專利名稱：：提高鋼材耐腐蝕性的微合金化復(fù)合包芯線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種包芯線，尤其是涉及一種提高鋼材耐腐蝕性的微合金化復(fù)合包芯線。
背景技術(shù)：
：鋼鐵的銹蝕實(shí)際上是一種氧化反應(yīng)，當(dāng)鋼鐵氧化后，鋼表面就形成的紅褐色的氧化鐵。然而不幸的是普通鋼表面在形成的氧化鐵后，銹蝕并沒停止，依然會(huì)繼續(xù)氧化，使銹蝕不斷擴(kuò)大，最終造成物件的毀損。而在海水或潮濕，高熱環(huán)境氣候下，普通碳鋼的銹蝕會(huì)加速進(jìn)行，最終形成孔洞。雖然利用油漆或耐氧化的金屬(例如，鋅，鎳和鉻)進(jìn)行電鍍可以保護(hù)鋼鐵表面，但是，這種保護(hù)僅是一種外在薄膜的保護(hù)，不能維持很長(zhǎng)時(shí)間，如果保護(hù)層被破壞，下面的鋼材又開始銹蝕。當(dāng)然采用不銹鋼和雙相不銹鋼防銹蝕，物件可以維持很長(zhǎng)時(shí)間不銹蝕。但采用不銹鋼防銹蝕，其成本是驚人的。為了節(jié)約我國(guó)的貴重資源，為國(guó)家重點(diǎn)工程降低成本，冶煉出具有高耐腐蝕性能且成本低廉的新型耐海水腐蝕的鋼種已經(jīng)迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種降低成本、提高鋼材耐腐蝕性能的微合金化復(fù)合包芯線，主要解決現(xiàn)有普通高強(qiáng)度鋼不耐腐蝕、使用不銹鋼和雙相不銹鋼防銹蝕成本高等技術(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)方案得以解決的該微合金化復(fù)合包芯線包括碳鋼外皮和粉狀內(nèi)芯，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca:1525%,Si3544.5%,Ba1.63%，稀土金屬3·15%、Zr:2·13.5%，B0.30.7%,Ti1.21.8%，Al0.81.2%，V:0.30.7%，Ta0.81.2%，余量為鐵禾口不可避免的雜質(zhì)。作為優(yōu)選，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca22%,Si38%,Ba2.7%，稀土金屬4.5%,Zr2.9%,B0.4%,Ti1.7%,A11.0%,V0.5%,Ta1.0%,^量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。在本發(fā)明包芯線中，Ca是強(qiáng)脫氧劑，進(jìn)入鋼液后成為氣態(tài)，在上浮過程中與氧作用生成Ca的氧化物。將包芯線中的Ca的含量控制在1525%內(nèi)，能改善鋼液的流動(dòng)性能和凈化鋼液的純潔度。而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(dòng)，使鋼水更加均勻。復(fù)合使用Ca、Ba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)。Ba可以起到促進(jìn)Ca的作用，有利于脫氧進(jìn)行，使鋼液凈化效果更好，有利于鋼中夾雜物聚集上浮。包芯線中Si的含量控制在3544.5%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，提高鋼材的耐腐蝕性能。包芯線中0.30.7%的V(釩)可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。并且釩與碳形成的釩碳化物，在高溫高壓下可提高抗鋼材的耐氫腐蝕能力。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，包芯線中的稀土金屬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(qiáng)化晶界，阻礙晶間裂紋的形成和擴(kuò)展，有利于改善塑性尤其是高溫塑性；此夕卜，稀土也能促進(jìn)鐵素體中的碳(氮)化物析出，改變滲碳體的組成和結(jié)構(gòu)并使碳化物球化、細(xì)化和均勻分布，因此一定程度上提高了鋼材的耐腐蝕性能。此外在包芯線中，&可以降低N的有害作用，在鋼中形成氮化物，并且具有明顯的變質(zhì)作用，當(dāng)鋼水中的夾雜物MnS依附在&、Ti、Al的復(fù)合氧化物上成核并生長(zhǎng)后、可以進(jìn)一步細(xì)化晶粒，抑制奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，提高鋼材的力學(xué)性能，并可提高鋼材的抗裂紋擴(kuò)展能力。微量的B可以強(qiáng)化晶界，起到細(xì)化晶粒作用。并且和一定比例的Ti、稀土金屬相互作用，對(duì)鋼材起到了很強(qiáng)的細(xì)化晶粒作用。Ta(鉭)有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)與Ti、稀土金屬配合后加入鋼水中，可顯著提高鋼的耐高熱腐蝕的能力。Al通常作為脫氧劑，但Al與Ta、Si合用，可賦予鋼材抗高溫氧化性能及抗硫化氫氣體的腐蝕的能力。綜上所述，本發(fā)明通過對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，利用包芯線加入Ti、Ta、Al和稀土金屬等微合金元素，可細(xì)化鋼材的晶粒，提高鋼材力學(xué)性能，尤其是大幅提高鋼材的抗腐蝕性能(同樣條件下鋼材抗腐蝕能力提高50%)。這樣既解決了鋼材在海水介質(zhì)及潮濕，高熱環(huán)境氣候下不耐腐蝕的技術(shù)問題；同時(shí)還可以減少了鋼材中合金元素用量，降低了鋼材制造的成本，為國(guó)家節(jié)約了大量貴重資源。