影响焊条钢产品H08A质量的主要因素浅析

陆阳+赵越

摘 要：焊条（丝）钢是用于制造各种焊条焊芯的主要原材料，它广泛地应用于人民生产生活的各个方面。宣钢二钢轧厂通过近十余年的生产实践，目前已经具备了批量生产优质焊条及焊丝钢的能力。技术人员通过分析影响H08A产品质量的主要因素，总结提升产品质量的措施。

关键词：焊条钢、冶金、质量

1前言

焊接材料在我国经济建设中占据着重要的位置，在人民生产生活中发挥着不可或缺的作用。在品种方面，焊接材料主要是焊条钢（H08A）与气保及埋弧焊丝。焊接用钢线材消费的主要市场在天津、东北、江浙、保定及西南地区，需求量较大。为应对角钢广阔市场和满足用户需求，宣钢二钢轧厂积极采取有效措施，改进焊條钢H08A产品质量。

2焊条钢概述

焊接用钢包括焊接用碳素钢、焊接用合金钢和焊接用不锈钢等，其牌号表示方法是在各类焊接用钢牌号头部加符号“H”。例如：“H08”、“H08Mn2Si”、“H1Cr18Ni9”。高级优质焊接用钢，在牌号尾部加符号“A”。例如：“H08A”、“08Mn2SiA”。

3影响焊条钢产品H08A质量的主要因素

3.1化学成分

研究表明，影响焊条钢产品质量的主要因素包括化学成分、线材表面质量与钢中非金属夹杂物、线材的显微组织和控冷与轧制工艺参数。

（1） 化学成分

一般说来，市场对H08A的要求，其化学成分的控制是关键，脱氧度、钢水浇注性和铸坯表面气孔的控制是核心。目前国内市场要求H08A的碳含量0.05%-0.08%，硅含量0.01%-0.03%，硫、磷含量≤0.015%，铝含量≤0.01%。

氧（O）：含氧量减少，氧化物夹杂的含量必然随之降低，能大大改善钢的冷拔性能及焊条的质量和性能，另外钢水在氧含量高时铸坯会产生皮下气泡等缺陷，严重影响轧制及钢丝的冷拔性能。一般情况下，H08A冶炼钢水上连铸浇注的氧活度要求30-50ppm。

碳（C）：碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。并且碳高也会造成制作焊条时拉拔性能下降，容易出现拉断现象。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，H08A焊芯的含碳量一般为小于0. 1%。

锰（Mn）：锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此H08A焊芯的含锰量为0. 30%～0. 65%，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达1.70%一2.10%。

硅（Si ）：硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。

铬（Cr）：铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬（Cr203），从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低。我国（GB，T3429—2002）中对H08A焊接盘条中的残余Cr也做了规定 Cr≤0.2%。

镍（Ni）：镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。我国（GB，T3429—2002）中对H08A焊接盘条中的残余Ni要求≤0.3%。

铜（Cu）：铜在焊条钢中也是做为一种残余元素存在。我国（GB，T3429—2002）中对H08A焊接盘条中的残余Cu要求≤0.2%。

硫（S）：硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0. 04%。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0. 03%。

磷（P）：易导致钢材冷脆，故应尽量降低，控制在0.03%以下；

3.2钢中非金属夹杂物

焊条钢是用于制造各种焊条、焊丝的主要原材料，其盘条须经用户多次拉拔深加工，这就要求生产的钢材具有良好的拉拔性能，即均匀的材料性能，良好的塑性和冷加工性能。为了保证这些性能，要求钢具有较高的纯净度，尤其是钢中大于50μm的大型夹杂含量要低。因此有必要对该钢种中的夹杂物进行较深入的研究，以便于生产过程中控制它的产生。

大型夹杂物是影响焊条钢拉拔深加工的主要危害之一，经研究H08焊条钢连铸坯中主要夹杂物有3种，第1种为二氧化硅和铁锰硅酸盐球状夹杂物；第2种为复杂硅酸盐夹杂物；第3种为硅酸盐与硫化物复相或双相夹杂物。第1种夹杂物主要是钢水氧化产物；第2种夹杂物主要是钢水氧化产物和脱氧产物的融合物；第3种夹杂物的形成是由于准沸腾钢氧含量较高，使S在铁中的溶解度降低，因此在凝固过程的较高温度下就开始沉淀。硫化物的析出与钢的脱氧产物液态铁锰硅酸盐的析出同时进行，就形成硅酸盐与硫化物相复合的夹杂物。而由于偏晶反应的结果形成一种球形的硫化物中含有氧化物的溶液，当温度下降时夹杂物中先是硫化物从硅酸盐中析出，而后是氧化物沉淀，固态下是一种双相夹杂物。当钢水含氧量高，含硅量很低时（如w（Si）=0.006%），将出现大量的铁锰氧化物固溶体夹杂。钢水含氧高还可造成对耐火材料的浸蚀，产生含Zr的复杂硅铝酸盐夹杂。

从3种夹杂物3个粒径范围和总量的平均体积分数上看（见表5），第1和第2两种夹杂在3个粒径范围都有分布；第3种夹杂主要为φ10μm以下的夹杂物，且大多小于3μm ，其总量体积分数最高，即夹杂中其含量最高。但大型夹杂以第1种最多，第2种次之。

3.3显微组织

焊条钢盘条的显微组织为：块状铁素体+少量珠光体（F+P），晶粒度7-8级。

3.4控冷与轧制工艺参数

采用控制冷却的目的：一是为了使线材进一步软化，易于高速拉拔（从φ6.5mm直接拉至φ2.0mm）。二是减少线材表面的氧化铁皮，提高金属制品的收得率。对于低碳钢适于拉拔较为理想的组织应为：粗块状铁素体+极少量的珠光体。基于以上理论，结合线材厂现有控冷能力，通过反复实践，确定其相应的温度制度、控冷制度，使组织转变最佳化，确保生产出来的线材氧化铁皮少且易于拉拔，能较好地满足用户对拉拔工艺的要求。

4.结束语

宣钢焊条钢产品H08A自生产以来，遇到的质量问题较多，这是每个技术工程人员必须面对的，通过多做分析总结，解决了许多质量问题，从而提升了H08A产品质量，并收获了市场上许多客户的好评。