成分控制要求严格。碳元素过高易造成焊缝裂纹，当碳元素含量超过0.08%时，焊接中金属飞溅颗粒明显增大，因此在性能有保证的前提下应控制获得较低的碳含量[1]。硅、锰过高易形成带状偏析，不利于拉拔，增加磨具损耗[2]。有害元素P目标低含量控制，而处于优化焊接操作性考虑，S含量则控制适宜范围。综合考虑和实践验证后，在满足GB/T 8110和GB/T 3429规定基础上，长钢ER50-6主要元素含量按表1控制。

表1 化学成分控制及标准要求 %

由表 1 可见，ER50-6 的 C、Si、Mn 均按标准要求的中下限控制。此外，钢中全铝含量按不高于0.010%控制，其他微量元素在标准内低含量控制，确保盘条的拉拔性能和焊丝的焊接性能。

1.2 炼钢控制

1.2.1 转炉冶炼

为防止ER50-6钢中Cu、Cr等残余元素含量过高而影响钢材和焊丝性能，生产组织时，除对铁水P、S含量严格要求外，同时选择低残余元素废钢和生铁块。转炉吹炼采用双渣法，终渣碱度控制3.0～3.5，以实现良好的脱P效果。终点控制采用高拉补吹工艺，终点碳控制目标0.04%～0.06%，在得到适宜的碳含量的同时，防止钢水氧化性太强，减少钢水原始氧含量。出钢挡渣，铝铁作为脱氧剂，根据终点碳和温度水平，吨钢加入量1.0～1.5 kg，合金化采用低碳锰铁和硅铁。出钢过程全程钢包吹氩，均匀钢水成分和温度。

1.2.2 LF精炼炉

为进一步均匀钢水成分和温度，提高钢水纯净度，减少钢中夹杂物和气体含量，实现盘条良好的拉拔和焊接性能，采用LF炉对钢水精炼处理。钢水通电后加入活性石灰、精炼渣和埋弧渣等造渣材料，精炼过程渣面加铝粒或硅铁粉脱氧，造白渣后保持一定时间。钢水精炼完成后弱吹氩10 min以上，以渣面涌动钢水不裸露为宜，在促进夹杂物上浮去除的同时也防止钢水二次氧化。该工艺下精炼后ER50-6钢水中溶解氧（质量分数）低于25×10－6，铝（质量分数）低于0.010%。

1.2.3 连铸浇铸

连铸机为五机五流R为10 m全弧型150 mm×150 mm小方坯连铸机，采用了全保护浇注、结晶器电磁搅拌、电动缸非正弦振动、塞棒液面自动控制等技术，实现了恒拉速控制。二冷段由三个喷淋区段组成，一区水冷，二、三区气雾冷却。中间包钢水过热度25～40℃，连铸浇钢拉速（2.15±0.05）m/min。统计长钢ER50-6连铸坯中心疏松和偏析1.0～1.5级，缩孔0.5～1.5级，裂纹及非金属夹杂均低于1.0级，铸坯质量控制良好。

1.3 轧钢控制

1.3.1 温度控制

ER50-6钢碳含量低，硅、锰元素含量较高，CCT转变曲线向右下方移动，推迟并延长了转变时间，温度控制不当极易出现马氏体组织[3]。根据生产经验，ER50-6焊丝钢开轧温度保持在950～1 050℃之间，吐丝温度通过多次优化确定为900～920℃。

1.3.2 冷却速度

110万t线材散卷冷却线为延迟型斯太尔摩冷却线。斯太尔摩散卷控冷线总长110 m，22个保温罩总长度约83 m。1～8号辊道组（每辊道组长约4.626 m）单独控制辊速，其余按每两个辊道组控制辊速，辊道速度调节范围为0.1～2.0 m/s，冷却能力为 0.3～l7 ℃/s。

为保障ER50-6盘条得到铁素体和珠光体组织，避免马氏体和贝氏体组织，散冷线采用延迟型冷却。风机、风门全关，保温罩全部关闭。测量保温罩内ER50-6盘条实际冷却速度0.40～0.60℃/s，冷却速度较慢，保证了钢材得到铁素体和珠光体组织。

2 组织性能分析

2.1 金相组织

ER50-6盘条金相组织控制效果如图1所示。

图1 ER50-6焊线盘条金相组织

由图1可见，ER50-6盘条组织为铁素体和珠光体，其中铁素体比例约85～91%，极少贝氏体等低温转变组织，晶粒度9.0～10级，金相组织控制效果较好。

2.2 夹杂物评级

ER50-6盘条内的硫化物、氧化铝、硅酸盐类夹杂物均低于0.5级，D类球状氧化物夹杂物为0.5～1.0级，DS类单颗粒夹杂物为0～1.5级。盘条中非金属夹杂物含量较低，保障了盘条的拉拔性能。

2.3 性能及应用

ER50-6盘条外形尺寸偏差控制完全满足B级要求，其中C级品比例超70%；盘条表面氧化铁皮数量吨钢低于9 kg，氧化铁皮嵌入深度控制不超过20 μm，如图 2所示。

图2 ER50-6盘条表面氧化铁皮形貌

ER50-6盘条抗拉强度控制在505～575 MPa范围，通圈性能波动低于30 MPa；延伸率34%～45%；断面收缩率高于76%，各项性能指标控制稳定。

ER50-6盘条主要销往河北、天津、河南等地区焊材生产企业，用户通过拉拔、镀铜等环节处理后制成1.0～1.6 mm气体保护焊丝。实践证明：焊丝焊接性能好，飞溅少，产品质量稳定，可满足使用要求。

3 结语

长钢公司生产的ER50-6焊接用盘条化学成分稳定，钢质洁净度高，表面质量优良，力学性能适宜，具有良好的拉拔性能，所制焊丝焊接飞溅小，质量稳定，能很好地满足用户使用要求。

[1]孟波，惠玲，高清涛，等.CO2气体保护焊丝焊接飞溅原因及预防措施[J].金属制品，2012（4）：67-68.

[2]何路，唐立冬，周明军，等.焊丝用ER50-6钢盘条生产工艺优化[J].山东冶金，2016（4）：19-20.

[3]宋维锡.金属学[M].北京:冶金工业出版社,1989.