[发明专利]提高钢材耐腐蚀性的微合金化复合包芯线

说明书

技术领域

本发明涉及一种包芯线，尤其是涉及一种提高钢材耐腐蚀性的微合金化 复合包芯线。

背景技术

钢铁的锈蚀实际上是一种氧化反应，当钢铁氧化后，钢表面就形成的红 褐色的氧化铁。然而不幸的是：普通钢表面在形成的氧化铁后，锈蚀并没停止， 依然会继续氧化，使锈蚀不断扩大，最终造成物件的毁损。而在海水或潮湿， 高热环境气候下，普通碳钢的锈蚀会加速进行，最终形成孔洞。虽然利用油漆 或耐氧化的金属(例如，锌，镍和铬)进行电镀可以保护钢铁表面，但是， 这种保护仅是一种外在薄膜的保护，不能维持很长时间，如果保护层被破坏， 下面的钢材又开始锈蚀。

当然采用不锈钢和双相不锈钢防锈蚀，物件可以维持很长时间不锈蚀。 但采用不锈钢防锈蚀，其成本是惊人的。为了节约我国的贵重资源，为国家 重点工程降低成本，冶炼出具有高耐腐蚀性能且成本低廉的新型耐海水腐蚀 的钢种已经迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低成本、提高钢材耐腐蚀性能的微合金化复 合包芯线，主要解决现有普通高强度钢不耐腐蚀、使用不锈钢和双相不锈钢 防锈蚀成本高等技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：该微合金 化复合包芯线包括碳钢外皮和粉状内芯，所述粉状内芯中的元素组份及质量 百分比为：Ca：15～25％，Si：35～44.5％，Ba：1.6～3％，稀土金属：3.1～5％、Zr： 2.1～3.5％，B：0.3～0.7％，Ti：1.2～1.8％，Al：0.8～1.2％，V：0.3～0.7％，Ta： 0.8～1.2％，余量为铁和不可避免的杂质。

作为优选，所述粉状内芯中的元素组份及质量百分比为：Ca：22％，Si：38％， Ba：2.7％，稀土金属：4.5％、Zr：2.9％，B：0.4％，Ti：1.7％，Al：1.0％，V： 0.5％，Ta：1.0％，余量为铁和不可避免的杂质。

在本发明包芯线中，Ca是强脱氧剂，进入钢液后成为气态，在上浮过程 中与氧作用生成Ca的氧化物。将包芯线中的Ca的含量控制在15～25％内，能 改善钢液的流动性能和净化钢液的纯洁度。而Ba是活性元素，可降低钢水中 夹杂物含量、增加了钢水的流动，使钢水更加均匀。复合使用Ca、Ba脱氧， 其产物可形成多元互溶体，降低脱氧产物的活度和熔点。Ba可以起到促进Ca 的作用，有利于脱氧进行，使钢液净化效果更好，有利于钢中夹杂物聚集上 浮。

包芯线中Si的含量控制在35～44.5％内，具有良好的脱氧效果，同时还 可增强钢材的延展性，提高钢材的耐腐蚀性能。

包芯线中0.3～0.7％的V(钒)可细化组织晶粒，提高强度和韧性。并且 钒与碳形成的钒碳化物，在高温高压下可提高抗钢材的耐氢腐蚀能力。

稀土金属又称稀土元素，是元素周期表IIIB族中钪、钇、镧系17种元素 的总称，包芯线中的稀土金属可提高钢的韧塑性特别是横向冲击韧性，改善 钢材的各向异性；并且稀土还能净化和强化晶界，阻碍晶间裂纹的形成和扩 展，有利于改善塑性尤其是高温塑性；此外，稀土也能促进铁素体中的碳(氮) 化物析出，改变渗碳体的组成和结构并使碳化物球化、细化和均匀分布，因 此一定程度上提高了钢材的耐腐蚀性能。

此外在包芯线中，Zr可以降低N的有害作用，在钢中形成氮化物，并且 具有明显的变质作用，当钢水中的夹杂物MnS依附在Zr、Ti、Al的复合氧化 物上成核并生长后、可以进一步细化晶粒，抑制奥氏体晶粒的长大，提高钢 材的力学性能，并可提高钢材的抗裂纹扩展能力。

微量的B可以强化晶界，起到细化晶粒作用。并且和一定比例的Ti、稀 土金属相互作用，对钢材起到了很强的细化晶粒作用。

Ta(钽)有非常出色的化学性质，当与Ti、稀土金属配合后加入钢水中， 可显著提高钢的耐高热腐蚀的能力。

Al通常作为脱氧剂，但Al与Ta、Si合用，可赋予钢材抗高温氧化性能 及抗硫化氢气体的腐蚀的能力。