專利名稱：新型耐候鋼微合金化復合包芯線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包芯線，尤其是涉及一種新型耐候鋼微合金化復合包芯線。
背景技術：
隨著我國經濟建設的迅速發展，各行各業都需要大量的低合金高強度鋼。但由是 我國地域廣闊，氣候條件差異較大，鐵道、車輛、橋梁、塔架、管線等長期暴露在大氣中使用 的鋼結構特別容易腐蝕。由于腐蝕的原因，每年我國有10-20%的鋼鐵結構成為廢棄物，因 此給社會帶來巨大的經濟損失。雖然目前業內開發了一系列的耐腐蝕鋼，如09CuPCrNi耐 候鋼等。然而現有的耐候鋼一般具有耐腐蝕性能有限、含Cu高(Cu元素太高，熱加工時容 易產生熱脆，并可能影響鋼的焊接性能)、成本高的諸多技術問題，因此難以適應經濟建設 的需要。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型耐候鋼微合金化復合包芯線，用于解決現有的耐候 鋼含Cu高，耐腐蝕性能有限、成本高等技術問題。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的該包芯線包括鋼外皮和粉狀內芯，所述粉狀內芯由下列化學成分按所述質量百分 比制成Ca 15 20%，Mg 0. 5 0. 7%, Si 35 44. 5%，Ba 1. 0 1. 5%，稀土金屬 1. 5 3%，Zr :2. 5 4. 0%，Ti :1. 2 1.8%，B :0. 3 0. 7%，Mo :0. 8 1. 2%，Mn :0. 3 0. 6%,Nb 0. 8 1. 2%，V :0. 5 0. 9%，余量為鐵和不可避免的雜質。作為優選，所述粉狀內芯中的元素組份及質量百分比為Ca -.20%, Mg 0. 5%, Si 38%, Ba :1. 2%，稀土金屬1. 9%, Zr :3. 2%, Ti :1. 6%, B :0. 5%, Mo :0. 9%, Mn :0. 5%, Nb =0.9%, V :0. 6%，余量為鐵和不可避免的雜質。利用復合包芯線將某些合金元素喂入鋼水中形成高熔點、使鋼的晶體細化對鋼材 起到強化作用，特別是結構鋼大線能量焊接時粗晶區任然有較高的韌性，使長期暴露在大 氣中使用的鋼結構具有良好的耐大氣腐蝕性能。本發明對鋼材性能的改善作用明顯，可顯 著提高鋼材強度。本發明加入鋼水中，可以大大提高合金元素的收得率，提高貴重金屬成分 的利用率，降低了鋼材制造的成本。本發明包芯線中Ca改善夾雜物的形態和分布凈化鋼液的純潔度，提高鋼的品質。 將包芯線中的Ca的含量控制在Ca. 18 28%內，能改善鋼液的流動性能和鋼的質量。Si提高鋼中固溶體的強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Si35 44. 5%內，具有良好的脫氧效果，同時還可提高鋼耐腐蝕性能。Ba是活性元素，可降低鋼水中夾雜物含量、增加了鋼水的流動，使鋼水更加均勻。復合使用Ca、Ba脫氧，其產物可形成多元互溶體，降低脫氧產物的活度和熔點。Ba可 以起到促進Ca的作用，有利于脫氧進行，使鋼液凈化效果更好，有利于鋼中夾雜物聚集上浮。