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的詳細(xì)描述實(shí)施例1包芯線粉狀內(nèi)芯的粒度為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08A2鋼帶，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca15%,Si44.5%,Ba:3%，稀土金屬4%、Zr2.1%,B0.3%,Ti1.2%,Al1.2%,V0.7%,Ta:0.8%，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毫米的低碳鋼鋼帶，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca:25%,Si:35%，Ba:1.6%，稀土金屬3.l%,Zr3.5%,B:0.7%,Ti:1.8%,Al:0·8%,V:0·3%,Ta:1·2%，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08Α2鋼帶，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca20%,Si40%,Ba2.1%，稀土金屬5%、&2.5%,B0.6%,Ti:1.6%,A11.2%,V0.6%,Ta1.1%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例4包芯線粉狀內(nèi)芯的粒度為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08A2鋼帶，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca:22%，Si:38%，Ba:2.7%，稀土金屬4.5%、Zr2.9%,B:0.4%,Ti:1.7%,Al:1·0%,V:0·5%,Ta:1·0%，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)明人將實(shí)施例4得到的包芯線用于船用鋼板的連鑄冶煉，爐外精煉時(shí)，按每噸鋼水加入2千克粉狀內(nèi)芯的量喂入包芯線，對(duì)包芯線加入前后鋼板的化學(xué)成分和各項(xiàng)性能進(jìn)行分析。(包芯線加入前得到的鋼板為試樣Α，包芯線加入后得到的鋼板為試樣B)。一.包芯線加入前后鋼材化學(xué)成分的變化，其檢測(cè)結(jié)果如表1所示表1鋼板主要化學(xué)成分檢測(cè)—I化學(xué)成分％鋼種下IMnSiICr|Mo|Al|CaZr稀土|TaS|P試樣A—0.080.45'0.351.150.30.50.0030.002一一0.0250.025試樣B0.060.440.391.20.30.50.0030.0040.0070.0020.020.02從表1可以看出，本發(fā)明包芯線加入后，鋼中的C、P、S等害物質(zhì)略有下降，而鋼中Ta和稀土元素的增加則有利于提高鋼的綜合性能。二.對(duì)加入包芯線前后得到的鋼板進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，其結(jié)果如表2所示表2鋼板力學(xué)性能對(duì)比試驗(yàn)鋼種厚度臓_拉伸實(shí)驗(yàn)_冷彎屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa伸長(zhǎng)率％120°C，B=3a<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從表2可以看出，本發(fā)明包芯線加入鋼水中后，鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度得進(jìn)一步提尚。三.室內(nèi)人工海水侵泡試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示表3鋼板室內(nèi)腐蝕對(duì)比試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從表3可以看出，本發(fā)明包芯線加入鋼水中后，鋼的耐腐蝕性能得以大幅提高。四.鋼板的實(shí)海掛片腐蝕試驗(yàn)將試樣A和試樣B的船體鋼板，加工成腐蝕試樣，在三亞南海海域進(jìn)行了實(shí)海掛片腐蝕試驗(yàn)。此處海水平均溫度23.6°C，鹽度32%，值8.2左右，平均氣溫25.40C，相對(duì)濕度71%，年日照時(shí)數(shù)2.563小時(shí)。實(shí)海掛片試驗(yàn)方法符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5776-86(金屬材料表面海水常規(guī)暴露腐蝕試驗(yàn)方法。試驗(yàn)分別在全浸、飛濺條件下進(jìn)行，每種條件下各有3個(gè)試樣，試驗(yàn)周期為半年、1年、2年。試驗(yàn)后去掉試樣上的腐蝕產(chǎn)物，測(cè)量失重和局部腐蝕深度，比較其平均腐蝕率和點(diǎn)蝕深度。試驗(yàn)結(jié)果表明試樣B在2種試驗(yàn)條件下均表現(xiàn)出優(yōu)良的耐海水腐蝕性能，沒有明顯的腐蝕特征和特殊的腐蝕現(xiàn)象。試樣B和試樣A在實(shí)海飛濺區(qū)暴露條件下，其耐蝕性具有了明顯的差異。試樣B的平均腐蝕率，平均點(diǎn)蝕深度和最大點(diǎn)蝕深度均明顯低于試樣A，說明其耐蝕性，尤其是耐坑點(diǎn)腐蝕性能明顯優(yōu)于試樣A。權(quán)利要求一種提高鋼材耐腐蝕性的微合金化復(fù)合包芯線，包括碳鋼外皮和粉狀內(nèi)芯，其特征是所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca15～25％，Si35～44.5％，Ba1.6～3％，稀土金屬3.1～5％、Zr2.1～3.5％，B0.3～0.7％，Ti1.2～1.8％，Al0.8～1.2％，V0.3～0.7％，Ta0.8～1.2％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋼材耐腐蝕性的微合金化復(fù)合包芯線，其特征是所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca:22%，Si:38%，Ba:2.7%，稀土金屬4.5%、Zr2.9%,B0.4%,Ti1.7%,Al1.0%,V0.5%,Ta1.0%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。全文摘要一種提高鋼材耐腐蝕性的微合金化復(fù)合包芯線，包括碳鋼外皮和粉狀內(nèi)芯，所述粉狀內(nèi)芯中的元素組份及質(zhì)量百分比為Ca15～25％，Si35～44.5％，Ba1.6～3％，稀土金屬3.1～5％、Zr2.1～3.5％，B0.3～0.7％，Ti1.2～1.8％，Al0.8～1.2％，V0.3～0.7％，Ta0.8～1.2％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，利用包芯線加入Ti、Ta、Al和稀土金屬等微合金元素，可細(xì)化鋼材的晶粒，提高鋼材力學(xué)性能，尤其是大幅提高鋼材的抗腐蝕性能。文檔編號(hào)C21C7/00GK101805815SQ20101014030公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2010年3月31日優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日發(fā)明者李志遠(yuǎn),樊興龍申請(qǐng)人:湖北猴王焊材有限公司