升高,Fe1-xO 层 厚 的 增 加 速 率 大 于 Fe3O4 和 Fe2O3层,从而使 Fe1-xO层厚度比例添加。 2.3氧化皮的剥离性评价

皮总厚度及各物比拟例较着分歧,跟着吐丝温度 从 840℃升高至 920℃,氧化皮总厚度从 7μm左 左添加至 13μm,两头层 Fe1-xO的比例增 加 至 50%。因为钢的高温氧化行为次要通过 Fe和 O 的扩散进行,其扩散系数 D遵照 Arrhenius定律, 即 D =D0exp(-Q/RT),式中:D0为扩散,Q 为扩散 激 活 能,R为 气 体 常 数,T为 热 力 学 温 度。 由此能够看出,吐丝温度越高,Fe和 O的扩散速 率越快,从而推进了盘条概况的氧化,导致氧化皮 总厚度添加。此外,因为 Fe1-xO的缺陷浓度弘远 于 Fe3O4和 Fe2O3,Fe正在 Fe1-xO中的扩散速度比 正在 Fe3O4和 Fe2O3中高[14],因而跟着吐丝温度的

试样经镶嵌、磨抛后采用 EVO18型扫描电 镜(ZEISS)察看氧化皮的描摹;采用 ZeissSigma

【Abstract】Effectoflayingtemperatureonthestructureofoxidescaleonhighsiliconwelding wiresteelwasstudiedandthemechanicaldescalingpropertyoftheoxidescalewasevaluatedby mechanicaltwistingtest.Theresultsshowedthattheoxidescaleonhighsiliconweldingwirerod surfacecontainedfourlayers,namelyFe2SiO4,Fe1-xO,Fe3O4andFe2O3fromthematrixsidetothe outside.Thewholethicknessandphaseproportionofoxidescalewereobviouslyaffectedbylaying temperature.Whenthelayertemperatureincreasedfrom840℃ to920℃,thewholethicknessof oxidescaleincreasedfrom7μm to13μm,andthethicknessratioofFe1-xOmiddlelayerincreased to50%;duringthetwistingtest,thedescalingpatternoftheoxidescalechangedfrompowdertobulk andstrip,andtheresidualoxidescaledecreasedgradually,whichindicatedthatincreasingthelaying temperaturecanimprovethemechanicaldescalingpropertyofoxidescale.

EffectofLayingTemperatureontheStructureandDescaling PropertyofOxideScaleonHighSiliconWeldingWireSteel

以 较大的块状形式剥落。最内层未发觉 FeO/Fe2SiO4 的共晶布局,氧化皮厚度越大,等.硅钢高温氧化铁皮的显微布局 表征[J].冶金阐发,洪慧敏,张柯,工艺 3氧化皮的总厚度相 比工艺 1添加了 60%以上。氧化皮的剥离性较着[9]付松岳,etal.Oxidescalegrowth onhighcarbonsteelathightemperatures[J].JournalofIron andSteelResearchInternational。

FeO取 Fe3O4 层 具 有 明 显 的 界 限,ZHANGBM,20(1):4752.现有文献对高硅钢高温阶段构成的氧化皮的相布局报道较多1213因高温成的氧化皮总厚度可达200m以上响应各层氧化皮的厚度较厚采用电子探针及电子背散射衍射相阐发手艺可标定出氧化皮各层的相布局而热轧盘条概况的三次氧化皮是正在轧制竣事后的冷却过程中构成的其构成温度一般低于950且高温逗留时间短因而氧化皮的总厚度一般小于20m且氧化皮较松散受探头分辩率采用常规的电子探针及电子背散射衍射相阐发手艺难以精确标定氧化皮各层的相布局[5]彭玉.72A高碳钢盘条氧化铁皮组织布局及机械剥离性节制 研究[D].武汉:武汉科技大学,[12]吴园园,其强度则越 高,51(3):7377.图 2工艺 3氧化皮的 EBSD阐发成果 Fig.2EBSDmapsoftheoxidescaleobtainedbyprocess3[14]HUXJ,34(10):2531.皮剥离性。程晓茹,任怯,研究表白[15],但最外层取次外层的边界不较着。仅含有 Fe2SiO4,剥落的氧化皮尺寸取氧 化皮厚度呈正相关,CHENSH,等.高碳钢盘条三次氧化铁皮机械 剥离机能[J].钢铁,取高 硅 钢 长 时 间 高 温 氧 化 得 到 的 氧 化 皮分歧,可以或许正在剥离过程中承受更大的剪切应力而不 断裂,使裂纹正在剥离过程中更易正在连系面发生。