復合使用Ca、Ba脫氧，反應產物為低熔點的復合氧化物，有利于鋼中夾雜物聚集 上浮。并且能降低脫氧產物的活度和熔點，有利于脫氧進行，使鋼液凈化效果更好。稀土金屬又稱稀土元素，是元素周期表IIIB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱，包 芯線中的稀土元素可提高鋼的韌塑性特別是橫向沖擊韌性，改善鋼材的各向異性。并且稀 土還能凈化和強化晶界，阻礙晶間裂紋的形成和擴展，有利于改善塑性尤其是高溫塑性；此 外，稀土還能促進鐵素體中Nb、Ti、V等的碳(氮)化物析出，改變滲碳體的組成和結構并使 碳化物球化、細化和均勻分布，因此大大提高了鋼材的耐大氣腐蝕性能。V(釩)可細化組織晶粒，提高強度和韌性。并且V與C形成的碳化物，在高溫高壓 下可提高抗鋼材的耐氫腐蝕能力。Mo(鉬)能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，Mo和Si等元素結合，有提高 鋼抗腐蝕性和抗氧化的作用。微量的B可以強化晶界，起到細化晶粒作用。并且和一定比例的Ti、稀土金屬相互 作用，對鋼材起到了很強的細化晶粒作用。Nb(鈮)具有細化晶粒的作用，顯著抑制奧氏體的再結晶，提高再結晶溫度，防止 晶間腐蝕現象發生，提高低碳鋼抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。Zr (鋯)可以降低N的有害作用，在鋼中形成氮化物，可以細化晶粒，抑制奧氏體晶 粒的長大，從而提高鋼材的力學性能，特別是提高鋼材的抗裂紋擴展能力。綜上所述，本發明通過對化學成分進行合理的設計，可以讓鋼顯微組織顯著細化， 提高鋼的耐腐蝕性能，并能降低鋼中c、P、S的含量；同時還能減少了鋼中部分合金元素用 量，以降低成本。采用本發明包芯線對鋼液進行變性處理后，在不需改變現有鋼材生產工藝 條件下，通過不加Cu或少加Cu，就能生產出具有良好的耐大氣腐蝕性能、綜合性能優良、使 用經濟的耐候鋼。
圖1是本發明各試樣的腐蝕失重對比的條形圖。
具體實施例方式以下結合實施方式對本發明進一步的詳細描述實施例1 包芯線粉狀內芯的粒度為1 1. 5毫米，由碳鋼外皮將其粉狀內芯包制 成直徑13毫米的包芯線。其中碳鋼外皮采用厚度為0. 3 0. 4毫米的08A2鋼帶，所述粉 狀內芯中的元素組份及質量百分比為Ca 15%, Mg 0. 7%, Si :44. 5%, Ba :1. 5%，稀土金 M 1. 5%, Zr 2. 5%, Ti :1. 8%, B 0. 3%, Mo 0. 8%,Mn 0. 3%, Nb 0. 8%, V 0. 5%，余量 為鐵和不可避免的雜質。實施例2 包芯線粉狀內芯的粒度為1 1. 5毫米，由碳鋼外皮將其粉狀內芯包制 成直徑13毫米的包芯線。其中碳鋼外皮采用厚度為0. 3 0. 4毫米的低碳鋼鋼帶，所述粉 狀內芯中的元素組份及質量百分比為Ca:20%，Mg:0. 5%，Si :38%，Ba:1.2%，稀土金屬 1. 9%,Zr 3. 2%,Ti 1. 6%,B 0. 5%,Mo 0. 9%,Mn 0. 5%,Nb 0. 9%, V 0. 6%，余量為鐵 和不可避免的雜質。實施例3 包芯線粉狀內芯的粒度為1 1. 5毫米，由碳鋼外皮將其粉狀內芯包制成直徑13毫米的包芯線。其中碳鋼外皮采用厚度為0. 3 0. 4毫米的08A2鋼帶，所述粉狀 內芯中的元素組份及質量百分比為Ca:18%，Mg:0.6%，Si :35%，Ba :1. 0%，稀土金屬3%， Zr 4. 0%, Ti 1. 2%,B 0. 7%, Mo 1. 2%,0.8%, V 0. 9%，余量為鐵和不可避免的雜質。實施例4 包芯線粉狀內芯的粒度為1 1. 5毫米，由碳鋼外皮將其粉狀內芯包制 成直徑13毫米的包芯線。其中碳鋼外皮采用厚度為0. 3 0. 4毫米的08A2鋼帶，所述粉 狀內芯中的元素組份及質量百分比為Ca:16%，Mg :0.5%,Si :42%，Ba :1. 4%，稀土金屬 2. 5%, Zr 3%, Ti 1. 6%, B 0. 6%, Mol. 0%, Mn 0. 3%, Nb 0. 9%, V 0. 7%，余量為鐵和 不可避免的雜質。為了進一步驗證本發明的效果，發明人進行了以下性能對比試驗一 .