本發明專利技術公開了螢石?鎂粒包芯線及應用和大線能量焊接用鋼生產工藝，包芯線包括外層和包芯；外層為低碳鋼，厚度為0.5～1.0mm；包芯為緩釋鈍化鎂粒，包芯包括緩釋劑及鈍化鎂粒，緩釋劑為螢石，緩釋劑占包芯含量的5～90%，鈍化鎂粒占包芯含量的10～95%。本發明專利技術的包芯線在制備大線能量焊接用鋼中的應用。本發明專利技術向鋼液喂入以螢石為緩釋劑的緩釋鈍化鎂粒包芯線，Mg的吸收率穩定，Mg的作用和利用率高，夾雜物分散、豐富，含Mg的夾雜物達到80%以上。采用本發明專利技術，具有控制簡單，生產成本低，可工業化大生產大線能量焊接用鋼。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于低合金鋼制造
，具體涉及螢石-鎂粒包芯線及應用和大線能量焊接用鋼生產工藝。
技術介紹
鋼板被廣泛用于諸如建筑、橋梁、壓力容器、儲罐、管線和船舶等基礎建設和大型建筑中。建筑構件的大型化和高層化發展趨勢要求鋼板的厚度增加，同時具有更高的綜合性能，包括更高的力學性能、高效的加工性能以及優良的抗腐蝕性能和抗疲勞破壞性能等。但是，隨著鋼板強度的提高，其沖擊韌度和焊接性能顯著下降，焊接裂紋敏感性增加。為了提高工程結構的焊接效率，行業內相繼采用大線能量焊接技術，隨之帶來的問題就是焊接熱影響區的強度、韌性隨焊接線能量的提高而大幅下降。焊接熱影響區（HAZ）出現嚴重的晶粒粗化、局部軟化和脆化，綜合表現為熱影響區的韌性大幅度降低，威脅著工程結構的使用安全性。因此，防止焊接過程熱影響區性能的惡化是開發大線能量焊接用鋼的關鍵。研究表明，焊接時晶粒粗化是鋼板韌性低的主要原因，解決的最有效方法是細化奧氏體晶粒。氧化物冶金技術利用鋼中的細小氧化物，通過促進晶內鐵素體形核明顯改善焊接熱影響區的組織，成為解決大線能量焊接用鋼技術難題的最有效技術途徑。同時鋼的微合金化處理，生成細小、彌散、高熔點氧化物和碳、氮化物質點，在晶界沉淀析出，抑制晶粒長大，可細化焊接熱影響區晶粒，改善鋼的強度與韌性，從而大幅度提高大線能量焊接性能。近年來，上述研究的前沿是采用Mg作為鋼的微合金化元素之一。金屬鎂是較為活潑的元素，其沸點為1107℃，在煉鋼過程中由于鋼液溫度較高，其蒸汽壓高達2.0×106Pa，因此鎂在鋼液中添加易發生蒸發損失和氧化損失，添加不當會發生強烈的氧化反應，在鋼水中產生強烈的飛濺，易產生安全問題，同時也難于做到鋼中Mg的精確控制。歐洲專利EP1052303A2“大線能量焊接時具有優良低溫韌性低合金高強鋼”介紹了采用Ti-Mg復合的方法可以在試驗鋼中獲得細小的氧化物粒子，但是該試驗方法僅適用于實驗室真空冶煉爐冶煉。中國專利CN 103938065 A“一種大線能量焊接用鋼中復合添加鎂鈦的方法”采用在中間包喂Mg-Y-Ni合金絲的方法提高鋼液中的Mg濃度，加Mg的同時不可避免的帶入其它元素，難于實現Mg含量的單獨調節。中國專利CN 101724774 A “可大線能量焊接厚鋼板制造過程中添加鎂的方法”，中國專利CN 102191356 A“大線能量焊接用厚鋼板的夾雜物控制方法”中介紹了通過在鑄模底部均勻鋪墊Ni-Mg合金的方法獲得鋼中穩定的Mg收得率，但是該方法適合于小規格真空冶煉爐冶煉，無法實現轉爐-連鑄工業化大生產，且加Mg的同時也不可避免的帶入其它元素，難于實現Mg含量、加Mg時機的調節。