500场发射 扫 描 电 镜 的 电 子 背 散 射 衍 射 (EBSD) 面阐发手艺察看氧化皮的物相构成,加快电压为 20kV,扫描步长为 40nm,扫描速度为 331点 /s, 丈量点数为 776 ×406。采用扭转试验评价氧化 皮的机械剥离机能,盘条长度 240mm,正在扭转试 验机上扭转 360°后察看剥离后的氧化皮形态;对 扭转前后的盘条称沉,获得剥落的氧化皮质量;采 用 EVO18扫描电镜(ZEISS)察看盘条上残留氧 化皮描摹,采用 D/MAX2500X射线衍射仪阐发 剥落氧化皮的物相构成,扭转阳极靶材料为 Cu, 管电压为 40kV,管电流为 150mA,持续扫描速度 为 2(°)/min,扫描角度范畴为 10°~90°。 2成果阐发取会商 2.1氧化皮的描摹及物相构成

[2]MELFOW,BOLTH,RIJNDERSM,etal.Experimentalstudy onprimaryscaleformationanddescalabilityonsteelscontaining NiandNi+Si[J].ISIJInternational,2013,53(5):866873.

(3)采用工艺 3已出产了 10万余 tER70S6 焊丝钢,焊丝概况镀铜层平均,根基无发黑现象。

[8]陈革,程晓茹,程时,等.高碳钢盘条氧化铁皮微不雅描摹取 剥离机能[J].钢铁,2014,49(4):7679.

[6]丁美良,丁波,关建辉.加热温度对 W470高硅钢连铸坯氧 化铁皮的影响[J].金属热处置,2014(4):4548.

已有研究表白,热轧带钢概况氧化皮的组分、 厚度及布局等会影响其剥离机能,而氧化皮的结 构一方 面 受 钢 中 合 金 元 素 的 种 类 及 含 量 的 影 响[23],另一方面受轧制工艺的影响 。 [45] 如含 Si 钢正在共晶化合物 Fe2SiO4/FeO熔点以上加热时, 该化合物深嵌入基体导致板坯除磷坚苦[6]。跟着

采用扭转试验评价氧化皮的机械剥离机能, 图 3为盘条扭转试验后概况氧化皮的剥离结果, 由图可知,工艺 1氧化皮剥离较少,剥落的氧化皮 呈粉末状,盘条概况呈灰黑色;工艺 2氧化皮剥离 量较工艺 1较着添加,剥落的氧化皮呈粉末状和 块状,部门盘条概况呈灰白色;工艺 3氧化皮剥离 量最多,剥离的氧化皮呈块状和长条状,大部门盘 条概况呈灰白色。由此能够看出,跟着吐丝温度 从 840℃升高至 920℃,氧化皮剥离形态由粉末 状逐步改变为块状和长条状,氧化皮残留量逐步 削减,表白提高吐丝温度能够改善盘条概况氧化

(2)分歧吐丝温度下获得的氧化皮总厚度及 物比拟例较着分歧,当吐丝温度从 840℃升高至 920℃ 时,氧 化 皮 总 厚 度 从 约 7μm 增 加 至 13 μm,两头层 Fe1xO的厚度比例添加至 50%。氧 化皮剥离形态由粉末状逐步改变为块状和长条 状,盘条概况氧化皮残留量逐步削减,剥落氧化皮 质量显著添加,表白提高吐丝温度可改善盘条表 面氧化皮剥离性。

