CN106191373A - 保护渣‑镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺 - Google Patents

保护渣‑镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺 Download PDF

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CN106191373A CN201610533939.3A CN201610533939A CN106191373A CN 106191373 A CN106191373 A CN 106191373A CN 201610533939 A CN201610533939 A CN 201610533939A CN 106191373 A CN106191373 A CN 106191373A
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Abstract

本发明公开了保护渣‑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，缓释剂为连铸保护渣，缓释剂占包芯含量的5～90%，钝化镁粒占包芯含量的10～95%。本发明的包芯线在制备大线能量焊接用钢中的应用。本发明向钢液喂入以连铸保护渣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，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。

Description

保护渣-镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺
技术领域
本发明属于低合金钢制造技术领域，具体涉及保护渣-镁粒包芯线及应用和大线能量焊接用钢生产工艺。
背景技术
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 101724774A“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 102191356A“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CN203048979 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。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供保护渣-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。
本发明的目的在于提供保护渣-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，所述缓释剂为连铸保护渣，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%。
本发明所述缓释剂连铸保护渣的化学组成及质量百分数范围如下：CaO：28～34%，SiO2：38～42%，MgO：2～4%，Al2O3：4～10%，Na2O：8～14%，TFe≤2%，H2O≤0.5%，余量为其他不可避免的杂质。
本发明所述钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的质量比例≥3%。
本发明所述钝化镁粒含镁90～96%，其余为钝化剂和不可避免的杂质。
本发明所述包芯线直径为10～15mm，包芯缓释钝化镁粒堆密度0.6～1.2g/cm3。
本发明的另一目的在于提供保护渣-镁粒包芯线在制备大线能量焊接用钢中的应用。
本发明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：将上述的保护渣-镁粒包芯线喂入待镁合金化的钢水中进行镁微合金化。
本发明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。
本发明所述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，然后喂入连铸保护渣缓释剂包芯线，喂丝速度2.5-3.5m/s，喂入量1.5-2.5m/t钢，出站温度1570～1580℃。
本发明所述转炉炼钢工序，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。
本发明的设计思路：
本发明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。
本发明采用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。
本发明在LF精炼工序向钢包喂入以连铸保护渣为缓释剂的缓释钝化Mg粒包芯线，连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线含Mg量和喂入速度可根据钢包吨位，钢包上方自由空间大小由包芯线直径和缓释剂比例来调节，使镁在喂入钢液过程中的蒸发、氧化可控，避免喂入时钢水中产生过于强烈的飞溅造成生产安全问题。包芯线由于连铸保护渣缓释剂的加入降低了金属镁的气化速度和钢液沸腾强度，因此可以增加连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线的喂入速度和插入深度，提高了金属镁在钢水中吸收的时间，显著、稳定地提高了金属镁的吸收率。