中國專利CN 203048979 U“一種用于煉鋼脫硫的實心金屬鎂合金包芯線”，盡管其方法用于煉鋼脫硫，而不用于大線能量焊接用鋼的微合金化，其實心金屬鎂合金包芯線的芯部是鎂合金，喂入鋼液時同樣會帶入其他金屬元素，不能完全實現Mg的單獨控制。且其含Mg93.6%，向鋼液喂入此包芯線時，不能實現阻燃。該包芯線喂入鋼液結束時，包芯線被鋼液熔斷，紅熱的包芯端部會繼續強烈氧化，一直將整盤包芯線燒毀，而無法用于實際生產。實現大線能量焊接用鋼性能的要求，需要控制鋼的夾雜物結構，使其細小、分散、豐富，從而最大化的誘導奧氏體晶內鐵素體的形核、抑制奧氏體晶粒長大，充分細化熱影響區組織，大幅度提高鋼的低溫沖擊韌性，這是以鋼的微合金化精準控制為前提，Mg是其中最重要的一種微合金元素，提供一種可靠的向鋼液添加Mg的方法，才能實現Mg的單獨、時時、精準控制，才能實現上述目標。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供螢石-鎂粒包芯線及應用和大線能量焊接用鋼生產工藝。該包芯線加入鋼液后不產生氣體、不與鋼液發生強烈反應，對鋼質量沒有不良影響；該方法在LF精煉工序向鋼液加入Mg時可避免帶入其它金屬元素，能準確控制加Mg量和加Mg時機，實現Al、Ti、Mg等多元素微合金化順序的精準控制，喂線過程鋼液沸騰適度，鋼包包沿無殘鋼殘渣。本專利技術的目的在于提供用于螢石-鎂粒包芯線，所述包芯線包括外層和包芯；所述外層為低碳鋼，厚度為0.5～1.0mm；所述包芯為緩釋鈍化鎂粒，包芯包括緩釋劑及鈍化鎂粒，所述緩釋劑為螢石，所述緩釋劑占包芯含量的5～90%，鈍化鎂粒占包芯含量的10～95%。本專利技術所述緩釋劑螢石的化學組成及質量百分數范圍如下：CaF2≥85%,SiO2≤5%,CaO≤5%,S≤0.2%,H2O≤0.5%,余量為其他不可避免的雜質。本專利技術所述鈍化鎂粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的質量比例≥3%。本專利技術所述鈍化鎂粒含鎂90～96%，其余為鈍化劑和不可避免的雜質。本專利技術所述包芯線直徑為10～15mm，包芯緩釋鈍化鎂粒堆密度1.1～1.5g/cm3。本專利技術的另一目的在于提供上述的一種螢石緩釋劑包芯線在制備大線能量焊接用鋼中的應用。本專利技術還提供一種大線能量焊接用鋼的生產工藝，該生產工藝包括：將上述的螢石-鎂粒包芯線喂入待鎂合金化的鋼水中進行鎂微合金化。本專利技術所述大線能量焊接用鋼生產工藝包括轉爐煉鋼、LF精煉以及連鑄工序；所述LF精煉工序進行Ti微合金化，同時根據Al目標值對Al調整并Ca處理，然后進行Mg微合金化。本專利技術所述LF精煉工序，精煉時間≥35min，喂Ti線后凈吹氬時間≥5min，凈吹時避免鋼水液面裸露；進站鋼水溫度，第一爐1580～1590℃，連澆爐1575～1585℃；進站后鋁線喂入量1.5-2.5m/t鋼，加石灰、螢石，降電極化渣，加鋁粉造白渣；鈣處理前鋼水：S≤0.010%，Als=250～350ppm，T=1580～1590℃；鈣處理采用Ca-Si線，Ca-Si線喂入量1.5-2.5m/t鋼；鈣處理后鋼水Als=150～300ppm，Ca=25～40ppm，然后喂入螢石緩釋劑包芯線，喂絲速度2.5-3.5m/s，喂入量1.5-2.5m/t鋼，出站溫度1570～1580℃。