一種耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，特別是涉及一種耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐熱鋼在高溫狀態(tài)下能夠保持化學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，應(yīng)用于電站動(dòng)力裝置、石油精 煉設(shè)備、加氫裂化裝置、合成化工容器和其它工業(yè)部門。耐熱鋼的廣泛應(yīng)用使得與之匹配的 焊材的市場(chǎng)需求量較大。
[0003] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中鉻鑰鋼焊絲ER55-B2是耐熱鋼焊接中較常用的一種焊材，目前各廠家 生產(chǎn)該類焊絲鋼盤條時(shí)，對(duì)盤條的化學(xué)成分范圍、組織、塑性、拉拔性能的控制并不完善，導(dǎo) 致盤條抗拉強(qiáng)度普遍偏高（800~1000 MPa)，塑性較差（延伸率14~18% )，拉拔性能較 差，造成用戶在焊絲加工的粗拉和精拉工序中出現(xiàn)斷絲率高、生產(chǎn)效率低的情況，一般需要 盤條在拉拔前進(jìn)行一次650~850°C溫度下保溫4~8小時(shí)的退火處理，拉拔過程中還需進(jìn) 行中間退火，退火后又需進(jìn)行酸洗，多次退火和酸洗不僅增加生產(chǎn)流程，提高加工成本，而 且消耗大量能源，污染環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)以上技術(shù)缺陷，提供一種耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，該方法由盤條制成 焊絲成品的過程中只需進(jìn)行一次退火，生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單，能耗低，生產(chǎn)效率高。
[0005] 為解決以上問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：1)按照指定化學(xué)成分進(jìn)行鋼錠冶煉 制得鋼坯；2)采用Gleeble熱模擬試驗(yàn)測(cè)試該焊絲鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，推導(dǎo)出控軋控 冷工藝參數(shù)；3)參照控軋控冷工藝參數(shù)將鋼坯軋制成直徑Φ 5. 5-8. Omm盤條；4)盤條經(jīng)酸 洗后進(jìn)行粗拉拔，其中面積壓縮率在20-25%之間；5)將盤條進(jìn)行一次退火處理，盤條退火 工藝為：加熱至830~850°C，保溫2小時(shí)，然后緩冷；6)酸洗后進(jìn)行精拉，鍍銅、拋光制成直 徑Φ0. 8-4. Omm的焊絲。
[0007] 鋼坯冶煉的化學(xué)成分是在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鉻鑰鋼焊絲ER55-B2成分基礎(chǔ)上進(jìn)行 微調(diào)，微調(diào)后的成分為（以重量百分比計(jì)）=C 0· 07~0· 15, Si 0· 40~0· 80, Mn 0· 40~ L 20, P 彡 0· 025, S 彡 0· 025, Ni 彡 0· 20, Cr L 20 ~L 60, Mo 0· 40 ~0· 65,并包含以下幾 種元素中的一種或幾種：W 0· 1 ~0.8, V 0· 1 ~0.7, Zr 0.003 ~0.008, B0. 0005 ~0.002。
[0008] 優(yōu)選的，Gleeble熱模擬試驗(yàn)中，將試樣加熱至1100~1200°C并保溫3~8分鐘， 然后冷卻至920~1050°C、保溫5秒后進(jìn)行壓縮變形，其中變形量> 60%，然后冷至850°C， 最后以0. 1~I. (TC /s速度冷卻到室溫，根據(jù)YB/T5128-93測(cè)定試樣的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線， 制定盤條控軋控冷工藝參數(shù)。
[0009] 優(yōu)選的，盤條軋制工序包括：鋼坯加熱-高壓水除磷-粗中軋-預(yù)精軋-水冷箱水 冷-精軋-水冷箱水冷-吐絲-斯太爾摩控制冷卻，控制精軋入口溫度為920~960°C，精 軋出口溫度彡1040°C ;吐絲工序中，控制吐絲溫度900~920°C，比進(jìn)入斯太爾摩冷卻線保 溫罩的溫度高出約80~120°C，盤條進(jìn)斯太爾摩保溫罩溫度為800~820°C，出保溫罩溫度 為690~710°C，控制盤條在保溫罩內(nèi)的冷卻速度< 0. 5°C /s，使盤條在保溫罩內(nèi)充分發(fā)生 鐵素體相變。
[0010] 優(yōu)選的，焊絲生產(chǎn)過程中，盤條經(jīng)酸洗后進(jìn)行粗拉拔，其中面積壓縮率在20~ 25%之間。
