一种耐热钢焊丝的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接材料领域，特别是涉及一种耐热钢焊丝的生产方法。
【背景技术】
[0002] 耐热钢在高温状态下能够保持化学和力学稳定性，应用于电站动力装置、石油精 炼设备、加氢裂化装置、合成化工容器和其它工业部门。耐热钢的广泛应用使得与之匹配的 焊材的市场需求量较大。
[0003] 国家标准中铬钥钢焊丝ER55-B2是耐热钢焊接中较常用的一种焊材，目前各厂家 生产该类焊丝钢盘条时，对盘条的化学成分范围、组织、塑性、拉拔性能的控制并不完善，导 致盘条抗拉强度普遍偏高（800~1000 MPa)，塑性较差（延伸率14~18% )，拉拔性能较 差，造成用户在焊丝加工的粗拉和精拉工序中出现断丝率高、生产效率低的情况，一般需要 盘条在拉拔前进行一次650~850°C温度下保温4~8小时的退火处理，拉拔过程中还需进 行中间退火，退火后又需进行酸洗，多次退火和酸洗不仅增加生产流程，提高加工成本，而 且消耗大量能源，污染环境。
【发明内容】
[0004] 本发明针对以上技术缺陷，提供一种耐热钢焊丝的生产方法，该方法由盘条制成 焊丝成品的过程中只需进行一次退火，生产过程简单，能耗低，生产效率高。
[0005] 为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种耐热钢焊丝的生产方法，包括以下步骤：1)按照指定化学成分进行钢锭冶炼 制得钢坯；2)采用Gleeble热模拟试验测试该焊丝钢的连续冷却转变曲线，推导出控轧控 冷工艺参数；3)参照控轧控冷工艺参数将钢坯轧制成直径Φ 5. 5-8. Omm盘条；4)盘条经酸 洗后进行粗拉拔，其中面积压缩率在20-25%之间；5)将盘条进行一次退火处理，盘条退火 工艺为：加热至830~850°C，保温2小时，然后缓冷；6)酸洗后进行精拉，镀铜、抛光制成直 径Φ0. 8-4. Omm的焊丝。
[0007] 钢坯冶炼的化学成分是在国家标准规定的铬钥钢焊丝ER55-B2成分基础上进行 微调，微调后的成分为（以重量百分比计）=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,并包含以下几 种元素中的一种或几种：W 0· 1 ~0.8, V 0· 1 ~0.7, Zr 0.003 ~0.008, B0. 0005 ~0.002。
[0008] 优选的，Gleeble热模拟试验中，将试样加热至1100~1200°C并保温3~8分钟， 然后冷却至920~1050°C、保温5秒后进行压缩变形，其中变形量> 60%，然后冷至850°C， 最后以0. 1~I. (TC /s速度冷却到室温，根据YB/T5128-93测定试样的连续冷却转变曲线， 制定盘条控轧控冷工艺参数。
[0009] 优选的，盘条轧制工序包括：钢坯加热-高压水除磷-粗中轧-预精轧-水冷箱水 冷-精轧-水冷箱水冷-吐丝-斯太尔摩控制冷却，控制精轧入口温度为920~960°C，精 轧出口温度彡1040°C ;吐丝工序中，控制吐丝温度900~920°C，比进入斯太尔摩冷却线保 温罩的温度高出约80~120°C，盘条进斯太尔摩保温罩温度为800~820°C，出保温罩温度 为690~710°C，控制盘条在保温罩内的冷却速度< 0. 5°C /s，使盘条在保温罩内充分发生 铁素体相变。
[0010] 优选的，焊丝生产过程中，盘条经酸洗后进行粗拉拔，其中面积压缩率在20~ 25%之间。
[0011] 优选的，盘条进行一次退火处理，消除加工硬化，降低硬度，改善组织和加工性，其 退火工艺为：加热至830~850°C，保温2小时，然后缓冷。
[0012] 将制成的焊丝配合Ar+ΙΟ~20% CO2气体进行焊接，所得焊缝具有优异的冲击韧 性、抗回火脆性、高温强度和抗蠕变性。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：
[0014] 1.现有技术生产此类焊丝时，由于焊丝钢盘条抗拉强度较高，需在盘条拉拔前进 行650~850°C温度下保温4~8小时的退火，并且需要进行多次中间退火，而由于本发 明所制得的焊丝钢盘条组织中马氏体所占比例较低，盘条具有较低的强度和较高的延伸 率，只需将盘条先进行粗拉拔，然后进行一次830~850°C温度下保温2小时的退火处理， 后续拉拔工序中不需退火，缩短了此类焊丝开发流程，既可保证拉丝顺畅，又提高生产效 率，且退火后的组织为铁素体+珠光体，铁素体尺寸> 20 μ m，体积含量> 80 %，抗拉强度 彡 600MPa。
[0015] 2.由本发明方法制成的焊丝能用于1. 25% Cr-0. 5% Mo耐热钢焊接，所得熔敷金 属抗拉强度> 600MPa，焊接过程中电弧稳定，飞溅少，容易脱渣，焊接接头具有优异的冲击 韧性、抗回火脆性、高温强度和抗蠕变性。
【附图说明】
[0016] 图1为实施例1在950°C压缩变形后冷却得到的连续冷却转变曲线。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0018] 采用IOOt电炉进行炼钢和连铸制得方坯，其化学成分为（以重量百分比计）：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,并包含以下几种元素中的一种或几种：W 0· 1~0· 8, VO. 1~0· 7， Zr 0. 003~0. 008, B 0. 0005~0. 002。实施例中选用试样化学成分如表1所示。
