[发明专利]新型耐候钢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，尤其是涉及一种新型耐候钢微合金化复合包芯线。

背景技术

随着我国经济建设的迅速发展，各行各业都需要大量的低合金高强度钢。但由是我国地域广阔，气候条件差异较大，铁道、车辆、桥梁、塔架、管线等长期暴露在大气中使用的钢结构特别容易腐蚀。由于腐蚀的原因，每年我国有10-20％的钢铁结构成为废弃物，因此给社会带来巨大的经济损失。虽然目前业内开发了一系列的耐腐蚀钢，如09CuPCrNi耐候钢等。然而现有的耐候钢一般具有耐腐蚀性能有限、含Cu高(Cu元素太高，热加工时容易产生热脆，并可能影响钢的焊接性能)、成本高的诸多技术问题，因此难以适应经济建设的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型耐候钢微合金化复合包芯线，用于解决现有的耐候钢含Cu高，耐腐蚀性能有限、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：

该包芯线包括钢外皮和粉状内芯，所述粉状内芯由下列化学成分按所述质量百分比制成：Ca：15～20％，Mg：0.5～0.7％，Si：35～44.5％，Ba：1.0～1.5％，稀土金属：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：20％，Mg：0.5％，Si：38％，Ba：1.2％，稀土金属：1.9％，Zr：3.2％，Ti：1.6％，B：0.5％，Mo：0.9％，Mn：0.5％，Nb：0.9％，V：0.6％，余量为铁和不可避免的杂质。

利用复合包芯线将某些合金元素喂入钢水中形成高熔点、使钢的晶体细化对钢材起到强化作用，特别是结构钢大线能量焊接时粗晶区任然有较高的韧性，使长期暴露在大气中使用的钢结构具有良好的耐大气腐蚀性能。本发明对钢材性能的改善作用明显，可显著提高钢材强度。本发明加入钢水中，可以大大提高合金元素的收得率，提高贵重金属成分的利用率，降低了钢材制造的成本。

本发明包芯线中Ca改善夹杂物的形态和分布净化钢液的纯洁度，提高钢的品质。将包芯线中的Ca的含量控制在Ca.18～28％内，能改善钢液的流动性能和钢的质量。

Si提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。并且Si与Ca起着联合脱氧作用，可从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧，包芯线中Si的含量控制在Si35～44.5％内，具有良好的脱氧效果，同时还可提高钢耐腐蚀性能。

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。

复合使用Ca、Ba脱氧，反应产物为低熔点的复合氧化物，有利于钢中夹杂物聚集上浮。并且能降低脱氧产物的活度和熔点，有利于脱氧进行，使钢液净化效果更好。

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，包芯线中的稀土元素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，稀土还能促进铁素体中Nb、Ti、V等的碳(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，因此大大提高了钢材的耐大气腐蚀性能。

V(钒)可细化组织晶粒，提高强度和韧性。并且V与C形成的碳化物，在高温高压下可提高抗钢材的耐氢腐蚀能力。

Mo(钼)能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，Mo和Si等元素结合，有提高钢抗腐蚀性和抗氧化的作用。

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。

Nb(铌)具有细化晶粒的作用，显著抑制奥氏体的再结晶，提高再结晶温度，防止晶间腐蚀现象发生，提高低碳钢抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。

Zr(锆)可以降低N的有害作用，在钢中形成氮化物，可以细化晶粒，抑制奥氏体晶粒的长大，从而提高钢材的力学性能，特别是提高钢材的抗裂纹扩展能力。