本发明专利技术公开了萤石‑镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺，包芯线包括外层和包芯；外层为低碳钢，厚度为0.5～1.0mm；包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，缓释剂为萤石，缓释剂占包芯含量的5～90%，钝化镁粒占包芯含量的10～95%。本发明专利技术的包芯线在制备大线能量焊接用钢中的应用。本发明专利技术向钢液喂入以萤石为缓释剂的缓释钝化镁粒包芯线，Mg的吸收率稳定，Mg的作用和利用率高，夹杂物分散、丰富，含Mg的夹杂物达到80%以上。采用本发明专利技术，具有控制简单，生产成本低，可工业化大生产大线能量焊接用钢。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低合金钢制造
，具体涉及萤石-镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺。
技术介绍
钢板被广泛用于诸如建筑、桥梁、压力容器、储罐、管线和船舶等基础建设和大型建筑中。建筑构件的大型化和高层化发展趋势要求钢板的厚度增加，同时具有更高的综合性能，包括更高的力学性能、高效的加工性能以及优良的抗腐蚀性能和抗疲劳破坏性能等。但是，随着钢板强度的提高，其冲击韧度和焊接性能显著下降，焊接裂纹敏感性增加。为了提高工程结构的焊接效率，行业内相继采用大线能量焊接技术，随之带来的问题就是焊接热影响区的强度、韧性随焊接线能量的提高而大幅下降。焊接热影响区（HAZ）出现严重的晶粒粗化、局部软化和脆化，综合表现为热影响区的韧性大幅度降低，威胁着工程结构的使用安全性。因此，防止焊接过程热影响区性能的恶化是开发大线能量焊接用钢的关键。研究表明，焊接时晶粒粗化是钢板韧性低的主要原因，解决的最有效方法是细化奥氏体晶粒。氧化物冶金技术利用钢中的细小氧化物，通过促进晶内铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织，成为解决大线能量焊接用钢技术难题的最有效技术途径。同时钢的微合金化处理，生成细小、弥散、高熔点氧化物和碳、氮化物质点，在晶界沉淀析出，抑制晶粒长大，可细化焊接热影响区晶粒，改善钢的强度与韧性，从而大幅度提高大线能量焊接性能。近年来，上述研究的前沿是采用Mg作为钢的微合金化元素之一。金属镁是较为活泼的元素，其沸点为1107℃，在炼钢过程中由于钢液温度较高，其蒸汽压高达2.0×106Pa，因此镁在钢液中添加易发生蒸发损失和氧化损失，添加不当会发生强烈的氧化反应，在钢水中产生强烈的飞溅，易产生安全问题，同时也难于做到钢中Mg的精确控制。欧洲专利EP1052303A2“大线能量焊接时具有优良低温韧性低合金高强钢”介绍了采用Ti-Mg复合的方法可以在试验钢中获得细小的氧化物粒子，但是该试验方法仅适用于实验室真空冶炼炉冶炼。中国专利CN 103938065 A“一种大线能量焊接用钢中复合添加镁钛的方法”采用在中间包喂Mg-Y-Ni合金丝的方法提高钢液中的Mg浓度，加Mg的同时不可避免的带入其它元素，难于实现Mg含量的单独调节。中国专利CN 101724774 A “可大线能量焊接厚钢板制造过程中添加镁的方法”，中国专利CN 102191356 A“大线能量焊接用厚钢板的夹杂物控制方法”中介绍了通过在铸模底部均匀铺垫Ni-Mg合金的方法获得钢中稳定的Mg收得率，但是该方法适合于小规格真空冶炼炉冶炼，无法实现转炉-连铸工业化大生产，且加Mg的同时也不可避免的带入其它元素，难于实现Mg含量、加Mg时机的调节。中国专利CN 203048979 U“一种用于炼钢脱硫的实心金属镁合金包芯线”，尽管其方法用于炼钢脱硫，而不用于大线能量焊接用钢的微合金化，其实心金属镁合金包芯线的芯部是镁合金，喂入钢液时同样会带入其他金属元素，不能完全实现Mg的单独控制。且其含Mg93.6%，向钢液喂入此包芯线时，不能实现阻燃。该包芯线喂入钢液结束时，包芯线被钢液熔断，红热的包芯端部会继续强烈氧化，一直将整盘包芯线烧毁，而无法用于实际生产。实现大线能量焊接用钢性能的要求，需要控制钢的夹杂物结构，使其细小、分散、丰富，从而最大化的诱导奥氏体晶内铁素体的形核、抑制奥氏体晶粒长大，充分细化热影响区组织，大幅度提高钢的低温冲击韧性，这是以钢的微合金化精准控制为前提，Mg是其中最重要的一种微合金元素，提供一种可靠的向钢液添加Mg的方法，才能实现Mg的单独、时时、精准控制，才能实现上述目标。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供萤石-镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺。该包芯线加入钢液后不产生气体、不与钢液发生强烈反应，对钢质量没有不良影响；该方法在LF精炼工序向钢液加入Mg时可避免带入其它金属元素，能准确控制加Mg量和加Mg时机，实现Al、Ti、Mg等多元素微合金化顺序的精准控制，喂线过程钢液沸腾适度，钢包包沿无残钢残渣。本专利技术的目的在于提供用于萤石-镁粒包芯线，所述包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢，厚度为0.5～1.0mm；所述包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，所述缓释剂为萤石，所述缓释剂占包芯含量的5～90%，钝化镁粒占包芯含量的10～95%。