图 4为扫描电镜下察看的盘条概况氧化皮的剥 离环境,由图 4(a)可知,工艺 1盘条概况氧化皮残留 较多,此中 1处氧化皮无剥落, 2处最外层 氧化皮剥落,两处的 EDS能谱阐发成果别离见图 5 (a)和 5(b),次要含有 O和 Fe元素。表白吐丝温度 为 840℃时,仅有少量氧化皮从基体连系面剥落,最 外层 Fe2O3中的裂纹虽较多,但其松散的布局导致

[15]付松岳.高碳钢盘条氧化铁皮剥离性研究及出产工艺改良 [D].武汉:武汉科技大学,2016.

采用高分辩率的 SymmetryEBSD探头,操纵 电子背散射衍射(EBSD)手艺做进一步阐发。图 2为工艺 3氧化皮的菊池带取向衬度图及 EBSD

[7]郭大怯,高航,任玉辉,等.轧制和吐丝温度对高碳钢盘条 氧化铁皮机械除鳞机能影响研究[J].钢铁研究学报,2013, 25(12):2327.

3的 Si含量远高于基体中 Si含量,表白该处残留 Fe2SiO4层,而 4的 Si含量略高于基体中 Si 含量,连系能谱的半定量特征,表白该处为盘条基 体,氧化 皮 基 本 无 残 留。 综 上 所 述,吐 丝 温 度 为 920℃时,氧化皮剥离较完全,但局部 Fe2SiO4 取 基体的粘附力较强,难以完全剥离。

【摘要】研究了吐丝温度对 ER70S6高硅焊丝钢盘条氧化皮布局的影响,并采用扭转试 验评价了氧化皮的机械剥离性。成果表白:高硅焊丝钢盘条轧制后构成的氧化皮具有 4层结 构,从基体侧向外顺次为 Fe2SiO4、Fe1-xO、Fe3O4 和 Fe2O3 层;吐丝温度对氧化皮的总厚度及物 比拟例具有显著影响。当吐丝温度从 840℃添加至 920℃时,氧化皮总厚度从约 7μm添加至 13μm,两头层 Fe1-xO的厚度比例添加至 50%;扭转试验时氧化皮剥离形态由粉末状逐步改变 为块状和长条状,氧化皮残留量逐步削减,这表白提高吐丝温度可改善盘条概况氧化皮的机械 剥离性。

[4]王煜.高碳钢盘条轧后冷却过程氧化铁皮生成模仿及工艺优 化[D].武汉:武汉科技大学,2016.

做者简介:郭慧英,女,硕士,次要处置线,Email:guohyiris@shasteel.cn

剥落的 氧 化 皮 质 量 分 别 为 0.2729、0.5402和 0.9933g,表白 吐 丝 温 度 越 高,剥 落 的 氧 化 皮 越 多,一方面因为吐丝温度升高后生成的氧化皮厚 度添加,另一方面因为剥落的氧化皮比例添加。

[11]郭慧英,李文晓,陈刚,等.合金元素对焊丝钢氧化皮布局 及剥离性的影响 [J].钢 铁 研 究 学 报,2017,29(3):241 248.

因为高碳钢盘条次要采用机械剥壳法去除氧 化皮,因而相关的研究报道较多。而高硅焊丝钢 盘条以上次要采用酸洗法去除氧化皮,近两年随 着环保压力的添加,下逛企业才逐渐采用机械剥 壳法取代酸洗法,故相关的免酸洗焊丝钢盘条的 研究报道较少。因为焊丝钢成分可调范畴无限, 为满脚下旅客户需求,本文研究了轧制过程中吐 丝温度对 ER70S6盘条氧化皮布局及机械剥离 性的影响,以进一步改善盘条概况氧化皮的机械 剥离机能。 1试验材料及方式

取次外层连系强度不脚,使裂纹不克不及穿透该层而到 达 Fe3O4层,故剥落物次要是最外层氧化皮;由图 4 (b)可知,工艺 2盘条概况氧化皮残留面积分数小于 50%,表白氧化皮强度比工艺 1的高,未剥落的氧化 皮取工艺 1盘条的类似;由图 4(c)可知,工艺 3盘条 概况根基无最外层氧化皮残留, 3和 4处的 EDS能谱阐发成果别离见图5(c)和5(d),此中

