73含nb低合金鋼熱履歷對(duì)鑄坯及軋后鋼板的影響

1、第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會(huì)議1含Nb低合金鋼熱履歷對(duì)鑄坯及軋后鋼板的影響祝桂合，趙乾，馬興云，胥克寶濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心摘要：含Nb低合金高強(qiáng)鋼由于Nb的特性，在鋼水凝固過程和連鑄坯加熱過程中，其C、N化物將發(fā)生析出、彌散等，對(duì)連鑄坯質(zhì)量和連鑄坯軋后鋼板的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。本文通過對(duì)含Nb低合金高強(qiáng)鋼熱履歷的研究，對(duì)鋼水凝固、連鑄坯冷卻和加熱各過程中Nb化合物的行為進(jìn)行了分析，研究了連鑄坯冷、熱送等對(duì)含Nb鋼表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量的

2、影響。關(guān)鍵詞：含Nb鋼；連鑄坯；凝固；加熱；軋制EffectsofLowAlloyNbSteelHeatingBehavionSlabtheFinalRollingPlateZhuGuiheZhaoQianMaXingyunXuKebaoJinanSteelGroupLtd.Co...TechnologyCenterJinan250101shongChinaAbstract：LowalloyhighstrengthofNbsteelas

3、itsniobiumacterthecarbidenitrideseparatesoutdispersesduringsolidificationheating.Thisdramaticallyaffectsthequalityofslabfinalsheet.ThispaperstudiestheheatingrecdoftheslaboflowalloyhighstrengthNbsteelanalyzesitshotsteelso

4、lidificationcoolingheatingcourseNbcompoundperfmanceexamsthedeferentresultsonthesurfaceinnerqualitybetweencoldhotging.Keywds：NbContinuouscastingslabSolidificationHeatingRolling1前言近年來，隨著鋼產(chǎn)品向優(yōu)質(zhì)低耗高效化方向發(fā)展，濟(jì)南鋼鐵公司其產(chǎn)品品種、產(chǎn)量不斷提高，N

5、b等微合金元素在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在低合金高強(qiáng)度鋼方面。但與普通鋼相比，含Nb微合金鋼的連鑄坯裂紋敏感性較強(qiáng)，其加熱、軋制、冷卻工藝參數(shù)的變化對(duì)鋼板的最終性能影響大，含Nb微合金鋼的生產(chǎn)質(zhì)量控制，已成為廣大冶金工作者所研究討論的重點(diǎn)議題，本文結(jié)合濟(jì)鋼含Nb低合金高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)控制實(shí)踐，就Nb鋼的熱履歷對(duì)連鑄坯及軋后鋼板的質(zhì)量影響規(guī)律進(jìn)行了分析研究。2對(duì)含Nb鋼熱履歷的試驗(yàn)及分析含Nb鋼中Nb與C、N形成的碳氮化物，其高溫溶解和低

6、溫析出強(qiáng)化貫穿于整個(gè)冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻過程，以下結(jié)合試驗(yàn)針對(duì)這幾個(gè)階段中Nb的行為進(jìn)行初步的分析。2.1Nb在鋼液中的溶解Nb鐵的熔點(diǎn)在1580～1630℃，由于鈮鐵的高熔點(diǎn)，鈮鐵在鋼液中不是熔化過程，而是通過[Nb]的擴(kuò)散來溶解。[Nb]和鋼液中[O]、[S]、[C]、[N]和[P]等非金屬元素反應(yīng)形成Nb的各種化合物，但這些化合物在鋼液中有相當(dāng)高的溶解度，故[Nb]一般在鋼液中并不形成諸如Nb的氧化物、硫化物、碳化物、氮化

7、物和磷化物等化合物，而是在凝固期間或凝固后析出，這意味著在鋼液中沒有足夠的時(shí)間使Nb的析出相長大成為有害的夾雜物。2.2凝固過程中Nb對(duì)鋼的影響在連鑄過程中，隨著凝固溫度的降低，Nb的C、N化物開始逐步析出，由于Nb在固態(tài)介質(zhì)中的擴(kuò)散系數(shù)較小，這些Nb的第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會(huì)議3比，晶粒度較小，而且重新分布的奧氏體晶界上的C、N化物大幅降低，因此大大提高了坯材的熱塑性。圖4連鑄坯表面的析出物分布圖及能譜圖Fig.4Precipita