本專利技術所述轉爐煉鋼工序，煉鋼所用鐵水[P]≤0.090%，[S]≤0.045%；終點目標[C]=0.04～0.06%、[P]≤0.015%、[S]≤0.030%、[O]=500～800ppm，出鋼溫度1660～1690℃，出鋼過程中加入鉬鐵、錳鐵、硅鐵、鈮鐵、鋁鐵進行微合金化，并用Al終脫氧；所述連鑄工序，二冷采用弱冷卻，矯直溫度≥900℃，中間包使用無碳覆蓋劑，中間包適宜過熱度15～35℃；開澆正常后，拉速控制在0.90～1.10m/min之間。本專利技術的設計思路：本專利技術大線能量焊接用鋼冶煉流程工藝為轉爐煉鋼、LF精煉、連鑄。脫氧劑種類和微合金元素為：Mo、Mn、Si、Nb、Al、Ca、Ti、Mg。轉爐出鋼過程加入Mo、Mn、Si、Nb，并用Al終脫氧，LF精煉工序進行Ti微合金化，同時根據Al目標值對Al調整并Ca處理，然后進行Mg微合金化。本專利技術采用Al終脫氧，進行Mo、Nb、Ti、Mg微合金化，形成彌散、豐富、細小的高熔點氧化物，促進奧氏體晶內針狀鐵素體的生成。另一方面，一定含量的Mo、Nb，在細化晶粒提高鋼的強韌性的同時，抑制晶界先共析鐵素體的形成。此外部分細小的夾雜物粒子及碳、氮化物釘扎奧氏體晶界，幾方面共同作用充分細化了熱影響區晶粒，明顯提高了鋼的強韌性本文檔來自技高網...
【技術保護點】
螢石?鎂粒包芯線，其特征在于，所述包芯線包括外層和包芯；所述外層為低碳鋼，厚度為0.5～1.0mm；所述包芯為緩釋鈍化鎂粒，包芯包括緩釋劑及鈍化鎂粒，所述緩釋劑為螢石，所述緩釋劑占包芯含量的5～90%，鈍化鎂粒占包芯含量的10～95%。
【技術特征摘要】
1. 螢石-鎂粒包芯線，其特征在于，所述包芯線包括外層和包芯；所述外層為低碳鋼，厚度為0.5～1.0mm；所述包芯為緩釋鈍化鎂粒，包芯包括緩釋劑及鈍化鎂粒，所述緩釋劑為螢石，所述緩釋劑占包芯含量的5～90%，鈍化鎂粒占包芯含量的10～95%。2. 根據權利要求1所述的螢石-鎂粒包芯線，其特征在于，所述緩釋劑螢石的化學組成及質量百分數范圍如下：CaF2≥85%,SiO2≤5%,CaO≤5%,S≤0.2%,H2O≤0.5%,余量為其他不可避免的雜質。3. 根據權利要求1或2所述的螢石-鎂粒包芯線，其特征在于，所述鈍化鎂粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的質量比例≥3%。4. 根據權利要求1或2所述的螢石-鎂粒包芯線，其特征在于，所述鈍化鎂粒含鎂90～96%，其余為鈍化劑和不可避免的雜質。5. 根據權利要求1或2所述的螢石-鎂粒包芯線，其特征在于，所述包芯線直徑為10～15mm，包芯緩釋鈍化鎂粒堆密度1.1～1.5g/cm3。6. 基于權利要求1-5任意一項所述的螢石-鎂粒包芯線在制備大線能量焊接用鋼中的應用。7.一種大線能量焊接用鋼的生產工藝，其特征在于，該生產工藝包括：將權利要求1-5中任意一項所述的螢石-鎂粒包芯線喂入待鎂合金化的鋼水中進行鎂微合金化。8. 根據權利要求7所述的一種大線能量焊接用鋼的生產工藝，其特征在于，所述大線能量焊接用鋼生產工藝包括轉爐煉鋼、LF精煉以及連鑄工序；所述LF精煉工序進行Ti微合金化，同時...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張彩軍，韓毅華，王碩明，孫立根，朱立光，劉增勛，王雁，
申請(專利權)人：華北理工大學，
類型：發明
國別省市：河北;13
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