采用實施例3得到的包芯線，按每噸Q235鋼鋼水加入2千克粉狀內芯的量喂 入包芯線。然后對包芯線加入前后渣樣進行分析，其結果見表1。表1包芯線加入前后渣樣分析(Wt % ) 從表1可以看出加入本發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，本發明包芯線的加入，更有利于鋼中渣的上浮。二 .將實施例2得到的包芯線用于耐侯結構鋼(Q235鋼)的連鑄冶煉，爐外精煉 時，按每噸鋼水加入2千克粉狀內芯的量喂入包芯線，對包芯線加入前后鋼板的化學成分 和各項性能進行分析。(實施例2包芯線加入前得到的鋼坯為試樣A，包芯線加入后得到的 鋼坯為試樣B)。表2 鋼坯的化學成分測試 從表2可以看出，本發明包芯線加入后，鋼中的有害物質C、P、S下降明顯，而鋼中 Mo、Nb和稀土元素的增加則有利于提高鋼的綜合性能。三.將實施例2 4得到的包芯線用于鐵路車輛用耐候鋼的連鑄冶煉，爐外精煉 時，按每噸鋼水加入2千克粉狀內芯的量喂入包芯線，對包芯線加入前后鋼坯取樣進行力 學性能測試，其結果如表2所示。(實施例2包芯線加入前得到的鋼坯試樣為試樣Al，該包 芯線加入后得到的鋼坯試樣為試樣Bl ；實施例3包芯線加入前得到的鋼坯試樣為試樣A2，該包芯線加入后得到的鋼坯試樣為試樣B2 ；實施例4包芯線加入前得到的鋼坯試樣為試樣 A3，該包芯線加入后得到的鋼坯試樣為試樣B3。)表3 鋼壞的化學成分測試 從表3可以看出，本發明包芯線加入鋼水中后，鋼的晶粒的尺寸更小，鋼的屈服強度和抗拉強度得到明顯提高。 四.將上述鐵路車輛用耐候鋼鋼坯試樣A1 A3，B1 B3用于周浸試驗。周浸試 驗中，幾種鋼板的腐蝕失重見圖1所示。從圖1可見，未加入包芯線的鋼(即試樣A1 A3) 的腐蝕失重量是加入包芯線的鋼(即試樣B1 B3)的2倍以上。
權利要求
一種新型耐候鋼微合金化復合包芯線，包括鋼外皮和粉狀內芯，其特征是所述粉狀內芯由下列化學成分按所述質量百分比制成Ca15～20％，Mg0.5～0.7％，Si35～44.5％，Ba1.0～1.5％，稀土金屬1.5～3％，Zr2.5～4.0％，Ti1.2～1.8％，B0.3～0.7％，Mo0.8～1.2％，Mn0.3～0.6％，Nb0.8～1.2％，V0.5～0.9％，余量為鐵和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的新型耐候鋼微合金化復合包芯線，其特征是所述粉狀內芯中 的元素組份及質量百分比為Ca 20%, Mg 0. 5%, Si =38%, Ba :1. 2%，稀土金屬1. 9%， Zr 3. 2%,Ti :1. 6%,B :0. 5%, Mo :0. 9%,Mn :0. 5%,Nb :0. 9%, V 0. 6%，余量為鐵和不可 避免的雜質。
全文摘要
一種新型耐候鋼微合金化復合包芯線，包括鋼外皮和粉狀內芯，所述粉狀內芯由下列化學成分按所述質量百分比制成Ca20％，Mg0.5％，Si38％，Ba1.2％，稀土金屬1.9％，Zr3.2％，Ti1.6％，B0.5％，Mo0.9％，Mn0.5％，Nb0.9％，V0.6％，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明通過對化學成分進行合理的設計，可以讓鋼顯微組織顯著細化，提高鋼的耐腐蝕性能，并能降低鋼中C、P、S的含量；同時還能減少了鋼中部分合金元素用量，以降低成本。
文檔編號C21C7/04GK101875994SQ20101014030
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者李志遠, 樊興龍 申請人:湖北猴王焊材有限公司