8、tionsofbilletsurface圖5局部放大后的連鑄坯表面析出物分布圖及能譜圖Fig.5Enlargementprecipitationsofbilletsurface2.3加熱過程中Nb對(duì)鋼的影響加熱制度控制是否合理直接影響到鋼的初始奧氏體晶粒尺寸和微合金元素的固溶程度以及變形過程中的奧氏體再結(jié)晶規(guī)律，進(jìn)而引起軋后鋼材的質(zhì)量及性能的變化。固溶的Nb在鋼中能通過對(duì)晶界運(yùn)動(dòng)的拖曳作用抑制變形奧氏體在高溫的再結(jié)晶，提高再結(jié)晶溫度，對(duì)

9、控冷鋼種，固溶的Nb量越大，軋后冷卻固溶析出的Nb化合物量越高，其強(qiáng)度增量也就越大。加熱過程中未固溶的Nb能夠釘扎奧氏體晶界，抑制奧氏體晶粒的長大。這一階段Nb的固溶析出與加熱溫度C、N含量等有密切的關(guān)系。加熱溫度過低或加熱時(shí)間短，奧氏體晶粒長大不均，使鋼材易產(chǎn)生混晶。同時(shí)會(huì)使Nb不能夠充分固溶，會(huì)減弱Nb析出強(qiáng)化的作用。加熱溫度過高或加熱時(shí)間長，會(huì)使原始奧氏體晶粒過分粗大，使鋼材在加工后晶粒難以細(xì)化，惡化鋼材性能故加熱制度制定對(duì)含Nb

10、鋼的質(zhì)量有著非常重要的作用。濟(jì)鋼針對(duì)不同C含量的含Nb鋼的加熱都制定了嚴(yán)格的制度，如對(duì)C在0.12～0.18％范圍的含Nb鋼出爐溫度控制在1100℃左右，加熱時(shí)間控制在8mincm以上。圖6是某含Nb鋼實(shí)驗(yàn)室電爐實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可看到在1100℃，10mincm時(shí)奧氏體晶粒細(xì)小均勻，平均晶粒尺寸只有15.23μm，達(dá)到了很好的加熱效果。圖6實(shí)驗(yàn)室Nb％＝0.020鑄坯電爐加熱試驗(yàn)結(jié)果（1100℃，10mincm）Fig.6Microstruc

11、tureofAustenitewithheatedat1100℃10mincm10mincm2.4軋制和冷卻過程中Nb對(duì)鋼的影響軋制階段的Nb的作用對(duì)控制軋制鋼種特別是TMCP的鋼種組織性能有著突出的影響。在高溫階段主要通過固溶Nb通過對(duì)晶界的拖曳作用抑制變形奧氏體在高溫的再結(jié)晶，提高再結(jié)晶溫度，從而降低控制軋制的難度。在低溫軋制階段，主要通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出的大量細(xì)小的Nb的C、N化物，有效地阻止和延遲形變奧氏體的再結(jié)晶，且可有效地阻止變

12、形奧氏體晶粒長大，為后面的相變提供良好的條件。在軋制后連續(xù)冷卻的條件下，終軋后仍有相當(dāng)數(shù)量的Nb未析出，而在隨后的冷卻及相變過程中陸續(xù)析出。此階段析出的粒子尺寸細(xì)小，分布彌散，因此具有較強(qiáng)的沉淀析出強(qiáng)化作用其沉淀強(qiáng)化的效果取決于析出量、析出粒子尺寸、分布情況等。3采取措施及效果針對(duì)含Nb高強(qiáng)鋼中Nb的行為規(guī)律及其對(duì)連鑄、軋制的影響，我們制定了相應(yīng)的技術(shù)措施，以減弱Nb合金化所帶來的部分不利影響，取得了明顯效果。3.1嚴(yán)格控制鋼中[S]、

13、[P]、[N]的含量減少[N]含量或者通過降低[S]、[P]等易偏析元素，以提高凝固溫度，是防止在宏觀偏析區(qū)形成有害的大型Nb的碳氮化物的有效方法。目前濟(jì)鋼含Nb鋼中的[S]、[P]一般控制在0.010％以下，同時(shí)強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐操作避免終點(diǎn)鋼水過氧化，適當(dāng)控制吹氬強(qiáng)度避免鋼水大翻等，防止鋼水吸氮，含Nb鋼中的氮含量基本能控制在40ppm左右。以上措施的實(shí)施，很好的防止了大型碳氮化鈮等夾雜物及含Nb鋼鑄坯裂紋等缺陷的產(chǎn)生。3.2采取NbTi復(fù)合