[0011] 優(yōu)選的，盤條進(jìn)行一次退火處理，消除加工硬化，降低硬度，改善組織和加工性，其 退火工藝為：加熱至830~850°C，保溫2小時(shí)，然后緩冷。
[0012] 將制成的焊絲配合Ar+ΙΟ~20% CO2氣體進(jìn)行焊接，所得焊縫具有優(yōu)異的沖擊韌 性、抗回火脆性、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少在于：
[0014] 1.現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)此類焊絲時(shí)，由于焊絲鋼盤條抗拉強(qiáng)度較高，需在盤條拉拔前進(jìn) 行650~850°C溫度下保溫4~8小時(shí)的退火，并且需要進(jìn)行多次中間退火，而由于本發(fā) 明所制得的焊絲鋼盤條組織中馬氏體所占比例較低，盤條具有較低的強(qiáng)度和較高的延伸 率，只需將盤條先進(jìn)行粗拉拔，然后進(jìn)行一次830~850°C溫度下保溫2小時(shí)的退火處理， 后續(xù)拉拔工序中不需退火，縮短了此類焊絲開發(fā)流程，既可保證拉絲順暢，又提高生產(chǎn)效 率，且退火后的組織為鐵素體+珠光體，鐵素體尺寸> 20 μ m，體積含量> 80 %，抗拉強(qiáng)度 彡 600MPa。
[0015] 2.由本發(fā)明方法制成的焊絲能用于1. 25% Cr-0. 5% Mo耐熱鋼焊接，所得熔敷金 屬抗拉強(qiáng)度> 600MPa，焊接過程中電弧穩(wěn)定，飛濺少，容易脫渣，焊接接頭具有優(yōu)異的沖擊 韌性、抗回火脆性、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性。
【附圖說明】
[0016] 圖1為實(shí)施例1在950°C壓縮變形后冷卻得到的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0018] 采用IOOt電爐進(jìn)行煉鋼和連鑄制得方坯，其化學(xué)成分為（以重量百分比計(jì)）：C 0. 07~0.15，Si0.40~0.80，Mn0.40~L20，P<0.025，S<0.025，Ni<0.20，Crl.20~ 1. 60, Mo 0· 40~0· 65,并包含以下幾種元素中的一種或幾種：W 0· 1~0· 8, VO. 1~0· 7， Zr 0. 003~0. 008, B 0. 0005~0. 002。實(shí)施例中選用試樣化學(xué)成分如表1所示。
[0019] 在Gleeble熱模擬試驗(yàn)中，將試樣加熱至1100~1200°C并保溫3~8分鐘，然后 冷卻至920~1050°C、保溫5秒后進(jìn)行壓縮變形，其中變形量> 60%，然后冷至850°C，最后 以0. 1~I. (TC /s速度冷卻到室溫。根據(jù)YB/T5128-93測(cè)定實(shí)施例中鋼在不同壓縮變形溫 度下的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，并觀察試樣的顯微組織。圖1為實(shí)施例1試樣在950°C壓縮變形 后冷卻得到的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。根據(jù)Gleeble熱模擬試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)試樣在920~960°C 進(jìn)行壓縮然后冷卻時(shí)，鐵素體的相變溫度區(qū)間較窄，其組織中的塊狀馬氏體尺寸較小，且馬 氏體所占體積分?jǐn)?shù)較少，因此軋制過程中高壓水除磷時(shí)水壓> 12MPa，控制精軋入口溫度為 920~960°C，精軋出口溫度彡1040°C ;吐絲工序中，控制吐絲溫度900~920°C，比進(jìn)入斯 太爾摩冷卻線保溫罩的溫度高出約80~120°C ;斯太爾摩冷卻線上風(fēng)機(jī)、保溫罩全部關(guān)閉， 盤條進(jìn)斯太爾摩保溫罩溫度為800~820°C，出保溫罩溫度為690~710°C，使盤條在保溫 罩內(nèi)充分發(fā)生鐵素體相變。
[0020] 根據(jù)Gleeble熱模擬試驗(yàn)得出的連續(xù)冷卻相變曲線可知，試樣在冷卻速度為 0. 1~0. 5°C /s時(shí)，其維氏硬度低于200,根據(jù)抗拉強(qiáng)度與維氏硬度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系：Rm = 3. 734XHV-99. 8,可估算其抗拉強(qiáng)度低于650MPa。因此控冷工序中，控制盤條在保溫罩內(nèi)的 冷卻速度彡〇. 5°C /s。
[0021] 經(jīng)高速無扭轉(zhuǎn)軋機(jī)采用上述控軋控冷工藝軋制得到Φ5. 5的盤條，盤條的組織為 F (鐵素體）+M(馬氏體），如表2所示。其中馬氏體所占體積比例彡20 %，盤條抗拉強(qiáng)度 彡700MPa，延伸率彡21%。