本发明向钢液喂入以连铸保护渣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。以Al2O3为核心含有Ti2O3、MgO复合夹杂周围的基体相中，形成贫C、贫Mn的微区，提高铁素体相变温度，增大铁素体形核驱动力，促进铁素体晶粒形核。同时部分氧化物和碳、氮化物质点，在晶界沉淀析出，抑制晶粒长大和奥氏体晶界先共析铁素体形成，从而充分细化了HAZ组织，大幅度提高了HAZ低温韧性，达到工业化生产大线能量焊接用钢板的要求。
本发明向钢包钢液喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线结束时，由于包芯中钝化镁颗粒之间被连铸保护渣形成的缓释剂阻隔稀释，熔断的包芯线不会继续燃烧，从而实现有效阻燃。
本发明向钢包钢液喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线的方法，适用于实际生产，向钢包喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线结束后，钢包包沿无残钢残渣。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：1、连铸保护渣缓释剂加入钢液后不产生气体、不与钢液发生强烈反应，不对钢质量造成不良影响，在炼钢温度下熔化迅速，价位低，粒度≤80目的比例不小于3%。2、本发明使镁在喂入钢液过程中的蒸发、氧化可控，避免喂入时钢水中产生过于强烈的飞溅造成生产安全问题。3、包芯线由于连铸保护渣缓释剂的加入降低了金属镁的气化速度和钢液沸腾强度，增加了包芯线的喂入速度和插入深度，提高了金属镁在钢水中吸收的时间，显著、稳定地提高了金属镁的吸收率。4、本发明生产方法充分细化了HAZ组织，大幅度提高了HAZ低温韧性，达到工业化生产大线能量焊接用钢板的要求。本发明控制简单，生产成本低，可工业化大生产大线能量焊接用钢。
附图说明：
图1为实施例1大线能量焊接用钢热影响区200倍组织；
图2为实施例2大线能量焊接用钢热影响区200倍组织；
图3为实施例3大线能量焊接用钢热影响区200倍组织；
图4为实施例1大线能量焊接用钢铸态组织复合夹杂形貌图；
图5为实施例1大线能量焊接用钢铸态组织复合夹杂能谱图；
图6为实施例2大线能量焊接用钢铸态组织复合夹杂形貌图；
图7为实施例2大线能量焊接用钢铸态组织复合夹杂能谱图；
图8为实施例3大线能量焊接用钢铸态组织复合夹杂形貌图；
图9为实施例3大线能量焊接用钢铸态组织复合夹杂形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种保护渣-镁粒包芯线，直径为13mm，包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢08Al，厚度为1.0mm；包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，缓释剂为连铸保护渣，缓释剂占包芯含量的75%，钝化镁粒占包芯含量的25%。钝化镁粒含镁92%，其余为钝化剂和不可避免的杂质。
缓释剂连铸保护渣的化学组成及质量百分数范围如下：CaO：33.1%，SiO2：43.2%，MgO：2.4%，Al2O3：7.5%，Na2O：11.3%，TFe：1.5%，H2O：0.5%。余量为其他不可避免的杂质。
钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的比例为4%。
包芯缓释钝化镁粒堆密度1.0g/cm3。
应用保护渣-镁粒包芯线的大线能量焊接用钢的生产方法，具体如下：
冶炼大线能量焊接用钢过程为120t顶底复吹转炉-120tLF钢包炉精炼-连铸。
铁水条件：铁水[P]≤0.090%、[S]≤0.045%。
转炉：终点目标[C]=0.04～0.06%、[P]≤0.015%、[S]≤0.030%、[O]=500～800ppm，出钢温度1685℃，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。
LF：精炼时间40min，喂Ti线后净吹氩时间8min，净吹时避免钢水液面裸露。进站钢水温度，第一炉1585℃，连浇炉1580℃。进站后铝线喂入量2.0m/t钢，加石灰、萤石，降电极化渣，根据渣况加铝粉造白渣。钙处理前钢水：S≤0.010%，Als=280ppm，T=1585℃。钙处理采用Ca-Si线，Ca-Si线喂入量1.85m/t钢，钙处理后钢水Als=260ppm，Ca=32ppm。钙处理后喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线，喂丝速度3m/s，喂入量1.92m/t钢，出站温度1575℃。
连铸：二冷采用弱冷却，矫直温度920℃，中间包使用无碳覆盖剂，中间包适宜过热度20℃。开浇正常后，拉速控制在1.0m/min。
所得大线能焊接用钢的化学成分见表1，冲击性能见表2。
实施例2
一种保护渣-镁粒包芯线，直径为12mm，包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢08Al，厚度为1.0mm；包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，缓释剂为连铸保护渣，缓释剂占包芯含量的75%，钝化镁粒占包芯含量的25%。钝化镁粒含镁93%，其余为钝化剂和不可避免的杂质。
缓释剂连铸保护渣的化学组成及质量百分数范围如下：CaO：33%，SiO2：40%，MgO：3%，Al2O3：9%，Na2O:13%，TFe：1%，H2O：0.5%。余量为其他不可避免的杂质。
钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的比例为6%。
包芯缓释钝化镁粒堆密度1.2g/cm3。
应用保护渣-镁粒包芯线的大线能量焊接用钢的生产方法，具体如下：
冶炼大线能量焊接用钢过程为120t顶底复吹转炉-120tLF钢包炉精炼-连铸。