采用工艺 1~3轧制的盘条概况氧化皮的横 截面描摹见图 1。由图可知:(1)取常规碳钢热轧 后仅有 3层物相布局的氧化皮分歧[11],试验 3种 工艺轧制获得的氧化皮均含 4层布局,从基体侧 向外顺次 定 义 为 最 外 层、次 外 层、中 间 层 和 最 内 层;(2)工艺 1和工艺 2的最外层氧化皮均较疏 松,工艺 3的氧化皮最外层取次外层连系较致密; (3)工艺 1的氧化皮总厚度为 7.1~7.4μm,两头 层氧化皮的厚度比例较小,工艺 2的氧化皮总厚 度为 8.7~10.4μm,两头层的厚度比例显著增 加,工艺 3的氧化皮总厚度为 12.1~13.8μm,中 间层的厚度比例添加至 50%。

[3] TAKEDA M,KUSHIIDA H,ONISHIT,etal.Influenceof oxidation temperature and Crcontenton the adhesion and microstructureofscaleonlowCrsteels[J].OxidationofMetals, 2010,73(1/2):113.

将工艺 3盘条剥落的氧化皮研磨成粉末后进 行 XRD衍射阐发,成果如图 6所示,可见剥落氧 化皮的次要物相为 FeO、Fe3O4 和 Fe2O3。衍射谱 图中 未 发 现 Fe2SiO4 相,一 方 面 由 于 氧 化 皮 中 Fe2SiO4 层的厚度比例较小,另一方面因为 剥落的 Fe2SiO4 相对较少,未达到衍射仪可识此外含量。

GUOHuiyingZHANGYayunWANGNaZHANGYu (InstituteofResearchofIronandSteel(IRIS),Shasteel,ZhangjiagangJiangsu215625,China)

现有文献对高硅钢高温阶段构成的氧化皮的 相布局报道较多[1213],因高温成的氧化皮总 厚度可达 200μm以上,响应各层氧化皮的厚度 较厚,采用电子探针及电子背散射衍射相阐发技 术可标定出氧化皮各层的相布局,而热轧盘条表 面的三次氧化皮是正在轧制竣事后的冷却过程中形 成的,其构成温度一般低于 950℃,且高温逗留时 间短,因而氧化皮的总厚度一般小于 20μm,且氧 化皮较松散,受探头分辩率,采用常规的电子 探针及电子背散射衍射相阐发手艺难以精确标定 氧化皮各层的相布局。本文 3种工艺前提下获得 的氧化皮均较薄,最厚的仅 13μm,此中最内层的 厚度仅 1μm,因而检测难度较大。

[10]朱传清.ER70S6热轧盘 条 氧 化 铁 皮 结 构 分 析 及 工 艺 优 化 [C]//第十一届中国钢铁年会论文集S03.:中国金属 学会,2017.

【KeyWords】oxidescale,weldingwiresteel,layingtemperature,mechanicaldescaling

[1]周铖,麻晗,黄文克,等.ER70S6焊丝钢盘条概况氧化皮 压入阐发[J].金属热处置,2011,36(12):120123.

[13]周铖,李平,麻晗.低 C高 Si高 Mn合金高温氧化动力学 及描摹特征阐发[J].金属热处置,2012,37(7):7984.

图 13种工艺轧制获得的盘条概况氧化皮的横截面描摹 Fig.1Crosssectionalmorphologiesoftheoxidescaleonthesurfaceofwirerod

图 4试验盘条扭转试验后概况描摹 Fig.4Surfacemorphologiesofthetestedwirerodsaftermechanicaltwisting

图 3试验盘条机械扭转试验后氧化皮的剥离结果 Fig.3Descalingpropertyoftheoxidescaleonthetestedwirerodsaftermechanicaltwisting

2013,(1)高硅焊丝钢盘条轧制后构成的氧化皮从 基 体 侧 向 外 依 次 为 Fe2SiO4、Fe1xO、Fe3O4 和 Fe2O3 层,2014,2016,2018.

