专利名称：：提高钢材耐腐蚀性的微合金化复合包芯线的制作方法
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:1525%,Si3544.5%,Ba1.63%，稀土金属3·15%、Zr:2·13.5%，B0.30.7%,Ti1.21.8%，Al0.81.2%，V:0.30.7%，Ta0.81.2%，余量为铁禾口不可避免的杂质。作为优选，所述粉状内芯中的元素组份及质量百分比为Ca22%,Si38%,Ba2.7%，稀土金属4.5%,Zr2.9%,B0.4%,Ti1.7%,A11.0%,V0.5%,Ta1.0%,^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1525%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，使钢水更加均勻。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3544.5%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0.30.7%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；此夕卜，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、细化和均勻分布，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，&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&、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。综上所述，本发明通过对化学成分进行合理的设计，利用包芯线加入Ti、Ta、Al和稀土金属等微合金元素，可细化钢材的晶粒，提高钢材力学性能，尤其是大幅提高钢材的抗腐蚀性能(同样条件下钢材抗腐蚀能力提高50%)。这样既解决了钢材在海水介质及潮湿，高热环境气候下不耐腐蚀的技术问题；同时还可以减少了钢材中合金元素用量，降低了钢材制造的成本，为国家节约了大量贵重资源。具体实施例方式以下结合实施方式对本发明进一步的详细描述实施例1包芯线粉状内芯的粒度为11.5毫米，由碳钢外皮将其粉状内芯包制成直径13毫米的包芯线。其中碳钢外皮采用厚度为0.30.4毫米的08A2钢带，所述粉状内芯中的元素组份及质量百分比为Ca15%,Si44.5%,Ba:3%，稀土金属4%、Zr2.1%,B0.3%,Ti1.2%,Al1.2%,V0.7%,Ta:0.8%，余量为铁和不可避免的杂质。实施例2包芯线粉状内芯的粒度为11.5毫米，由碳钢外皮将其粉状内芯包制成直径13毫米的包芯线。其中碳钢外皮采用厚度为0.30.4毫米的低碳钢钢带，所述粉状内芯中的元素组份及质量百分比为Ca:25%,Si:35%，Ba:1.6%，稀土金属3.l%,Zr3.5%,B:0.7%,Ti:1.8%,Al:0·8%,V:0·3%,Ta:1·2%，余量为铁和不可避免的杂质。实施例3包芯线粉状内芯的粒度为11.5毫米，由碳钢外皮将其粉状内芯包制成直径13毫米的包芯线。其中碳钢外皮采用厚度为0.30.4毫米的08Α2钢带，所述粉状内芯中的元素组份及质量百分比为Ca20%,Si40%,Ba2.1%，稀土金属5%、&2.5%,B0.6%,Ti:1.6%,A11.2%,V0.6%,Ta1.1%，余量为铁和不可避免的杂质。实施例4包芯线粉状内芯的粒度为11.5毫米，由碳钢外皮将其粉状内芯包制成直径13毫米的包芯线。其中碳钢外皮采用厚度为0.30.4毫米的08A2钢带，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%、Zr2.9%,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。为了进一步验证本发明的效果，发明人将实施例4得到的包芯线用于船用钢板的连铸冶炼，炉外精炼时，按每吨钢水加入2千克粉状内芯的量喂入包芯线，对包芯线加入前后钢板的化学成分和各项性能进行分析。(包芯线加入前得到的钢板为试样Α，包芯线加入后得到的钢板为试样B)。一.包芯线加入前后钢材化学成分的变化，其检测结果如表1所示表1钢板主要化学成分检测—I化学成分％钢种下IMnSiICr|Mo|Al|CaZr稀土|TaS|P试样A—0.080.45'0.351.150.30.50.0030.002一一0.0250.025试样B0.060.440.391.20.30.50.0030.0040.0070.0020.020.02从表1可以看出，本发明包芯线加入后，钢中的C、P、S等害物质略有下降，而钢中Ta和稀土元素的增加则有利于提高钢的综合性能。二.对加入包芯线前后得到的钢板进行力学性能测试，其结果如表2所示表2钢板力学性能对比试验钢种厚度臓_拉伸实验_冷弯屈服强度MPa抗拉强度MPa伸长率％120°C，B=3a<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表2可以看出，本发明包芯线加入钢水中后，钢的屈服强度和抗拉强度得进一步提尚。三.室内人工海水侵泡试验，试验结果如表3所示表3钢板室内腐蚀对比试验<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表3可以看出，本发明包芯线加入钢水中后，钢的耐腐蚀性能得以大幅提高。四.钢板的实海挂片腐蚀试验将试样A和试样B的船体钢板，加工成腐蚀试样，在三亚南海海域进行了实海挂片腐蚀试验。此处海水平均温度23.6°C，盐度32%，值8.2左右，平均气温25.40C，相对湿度71%，年日照时数2.563小时。实海挂片试验方法符合国家标准5776-86(金属材料表面海水常规暴露腐蚀试验方法。试验分别在全浸、飞溅条件下进行，每种条件下各有3个试样，试验周期为半年、1年、2年。试验后去掉试样上的腐蚀产物，测量失重和局部腐蚀深度，比较其平均腐蚀率和点蚀深度。试验结果表明试样B在2种试验条件下均表现出优良的耐海水腐蚀性能，没有明显的腐蚀特征和特殊的腐蚀现象。试样B和试样A在实海飞溅区暴露条件下，其耐蚀性具有了明显的差异。试样B的平均腐蚀率，平均点蚀深度和最大点蚀深度均明显低于试样A，说明其耐蚀性，尤其是耐坑点腐蚀性能明显优于试样A。权利要求一种提高钢材耐腐蚀性的微合金化复合包芯线，包括碳钢外皮和粉状内芯，其特征是所述粉状内芯中的元素组份及质量百分比为Ca15～25％，Si35～44.5％，Ba1.6～3％，稀土金属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％，余量为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的提高钢材耐腐蚀性的微合金化复合包芯线，其特征是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%、Zr2.9%,B0.4%,Ti1.7%,Al1.0%,V0.5%,Ta1.0%，余量为铁和不可避免的杂质。全文摘要一种提高钢材耐腐蚀性的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Ca15～25％，Si35～44.5％，Ba1.6～3％，稀土金属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％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明通过对化学成分进行合理的设计，利用包芯线加入Ti、Ta、Al和稀土金属等微合金元素，可细化钢材的晶粒，提高钢材力学性能，尤其是大幅提高钢材的抗腐蚀性能。文档编号C21C7/00GK101805815SQ20101014030公开日2010年8月18日申请日期2010年3月31日优先权日2010年3月31日发明者李志远,樊兴龙申请人:湖北猴王焊材有限公司