專利名稱：：高強(qiáng)度鋼用微合金化復(fù)合包芯線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包芯線，尤其是涉及一種高強(qiáng)度鋼用微合金化復(fù)合包芯線。
背景技術(shù)：
：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)鋼鐵工業(yè)發(fā)展亦隨之快速增長。近幾年來，我國鋼鐵產(chǎn)量一直處在世界第一位，中國是一個(gè)名副其實(shí)的鋼鐵大國，但不是一個(gè)鋼鐵強(qiáng)國。高強(qiáng)度、高韌性、高附加值的鋼鐵產(chǎn)品，仍需從國外大量進(jìn)口。因此，開發(fā)研制高性能、高附加值的鋼鐵產(chǎn)品，使中國盡快成為一個(gè)鋼鐵強(qiáng)國，一直是我們國人尤其冶金工業(yè)者努力的方向。高強(qiáng)度性能優(yōu)異的鋼板，除要科學(xué)的軋制、熱處理工藝外，合理的成分設(shè)計(jì)也是生產(chǎn)的關(guān)鍵。雖然本公司于2008年申請的中國專利——高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼用微合金化復(fù)合包芯線(申請?zhí)?008100475255)—定程度上解決了連鑄坯成分偏析、中心疏松及雜物分布不均勻等問題，但解決的還是不夠徹底，提升連鑄坯成分偏析及雜物分布不均勻問題還依然存在，使得鋼的橫向沖擊性能，各向同性能還不夠理想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度用微合金化復(fù)合包芯線，主要針對目前高強(qiáng)度鋼冶煉鑄坯中易出現(xiàn)中心偏析、橫向沖擊性能、各向同性能較低等技術(shù)問題。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的該包芯線包括碳鋼外皮和粉狀內(nèi)芯，所述內(nèi)芯由下列化學(xué)成分按所述質(zhì)量百分比制成Ca2328%，Si5155%，Mg0.651.5%，Ba1.32.5%，Re0.61.0%，B0.61.2%，Zr1.63.5%，Ti1.32.8%，Nb0.61.2%余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。作為優(yōu)選，所述內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca25%，Si53%，Mgl.0%、Ba2.0%，Re0.8%、B0.8%、Zr2.0%、Ti2.0%，Nb0.8%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。作為優(yōu)選，所述內(nèi)芯中粉狀顆粒的粒度為11.5毫米。本發(fā)明內(nèi)芯的化學(xué)成分中，Ca改善夾雜物的形態(tài)和分布凈化鋼液的純潔度，提高鋼的品質(zhì)。將包芯線中的Ca的含量提高到2328%內(nèi)，能進(jìn)一步改善鋼液的流動性能和鋼的質(zhì)量。Si提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。并且Si與Ca起著聯(lián)合脫氧作用，可從熔化的金屬中以分離氧化和分離汽化作用帶走氧，包芯線中Si的含量控制在5155%內(nèi)，具有良好的脫氧效果，同時(shí)還可增強(qiáng)鋼材的延展性、增大抗張強(qiáng)度。提高包芯線中Mg的含量，可以強(qiáng)化、提高Ca的有效作用，提高Ca的收得率。而內(nèi)芯中的Ba是活性元素，也可以起到促進(jìn)Ca的作用。鋇可達(dá)到降低夾雜物含量、凈化鋼液的目的。反應(yīng)產(chǎn)物為低熔點(diǎn)的復(fù)合氧化物，有利于鋼中夾雜物聚集上浮。增加了鋼水的流動，3使鋼水更加均勻。復(fù)合使用Ca、Ba、Mg脫氧，其產(chǎn)物可形成多元互溶體，降低脫氧產(chǎn)物的活度和熔點(diǎn)，有利于脫氧進(jìn)行，使鋼液凈化效果更好。Ba可達(dá)到降低夾雜物含量、凈化鋼液的目的。反應(yīng)產(chǎn)物為低熔點(diǎn)的復(fù)合氧化物，有利于鋼中夾雜物聚集上浮。增加了鋼水的流動，使鋼水更加均勻，防止偏析。本發(fā)明所用的微合金化元素有Re、B、Zr、Ti、Nb等。尤其是鋼水中摻入少量Re(Re:錸元素是一種非常堅(jiān)硬的銀白色金，是自然界中典型的稀散元素)有利于細(xì)化晶粒，提高韌性。