[0022] 盤條經(jīng)酸洗后進(jìn)行粗拉拔，其中面積壓縮率在20~25 %之間。然后進(jìn)行一次 830~850°C溫度下保溫2小時(shí)的退火，再經(jīng)精拉、鍍銅、拋光制成Φ 1. 2的焊絲。按照AWS A5. 28標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行該焊絲的熔敷金屬試驗(yàn)。母材選用20mm厚HCrlMoR鋼板，其成分為C 0.13，Si 0.64，Mn 0.58，P 0.005，S 0.001，Cr 1.35，Mo 0.60，Ni 0.02,余量為鐵及不可避 免的雜質(zhì)。坡口采用45° V形，墊板采用12mm厚HCrlMoR鋼板，根部間隙13mm，焊接電流、 電壓和焊接速率分別為330±30A、30±3V、33. 0±6cm/min，焊接熱輸入為18kJ/cm，保護(hù)氣 體為80% Ar+ΙΟ~20% CO2，預(yù)熱及層間溫度控制在135~165°C，焊后隨即進(jìn)行620°C并 保溫8小時(shí)處理。所得熔敷金屬的力學(xué)性能見表3。
[0023] 表1實(shí)施例焊絲盤條化學(xué)成分
[0024]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：1)按照指定化學(xué)成分進(jìn) 行鋼錠冶煉制得鋼坯；2)采用Gleeble熱模擬試驗(yàn)測(cè)試該焊絲鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，推 導(dǎo)出控軋控冷工藝參數(shù)；3)參照工藝將鋼坯軋制成直徑Φ5. 5-8. Omm盤條；4)盤條經(jīng)酸洗 后進(jìn)行粗拉拔；5)將盤條進(jìn)行一次退火處理，盤條退火工藝為：加熱至830~850°C，保溫2 小時(shí)，然后緩冷；6)酸洗后進(jìn)行精拉，鍍銅、拋光制成直徑Φ0. 8~4. Omm的焊絲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，其特征在于，Gleeble熱模擬試驗(yàn) 中，將試樣加熱至1100~1200°C并保溫3~8分鐘，然后冷卻至920~1050°C、保溫5秒 后進(jìn)行壓縮變形，其中變形量>60%，然后冷至850°C，最后以0. 1~I. (TC /s速度冷卻到 室溫，根據(jù)YB/T5128-93測(cè)定試樣的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，制定盤條控軋控冷工藝參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，其特征在于，盤條軋制工序包括：鋼 坯加熱-高壓水除磷-粗中軋-預(yù)精軋-水冷箱水冷-精軋-水冷箱水冷-吐絲-斯太爾 摩控制冷卻，其中精軋溫度控制為920~960°C，吐絲溫度為900~920°C，盤條入斯太爾摩 冷卻線保溫罩溫度為800~820°C，出保溫罩溫度為690~710°C，盤條在保溫罩中的冷卻 速度彡0· 5°C /s。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，其特征在于，盤條粗拉拔的面積壓 縮率在20~25%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，其特征在于，盤條退火工藝為：加熱 至830~850°C，保溫2小時(shí)，然后緩冷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)方法，該方法依次包括以下步驟：1)按照指定化學(xué)成分進(jìn)行鋼錠冶煉制得鋼坯；2)采用Gleeble熱模擬試驗(yàn)測(cè)試該焊絲鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，推導(dǎo)出控軋控冷工藝參數(shù)；3)參照工藝將鋼坯軋制成直徑Φ5.5-8.0mm盤條；4)盤條經(jīng)酸洗后進(jìn)行粗拉拔；5)進(jìn)行一次退火處理，其工藝為：加熱至830～850℃，保溫2小時(shí)，然后緩冷；6)酸洗后進(jìn)行精拉、可制成直徑Φ0.8-4.0mm的焊絲。本發(fā)明生產(chǎn)方法制得的盤條拉拔性能好，從盤條拉至焊絲成品過程中只需進(jìn)行一次退火，提高了生產(chǎn)效率，制成的焊絲可用于鉻鉬耐熱鋼焊接，焊接過程中電弧穩(wěn)定，飛濺少，容易脫渣，焊接接頭具有優(yōu)異的沖擊韌性、抗回火脆性、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性。
【IPC分類】B23K35-40
【公開號(hào)】CN104668820
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510073439
【發(fā)明人】張宇, 郭慧英, 周云
【申請(qǐng)人】江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日