[0019] 在Gleeble热模拟试验中，将试样加热至1100~1200°C并保温3~8分钟，然后 冷却至920~1050°C、保温5秒后进行压缩变形，其中变形量> 60%，然后冷至850°C，最后 以0. 1~I. (TC /s速度冷却到室温。根据YB/T5128-93测定实施例中钢在不同压缩变形温 度下的连续冷却转变曲线，并观察试样的显微组织。图1为实施例1试样在950°C压缩变形 后冷却得到的连续冷却转变曲线。根据Gleeble热模拟试验结果，当试样在920~960°C 进行压缩然后冷却时，铁素体的相变温度区间较窄，其组织中的块状马氏体尺寸较小，且马 氏体所占体积分数较少，因此轧制过程中高压水除磷时水压> 12MPa，控制精轧入口温度为 920~960°C，精轧出口温度彡1040°C ;吐丝工序中，控制吐丝温度900~920°C，比进入斯 太尔摩冷却线保温罩的温度高出约80~120°C ;斯太尔摩冷却线上风机、保温罩全部关闭， 盘条进斯太尔摩保温罩温度为800~820°C，出保温罩温度为690~710°C，使盘条在保温 罩内充分发生铁素体相变。
[0020] 根据Gleeble热模拟试验得出的连续冷却相变曲线可知，试样在冷却速度为 0. 1~0. 5°C /s时，其维氏硬度低于200,根据抗拉强度与维氏硬度之间的转换关系：Rm = 3. 734XHV-99. 8,可估算其抗拉强度低于650MPa。因此控冷工序中，控制盘条在保温罩内的 冷却速度彡〇. 5°C /s。
[0021] 经高速无扭转轧机采用上述控轧控冷工艺轧制得到Φ5. 5的盘条，盘条的组织为 F (铁素体）+M(马氏体），如表2所示。其中马氏体所占体积比例彡20 %，盘条抗拉强度 彡700MPa，延伸率彡21%。
[0022] 盘条经酸洗后进行粗拉拔，其中面积压缩率在20~25 %之间。然后进行一次 830~850°C温度下保温2小时的退火，再经精拉、镀铜、抛光制成Φ 1. 2的焊丝。按照AWS A5. 28标准进行该焊丝的熔敷金属试验。母材选用20mm厚HCrlMoR钢板，其成分为C 0.13，Si 0.64，Mn 0.58，P 0.005，S 0.001，Cr 1.35，Mo 0.60，Ni 0.02,余量为铁及不可避 免的杂质。坡口采用45° V形，垫板采用12mm厚HCrlMoR钢板，根部间隙13mm，焊接电流、 电压和焊接速率分别为330±30A、30±3V、33. 0±6cm/min，焊接热输入为18kJ/cm，保护气 体为80% Ar+ΙΟ~20% CO2，预热及层间温度控制在135~165°C，焊后随即进行620°C并 保温8小时处理。所得熔敷金属的力学性能见表3。
[0023] 表1实施例焊丝盘条化学成分
[0024]
【主权项】
1. 一种耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照指定化学成分进 行钢锭冶炼制得钢坯；2)采用Gleeble热模拟试验测试该焊丝钢的连续冷却转变曲线，推 导出控轧控冷工艺参数；3)参照工艺将钢坯轧制成直径Φ5. 5-8. Omm盘条；4)盘条经酸洗 后进行粗拉拔；5)将盘条进行一次退火处理，盘条退火工艺为：加热至830~850°C，保温2 小时，然后缓冷；6)酸洗后进行精拉，镀铜、抛光制成直径Φ0. 8~4. Omm的焊丝。
2. 根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，Gleeble热模拟试验 中，将试样加热至1100~1200°C并保温3~8分钟，然后冷却至920~1050°C、保温5秒 后进行压缩变形，其中变形量>60%，然后冷至850°C，最后以0. 1~I. (TC /s速度冷却到 室温，根据YB/T5128-93测定试样的连续冷却转变曲线，制定盘条控轧控冷工艺参数。
3. 根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，盘条轧制工序包括：钢 坯加热-高压水除磷-粗中轧-预精轧-水冷箱水冷-精轧-水冷箱水冷-吐丝-斯太尔 摩控制冷却，其中精轧温度控制为920~960°C，吐丝温度为900~920°C，盘条入斯太尔摩 冷却线保温罩温度为800~820°C，出保温罩温度为690~710°C，盘条在保温罩中的冷却 速度彡0· 5°C /s。
4. 根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，盘条粗拉拔的面积压 缩率在20~25%。
5. 根据权利要求1所述的耐热钢焊丝的生产方法，其特征在于，盘条退火工艺为：加热 至830~850°C，保温2小时，然后缓冷。
【专利摘要】本发明公开了一种耐热钢焊丝的生产方法，该方法依次包括以下步骤：1)按照指定化学成分进行钢锭冶炼制得钢坯；2)采用Gleeble热模拟试验测试该焊丝钢的连续冷却转变曲线，推导出控轧控冷工艺参数；3)参照工艺将钢坯轧制成直径Φ5.5-8.0mm盘条；4)盘条经酸洗后进行粗拉拔；5)进行一次退火处理，其工艺为：加热至830～850℃，保温2小时，然后缓冷；6)酸洗后进行精拉、可制成直径Φ0.8-4.0mm的焊丝。本发明生产方法制得的盘条拉拔性能好，从盘条拉至焊丝成品过程中只需进行一次退火，提高了生产效率，制成的焊丝可用于铬钼耐热钢焊接，焊接过程中电弧稳定，飞溅少，容易脱渣，焊接接头具有优异的冲击韧性、抗回火脆性、高温强度和抗蠕变性。
【IPC分类】B23K35-40
【公开号】CN104668820
【申请号】CN201510073439
【发明人】张宇, 郭慧英, 周云
【申请人】江苏省沙钢钢铁研究院有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月12日