铁水条件：铁水[P]≤0.090%、[S]≤0.045%。
转炉：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。
LF：精炼时间45min，喂Ti线后净吹氩时间10min，净吹时避免钢水液面裸露。进站钢水温度，第一炉1580℃，连浇炉1575℃。进站后铝线喂入量1.5m/t钢，加石灰、萤石，降电极化渣，根据渣况加铝粉造白渣。钙处理前钢水：S≤0.010%，Als=250ppm，T=1580℃。钙处理采用Ca-Si线，Ca-Si线喂入量1.9m/t钢，钙处理后钢水Als=180ppm，Ca=34ppm。钙处理后喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线，喂丝速度3.1m/s，喂入量1.9m/t钢，出站温度1572℃。
连铸：二冷采用弱冷却，矫直温度905℃，中间包使用无碳覆盖剂，中间包适宜过热度22℃。开浇正常后，拉速控制在1.0m/min。
所得大线能焊接用钢的化学成分见表1，冲击性能见表2。
实施例3
一种保护渣-镁粒包芯线，直径为11mm，包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢08Al，厚度为1.0mm；包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，缓释剂为连铸保护渣，缓释剂占包芯含量的75%，钝化镁粒占包芯含量的25%。
缓释剂连铸保护渣的化学组成及质量百分数范围如下：CaO：32%，SiO2：41%，MgO：3.5%，Al2O3：6%，Na2O:12%，TFe：1.7%，H2O：0.5%。余量为其他不可避免的杂质。
钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的比例为4%。
包芯缓释钝化镁粒堆密度1.0g/cm3。
应用保护渣-镁粒包芯线的大线能量焊接用钢的生产方法，具体如下：
冶炼大线能量焊接用钢过程为120t顶底复吹转炉-120tLF钢包炉精炼-连铸。
铁水条件：铁水[P]≤0.090%、[S]≤0.045%。
转炉：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。
LF：精炼时间42min，喂Ti线后净吹氩时间6min，净吹时避免钢水液面裸露。进站钢水温度，第一炉1590℃，连浇炉1585℃。进站后铝线喂入量1.9m/t钢，加石灰、萤石，降电极化渣，根据渣况加铝粉造白渣。钙处理前钢水：S≤0.010%，Als=320ppm，T=1590℃。钙处理采用Ca-Si线，Ca-Si线喂入量1.75m/t钢，钙处理后钢水Als=300ppm，Ca=30ppm。钙处理后喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线，喂丝速度3.2m/s，喂入量1.88m/t钢，出站温度1575℃。
连铸：二冷采用弱冷却，矫直温度910℃，中间包使用无碳覆盖剂，中间包适宜过热度25℃。开浇正常后，拉速控制在1.0m/min。
所得大线能焊接用钢的化学成分见表1，冲击性能见表2。
实施例4
一种保护渣-镁粒包芯线，直径为10mm，包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢HPHC，厚度为0.5mm；包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，缓释剂为连铸保护渣，缓释剂占包芯含量的75%，钝化镁粒占包芯含量的25%。钝化镁粒含镁96%，其余为钝化剂和不可避免的杂质。
缓释剂连铸保护渣的化学组成及质量百分数范围如下：CaO：28%，SiO2：42%，MgO：2%，Al2O3：10%，Na2O:14%，TFe：2%，H2O：0.3%。余量为其他不可避免的杂质。
钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的比例为5%。
包芯缓释钝化镁粒堆密度0.8g/cm3。
应用保护渣-镁粒包芯线的大线能量焊接用钢的生产方法，具体如下：
冶炼大线能量焊接用钢过程为80t顶底复吹转炉-80tLF钢包炉精炼-连铸。
铁水条件：铁水[P]≤0.090%、[S]≤0.045%。
转炉：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。
LF：精炼时间38min，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1586℃，连浇炉1578℃。进站后铝线喂入量2.0m/t钢，加石灰、萤石，降电极化渣，根据渣况加铝粉造白渣。钙处理前钢水：S≤0.010%，Als=350ppm，T=1586℃。钙处理采用Ca-Si线，Ca-Si线喂入量2.5m/t钢，钙处理后钢水Als=300ppm，Ca=25ppm。钙处理后喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线，喂丝速度2.5m/s，喂入量2.5m/t钢，出站温度1570℃。
连铸：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℃。开浇正常后，拉速控制在0.90m/min。
所得大线能焊接用钢的化学成分见表1，冲击性能见表2。
实施例5
一种保护渣-镁粒包芯线，直径为15mm，包芯线包括外层和包芯；所述外层为低碳钢Q195，厚度为0.8mm；包芯为缓释钝化镁粒，包芯包括缓释剂及钝化镁粒，缓释剂为连铸保护渣，缓释剂占包芯含量的75%，钝化镁粒占包芯含量的25%。钝化镁粒含镁90%，其余为钝化剂和不可避免的杂质。