當(dāng)鋼水中加入少量Re后，與Mg、Nb、Ti等元素協(xié)同作用，可促進(jìn)晶間雜質(zhì)球化作用，減少雜質(zhì)對金屬性能的影響，使得鋼材硬度、抗磨性能得以大大提高。Zr可以在鋼中形成氮化物，降低N的有害作用，并能細(xì)化晶粒，抑制奧氏體晶粒的長大，從而提高鋼材的抗裂紋擴(kuò)展能力。微量的B可以強(qiáng)化晶界，并且和一定比例的Ti、Re相互作用起到很強(qiáng)的細(xì)化晶粒作用。Ti和Zr是可以降低N的有害作用，Nb可以細(xì)化晶粒，Nb、Ti和Zr在鋼中形成氮化物，可以進(jìn)一步細(xì)化晶粒，抑制奧氏體晶粒的長大，從而提高鋼材的力學(xué)性能，特別是提高鋼材的抗裂紋擴(kuò)展能力。綜上所述，本發(fā)明通過對化學(xué)成分進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，降低了高強(qiáng)度鋼(Rm>800MPa)中的含C量，同時(shí)大幅度提高連鑄坯中晶粒度，使晶粒細(xì)化。并且鋼材力學(xué)性能得到明顯的改善，顯著地提高了鋼材的橫向沖擊性能，使之接近縱向沖擊值。此外，還很好地解決了連鑄坯的中心偏析中心疏松及雜物分布不均勻等問題。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。圖1是對比例1的金相組織圖；圖2是加入本發(fā)明包芯線鋼的金相組織圖；圖3是對比例2熱處理后的金相組織圖；圖4是加入本發(fā)明包芯線的鋼熱處理后的金相組織圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:包芯線粉狀內(nèi)芯中粉狀顆粒的粒度為11.2毫米，由碳鋼外皮將其粉狀內(nèi)芯包制成直徑13毫米的包芯線。其中碳鋼外皮采用厚度為0.30.4毫米的08A1鋼帶，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量為Ca22%，Si51%，Mg0.65%、Ba2.5%，Re0.6%、B1.2%、Zr1.6%、Ti.2.8%，Nb0.6%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例2:包芯線粉狀內(nèi)芯中粉狀顆粒的粒度為1.21.5毫米，由碳鋼外皮將其粉狀內(nèi)芯包制成直徑13毫米的包芯線。其中碳鋼外皮采用厚度為0.30.4毫米的低碳鋼鋼帶，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量％為Ca28%，Si55%，Mg1.5%、Ba1.3%，Re1.0%、B0.6%、Zr3.5%、Ti1.3%，Nb1.2%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例3:包芯線粉狀內(nèi)芯中粉狀顆粒的粒度為11.5毫米，由碳鋼外皮將其粉狀內(nèi)芯包制成直徑13毫米的包芯線。其中碳鋼外皮采用厚度為0.30.4毫米的08A1鋼帶，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量％為Ca25%，Si53%，Mg1.0%、Ba2.0%，Re0.8%、B0.8%、Zr2.0%、Ti2.0%，Nb0.8%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明的效果，發(fā)明人進(jìn)行了以下性能試驗(yàn)，其結(jié)果如下。1.采用實(shí)施例3得到的包芯線，按每噸鋼水(KD型高強(qiáng)度鋼，Rm>800MPa，沖擊韌性CV=250-300J，-20°C)加入2千克粉狀內(nèi)芯的量喂入包芯線。然后對包芯線加入前后渣樣進(jìn)行分析，其結(jié)果見表1。表1包芯線加入前后渣樣分析(Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從表1可以看出加入本發(fā)明包芯線后的渣樣中各成分含量均明顯大于未加的渣樣，由此可見，本發(fā)明包芯線加入后，更有利于鋼中渣的上浮。2.化學(xué)成份均勻性分析對鋼的鑄坯均勻性進(jìn)行分析，其分析結(jié)果見表2。表2鑄坯化學(xué)成分分析結(jié)果(Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2的結(jié)果看，易偏析元素C、P、S元素相差不多，非常均勻，其它合金元素的分析結(jié)果(略)也表明其較均勻。3.斷口分析取高強(qiáng)度鋼進(jìn)行斷口分析，可以發(fā)現(xiàn)加入包芯線后，夾雜物形態(tài)由條鏈狀變成了球狀，且呈彌散分布。