本专利技术所述缓释剂萤石的化学组成及质量百分数范围如下：CaF2≥85%,SiO2≤5%,CaO≤5%,S≤0.2%,H2O≤0.5%,余量为其他不可避免的杂质。本专利技术所述钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的质量比例≥3%。本专利技术所述钝化镁粒含镁90～96%，其余为钝化剂和不可避免的杂质。本专利技术所述包芯线直径为10～15mm，包芯缓释钝化镁粒堆密度1.1～1.5g/cm3。本专利技术的另一目的在于提供上述的一种萤石缓释剂包芯线在制备大线能量焊接用钢中的应用。本专利技术还提供一种大线能量焊接用钢的生产工艺，该生产工艺包括：将上述的萤石-镁粒包芯线喂入待镁合金化的钢水中进行镁微合金化。本专利技术所述大线能量焊接用钢生产工艺包括转炉炼钢、LF精炼以及连铸工序；所述LF精炼工序进行Ti微合金化，同时根据Al目标值对Al调整并Ca处理，然后进行Mg微合金化。本专利技术所述LF精炼工序，精炼时间≥35min，喂Ti线后净吹氩时间≥5min，净吹时避免钢水液面裸露；进站钢水温度，第一炉1580～1590℃，连浇炉1575～1585℃；进站后铝线喂入量1.5-2.5m/t钢，加石灰、萤石，降电极化渣，加铝粉造白渣；钙处理前钢水：S≤0.010%，Als=250～350ppm，T=1580～1590℃；钙处理采用Ca-Si线，Ca-Si线喂入量1.5-2.5m/t钢；钙处理后钢水Als=150～300ppm，Ca=25～40ppm，然后喂入萤石缓释剂包芯线，喂丝速度2.5-3.5m/s，喂入量1.5-2.5m/t钢，出站温度1570～1580℃。本专利技术所述转炉炼钢工序，炼钢所用铁水[P]≤0.090%，[S]≤0.045%；终点目标[C]=0.04～0.06%、[P]≤0.015%、[S]≤0.030%、[O]=500～800ppm，出钢温度1660～1690℃，出钢过程中加入钼铁、锰铁、硅铁、铌铁、铝铁进行微合金化，并用Al终脱氧；所述连铸工序，二冷采用弱冷却，矫直温度≥900℃，中间包使用无碳覆盖剂，中间包适宜过热度15～35℃；开浇正常后，拉速控制在0.90～1.10m/min之间。本专利技术的设计思路：本专利技术大线能量焊接用钢冶炼流程工艺为转炉炼钢、LF精炼、连铸。脱氧剂种类和微合金元素为：Mo、Mn、Si、Nb、Al、Ca、Ti、Mg。转炉出钢过程加入Mo、Mn、Si、Nb，并用Al终脱氧，LF精炼工序进行Ti微合金化，同时根据Al目标值对Al调整并Ca处理，然后进行Mg微合金化。本专利技术采用Al终脱氧，进行Mo、Nb、Ti、Mg微合金化，形成弥散、丰富、细小的高熔点氧化物，促进奥氏体晶内针状铁素体的生成。另一方面，一定含量的Mo、Nb，在细化晶粒提高钢的强韧性的同时，抑制晶界先共析铁素体的形成。此外部分细小的夹杂物粒子及碳、氮化物钉扎奥氏体晶界，几方面共同作用充分细化了热影响区晶粒，明显提高了钢的强韧性本文档来自技高网...
【技术保护点】
萤石‑镁粒包芯线，其特征在于，所述包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢，厚度为0.5～1.0mm；所述包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，所述缓释剂为萤石，所述缓释剂占包芯含量的5～90%，钝化镁粒占包芯含量的10～95%。
【技术特征摘要】
1. 萤石-镁粒包芯线，其特征在于，所述包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢，厚度为0.5～1.0mm；所述包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，所述缓释剂为萤石，所述缓释剂占包芯含量的5～90%，钝化镁粒占包芯含量的10～95%。2. 根据权利要求1所述的萤石-镁粒包芯线，其特征在于，所述缓释剂萤石的化学组成及质量百分数范围如下：CaF2≥85%,SiO2≤5%,CaO≤5%,S≤0.2%,H2O≤0.5%,余量为其他不可避免的杂质。3. 根据权利要求1或2所述的萤石-镁粒包芯线，其特征在于，所述钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的质量比例≥3%。4. 根据权利要求1或2所述的萤石-镁粒包芯线，其特征在于，所述钝化镁粒含镁90～96%，其余为钝化剂和不可避免的杂质。5. 根据权利要求1或2所述的萤石-镁粒包芯线，其特征在于，所述包芯线直径为10～15mm，包芯缓释钝化镁粒堆密度1.1～1.5g/cm3。6. 基于权利要求1-5任意一项所述的萤石-镁粒包芯线在制备大线能量焊接用钢中的应用。7.一种大线能量焊接用钢的生产工艺，其特征在于，该生产工艺包括：将权利要求1-5中任意一项所述的萤石-镁粒包芯线喂入待镁合金化的钢水中进行镁微合金化。8. 根据权利要求7所述的一种大线能量焊接用钢的生产工艺，其特征在于，所述大线能量焊接用钢生产工艺包括转炉炼钢、LF精炼以及连铸工序；所述LF精炼工序进行Ti微合金化，同时...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彩军，韩毅华，王硕明，孙立根，朱立光，刘增勋，王雁，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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