適合薄板坯連鑄連軋工藝的微合金化元素

  眾所周知,微合金化技術是提高鋼材綜合性能的有效的技術措施,但薄板坯連鑄連軋流程存在許多有別于傳統流程的特點,如薄鑄坯直接熱裝、較低的均熱溫度、較短的均熱時間、粗大的鑄態組織直軋等,微合金元素的固溶、析出特點及其對再結晶、相變的影響規律必然不同于傳統流程,其工藝控制原則也不能簡單套用傳統流程中的情況。

  一、用于薄板坯連鑄

  連軋工藝的鈦微合金化技術鋼中常用微合金元素Nb,V,Ti中鈦是最廉價的微合金元素,特別是中國擁有占世界儲量46%的鈦資源,因此中國發展鈦微合金化技術對提高產品的競爭力具有重要的意義。然而,鈦微合金鋼的性能對成分、溫度、變形和冷卻速度的敏感性較大,造成傳統流程鈦微合金鋼性能波動大的問題,限制了鈦微合金化技術在傳統流程中的廣泛應用。薄板坯連鑄連軋流程良好的溫度均勻性和潔凈鋼冶煉技術的進步為鋼帶性能的穩定創造了條件。

  我國的科研人員提出了“Mn-Ti協同TiC粒子細化技術”,通過Mn-Ti復合添加并控制終軋和卷取溫度,抑制TiC在奧氏體中的析出、促進在鐵素體中的析出,同時細化析出相平均尺寸,提高沉淀強化作用。采用較高的錳含量和高于TiC形變誘導析出“鼻尖”的終軋溫度,可減少形變誘導析出量;同時將鐵素體中TiC沉淀析出形核率最大的溫度作為卷取溫度控制目標,以獲得最佳的析出細化效果。通過上述措施,鋼帶中析出物明顯細化,粒徑小于等于5nm的析出相比例從5%提高到23%,沉淀強化作用從約130MPa提高到約200MPa。

  據報道,珠鋼、武鋼利用鈦微合金化鋼生產技術,已能批量生產屈服強度為450~700MPa級的鈦微合金化高強和超高強耐候鋼,產品已廣泛應用于集裝箱、汽車和工程機械制造等領域。

  二、用于薄板坯連鑄連軋工藝的釩微合金化技術

  釩在奧氏體中固溶度大、析出溫度低、對粗晶奧氏體再結晶的抑制作用小的特點,與薄板坯連鑄連軋流程加熱溫度低、加熱時間短、鑄造粗晶組織直軋的特點相適應,特別是氮含量高的電爐→薄板坯連鑄連軋流程更有利于發揮釩的作用。傳統流程上的釩微合金鋼在強度提高的同時降低韌性。通過研究薄板坯連鑄連軋釩的固溶與析出規律,合理控制連鑄和均熱工藝,可在薄板坯連鑄連軋鑄坯上獲得納米級V(C,N)析出物,并通過其細化晶粒的作用,獲得超細化組織,使產品在具有高的強度的同時具有良好的韌性。

  通過V-N微合金化技術,已在電爐→薄板坯連鑄連軋流程上生產出屈服強度達到550MPa級高成形性結構鋼,鐵素體晶粒尺寸3~4μm。馬鋼和安徽工業大學在轉爐—薄板坯連鑄連軋流程上采用釩氮微合金化技術開發了X60管線鋼和Q345D、Q460D低合金高強度鋼。