缓释剂连铸保护渣的化学组成及质量百分数范围如下：CaO：34%，SiO2：38%，MgO：4%，Al2O3：4%，Na2O:8%，TFe：1.8%，H2O：0.5%。余量为其他不可避免的杂质。
钝化镁粒的粒度0.5～3mm，粒度≤80目的比例为3%。
包芯缓释钝化镁粒堆密度0.6g/cm3。
应用保护渣-镁粒包芯线的大线能量焊接用钢的生产方法，具体如下：
冶炼大线能量焊接用钢过程为160t顶底复吹转炉-160tLF钢包炉精炼-连铸。
铁水条件：铁水[P]≤0.090%、[S]≤0.045%。
转炉：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。
LF：精炼时间35min，喂Ti线后净吹氩时间7min，净吹时避免钢水液面裸露。进站钢水温度，第一炉1590℃，连浇炉1580℃。进站后铝线喂入量2.5m/t钢，加石灰、萤石，降电极化渣，根据渣况加铝粉造白渣。钙处理前钢水：S≤0.010%，Als=250ppm，T=1590℃。钙处理采用Ca-Si线，Ca-Si线喂入量1.5m/t钢，钙处理后钢水Als=150ppm，Ca=40ppm。钙处理后喂入连铸保护渣缓释钝化Mg粒包芯线，喂丝速度3.5m/s，喂入量1.92m/t钢，出站温度1580℃。
连铸：二冷采用弱冷却，矫直温度910℃，中间包使用无碳覆盖剂，中间包适宜过热度35℃。开浇正常后，拉速控制在1.10m/min。
所得大线能焊接用钢的化学成分见表1，冲击性能见表2。
表1实施例1-5的化学成分（mass%）
C Mn S P Si Als Mo Ti Mg Nb
实施例1 0.07 1.42 0.005 0.019 0.25 0.026 0.07 0.020 0.0025 0.035
实施例2 0.06 1.51 0.005 0.022 0.21 0.018 0.07 0.015 0.0031 0.027
实施例3 0.06 1.55 0.006 0.017 0.23 0.023 0.07 0.013 0.0022 0.029
实施例4 0.07 1.54 0.006 0.023 0.24 0.029 0.07 0.016 0.0028 0.024
实施例5 0.07 1.53 0.007 0.021 0.25 0.015 0.07 0.014 0.0025 0.030
注：余量为铁和不可避免的杂质
表2实施例的冲击性能（线能量150KJ/cm）
缺口位置 缺口类型 试验温度/℃ 冲击吸收能量/J
实施例1 熔合线+2mm VHT2 V型 -20 188.4
实施例2 熔合线+2mm VHT2 V型 -20 197.1
实施例3 熔合线+2mm VHT2 V型 -20 195.5
实施例4 熔合线+2mm VHT2 V型 -20 198.2
实施例5 熔合线+2mm VHT2 V型 -20 194.4
表2列出40mm厚钢板焊接线能量为150KJ/cm时，实施例1-5的焊接热影响区低温冲击韧性值。本发明生产的钢板具有合理的热影响区组织结构，其通过形成丰富的晶内针状、片状铁素体和粒状贝氏体，及有效的夹杂物粒子对奥氏体晶界的钉扎，大大细化了热影响区组织，使钢的强韧性明显提高。
附图1-3可以看出添加此保护渣缓释剂的缓释镁粒包芯线冶炼的大线能量焊接用钢热影响区中晶粒细小，显微组织主要有铁素体和珠光体组成，。图4-图9分别为实施例1，实施例2，实施例3铸态组织中典型的针状铁素体，大小约为3μm，诱发其生成的夹杂物主要为Mg，Al，Si等元素形成的复合夹杂，促进奥氏体晶内针状铁素体的形成，使焊接热影响区的晶粒细小，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，冲击功吸收值增加数倍。实施例4和实施例5产品图与实施例1-3相似，故省略。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.保护渣-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，所述缓释剂为连铸保护渣，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所述的保护渣-镁粒包芯线，其特征在于，所述缓释剂连铸保护渣的化学组成及质量百分数范围如下：CaO：28～34%，SiO2：38～42%，MgO：2～4%，Al2O3：4～10%，Na2O：8～14%，TFe≤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所述的保护渣-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所述的保护渣-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所述的保护渣-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0.6～1.2g/cm3。
6.基于权利要求1-5任意一项所述的保护渣-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中任意一项所述的保护渣-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，同时根据Al目标值对Al调整并Ca处理，然后进行Mg微合金化。
9.根据权利要求7或8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，然后喂入连铸保护渣缓释剂包芯线，喂丝速度2.5-3.5m/s，喂入量1.5-2.5m/t钢，出站温度1570～1580℃。
10.根据权利要求7或8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。
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