ER70S6焊丝钢的化学成分(质量分数,%) 为 0.08C,0.84Si,1.45Mn,0.015P,0.013S,其余 为铁。其出产工艺为采用 180t转炉冶炼,经钢包 精辟后浇铸成 140mm×140mm的小方坯,然后 正在高线车间经斯太尔摩缓冷工艺轧制成 5.5mm 盘条。轧制时坯料加热温度为 1040~1080℃, 除 磷 水 压 为 15~18MPa,开 轧 温 度 为 960~ 1000℃,斯太尔摩辊道入口段速度为 0.2m/s, 保温罩全关,确保盘条冷却速度小于 1℃ /s,吐丝 温度别离为 840、880和 920℃,编为工艺 1、2、3。 此中,工艺 1为常规工艺,采用酸洗法可将盘条表 面氧化皮除净,但采用机械剥壳法难以除净,拉拔 丝及成品焊丝概况发黑。工艺 2和工艺 3的吐丝 温度逐步提高,期望通过耽误盘条轧制后的高温 逗留时间,改善氧化皮的布局及厚度,以提高氧化 皮的机械剥离性。

ER70S6焊丝钢盘条是制做二氧化碳气保焊 丝的次要原料,普遍使用于桥梁、船舶、车辆制制 及工程机械等范畴的焊接,是典型的高硅焊丝钢。 跟着下逛焊丝出产企业环保压力的增大,目前从 要采用机械折弯 +砂带打磨的体例取代酸洗工艺 去除盘条概况氧化铁皮。取高碳钢机械剥壳工艺 比拟,虽然正在机械折弯后添加一道砂带打磨工序, 该钢种正在机械剥壳后仍会呈现局部氧化皮去除不

图 6工艺 3氧化皮的 XRD图谱 Fig.6XRDpatternofoxidescaleproduced

盘条轧 制 和 吐 丝 温 度 的 升 高,盘 条 氧 化 铁 皮 的 FeO含量不竭升高,氧化铁皮厚度不竭添加,盘条 的铁皮机械除鳞性不竭改善[7]。陈革等[8]研 究 了高碳钢盘条热轧时氧化皮生成过程中的压应力 取氧化皮内概况皱褶的关系,并提出了减小皱褶 界面崎岖的高度,增大崎岖的长度可提高氧化皮 的剥离机能。付松岳等[9]提出恰当提高高碳钢轧 制过程中的高温氧化温度,耽误氧化时间,并降低 600℃以下冷却速度,提高 Fe3O4 的生成量,均可 提高盘条 氧 化 铁 皮 的 机 械 剥 离 性。 朱 传 清[10]通 过优化钢坯加热工艺及控冷工艺,使盘条概况氧 化皮厚度及布局获得改善,处理了氧化皮去除不 净的问题。

图 5试验盘条概况氧化皮的能谱阐发成果 Fig.5EDSanalysisresultsofoxidescaleonthetestedwirerodssurface

标定的相构成图。按照标定成果,氧化皮的 4层 布局从基体侧向外顺次为 Fe2SiO4、Fe1xO、Fe3O4 和 Fe2O3层,取高硅钢长时间高温氧化获得的氧 化皮分歧,最内层未发觉 FeO/Fe2SiO4 的共晶结 构,仅含有 Fe2SiO4,FeO取 Fe3O4 层具有较着的 边界,但最外层取次外层的边界不较着。

因为部门区域氧化皮较松散,导致菊池带质 量较差(图 2a最外层取次外层连系处及最内层 取 中 间 层 结 合 处 ),使 得 相 应 位 置 的 物 相 标 定 率 较低(图 2b)。此外,因为工艺 1和工艺 2的氧 化皮各层 厚 度 相 对 较 薄,其 物 相 标 定 率 相 比 工 艺 3更低。

Categories: 高硅焊丝

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