适合薄板坯连铸连轧工艺的微合金化元素

  众所周知,微合金化技术是提高钢材综合性能的有效的技术措施,但薄板坯连铸连轧流程存在许多有别于传统流程的特点,如薄铸坯直接热装、较低的均热温度、较短的均热时间、粗大的铸态组织直轧等,微合金元素的固溶、析出特点及其对再结晶、相变的影响规律必然不同于传统流程,其工艺控制原则也不能简单套用传统流程中的情况。

  一、用于薄板坯连铸

  连轧工艺的钛微合金化技术钢中常用微合金元素Nb,V,Ti中钛是最廉价的微合金元素,特别是中国拥有占世界储量46%的钛资源,因此中国发展钛微合金化技术对提高产品的竞争力具有重要的意义。然而,钛微合金钢的性能对成分、温度、变形和冷却速度的敏感性较大,造成传统流程钛微合金钢性能波动大的问题,限制了钛微合金化技术在传统流程中的广泛应用。薄板坯连铸连轧流程良好的温度均匀性和洁净钢冶炼技术的进步为钢带性能的稳定创造了条件。

  我国的科研人员提出了“Mn-Ti协同TiC粒子细化技术”,通过Mn-Ti复合添加并控制终轧和卷取温度,抑制TiC在奥氏体中的析出、促进在铁素体中的析出,同时细化析出相平均尺寸,提高沉淀强化作用。采用较高的锰含量和高于TiC形变诱导析出“鼻尖”的终轧温度,可减少形变诱导析出量;同时将铁素体中TiC沉淀析出形核率最大的温度作为卷取温度控制目标,以获得最佳的析出细化效果。通过上述措施,钢带中析出物明显细化,粒径小于等于5nm的析出相比例从5%提高到23%,沉淀强化作用从约130MPa提高到约200MPa。

  据报道,珠钢、武钢利用钛微合金化钢生产技术,已能批量生产屈服强度为450~700MPa级的钛微合金化高强和超高强耐候钢,产品已广泛应用于集装箱、汽车和工程机械制造等领域。

  二、用于薄板坯连铸连轧工艺的钒微合金化技术

  钒在奥氏体中固溶度大、析出温度低、对粗晶奥氏体再结晶的抑制作用小的特点,与薄板坯连铸连轧流程加热温度低、加热时间短、铸造粗晶组织直轧的特点相适应,特别是氮含量高的电炉→薄板坯连铸连轧流程更有利于发挥钒的作用。传统流程上的钒微合金钢在强度提高的同时降低韧性。通过研究薄板坯连铸连轧钒的固溶与析出规律,合理控制连铸和均热工艺,可在薄板坯连铸连轧铸坯上获得纳米级V(C,N)析出物,并通过其细化晶粒的作用,获得超细化组织,使产品在具有高的强度的同时具有良好的韧性。

  通过V-N微合金化技术,已在电炉→薄板坯连铸连轧流程上生产出屈服强度达到550MPa级高成形性结构钢,铁素体晶粒尺寸3~4μm。马钢和安徽工业大学在转炉—薄板坯连铸连轧流程上采用钒氮微合金化技术开发了X60管线钢和Q345D、Q460D低合金高强度钢。