因此，加入包芯線后對改善夾雜物有利。由斷口新貌分析可知，未加包芯線的高強(qiáng)度鋼斷口纖維粗大，夾雜物呈條狀分布；加入包芯線后，鋼質(zhì)細(xì)膩，夾雜變小，且呈球狀彌散分布。4.力學(xué)性能對比試驗(yàn)測試樣本1.加入本發(fā)明實(shí)施例3包芯線得到的KD型高強(qiáng)度鋼；2.對比例1:未加入包芯線的KD型高強(qiáng)度鋼；3.對比例2:加入專利申請(2008100475255)包芯線的KD型高強(qiáng)度鋼。各樣本測試結(jié)果分別見表3、表4。[OO35]表3:-40。C沖擊及硬度試樣鋼橫向-4(TCAkv(J)縱向-40。CAkv(J)對比例1322928474233對比例2506672665656加包芯線(實(shí)施例3)鋼697775687073表4:拉伸性能試樣鋼Rel(MPa)Rm(MPa)A(%)z(%)對比例1103610321111111214.014.553.057.6對比例2103010401110112013.012.554.056.5加包芯線(實(shí)施例3)鋼111711201130112614.314.954.758.8從表3、表4數(shù)據(jù)可知鋼水中加入本發(fā)明包芯線后，與對比例2——加入包芯線(專利2008100475255)得到的鋼的性能進(jìn)行比較表明加入本發(fā)明包芯線鋼的強(qiáng)度得進(jìn)一步提高，并且鋼的低溫沖擊值也有提高，尤其是在鋼板縱橫向沖擊值差距又得到進(jìn)一步減小，各向異性得到更好的改善。5.晶粒度分析對加入本發(fā)明包芯線(實(shí)施例3)得到的高強(qiáng)度鋼與對比例1——未加包芯線鋼中奧氏體晶粒度進(jìn)行分析測定表明(參見圖1和圖2):加入本發(fā)明包芯線(實(shí)施例3)得到鋼的奧氏體晶粒度可達(dá)9級，未加本發(fā)明包芯線的高強(qiáng)度鋼中奧氏體晶粒度僅為6.5級。6.試樣鋼組織對比由圖3、圖4可知，對比例2與加入本發(fā)明包芯線(實(shí)施例3)得到的高強(qiáng)度鋼均為回火索氏體，而加入本發(fā)明得到的鋼組織更為細(xì)小，這證明本發(fā)明效果更為突出。權(quán)利要求一種高強(qiáng)度鋼用微合金化復(fù)合包芯線，包括碳鋼外皮和粉狀內(nèi)芯，其特征是所述內(nèi)芯由下列化學(xué)成分按所述質(zhì)量百分比制成Ca23～28％，Si51～55％，Mg0.65～1.5％，Ba1.3～2.5％，Re0.6～1.0％，B0.6～1.2％，Zr1.6～3.5％，Ti1.3～2.8％，Nb0.6～1.2％余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼用微合金化復(fù)合包芯線，其特征是所述內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca25%，Si53%，Mg1.0%、Ba2.0%，Re0.8%、B0.8%、Zr2.0%、Ti2.0%，Nb0.8%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度鋼用微合金化復(fù)合包芯線，其特征是所述內(nèi)芯中粉狀顆粒的粒度為11.5毫米。全文摘要一種高強(qiáng)度鋼用微合金化復(fù)合包芯線，包括碳鋼外皮和粉狀內(nèi)芯，所述內(nèi)芯由下列化學(xué)成分按所述質(zhì)量百分比制成Ca23～28％，Si51～55％，Mg0.65～1.5％，Ba1.3～2.5％，Re0.6～1.0％，B0.6～1.2％，Zr1.6～3.5％，Ti1.3～2.8％，Nb0.6～1.2％余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過對化學(xué)成分進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，降低了高強(qiáng)度鋼中的含C量，同時(shí)大幅度提高連鑄坯中晶粒度，使晶粒細(xì)化。并且鋼材力學(xué)性能得到明顯的改善，顯著地提高了鋼材的橫向沖擊性能，使之接近縱向沖擊值。此外，還很好地解決了連鑄坯的中心偏析中心疏松及雜物分布不均勻等問題。文檔編號C21C7/00GK101705335SQ20091027301公開日2010年5月12日申請日期2009年12月1日優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日發(fā)明者李志遠(yuǎn),樊興龍申請人:湖北猴王焊材有限公司