專利名稱：一種消除薄板坯連鑄連軋流程N(yùn)b微合金鋼混晶組織的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金鋼生產(chǎn)工藝領(lǐng)域，特別涉及采用電爐薄板坯連鑄連軋(EAF-CSP)技術(shù)生產(chǎn)Nb微合金化高強(qiáng)度鋼板和鋼帶領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
薄板坯連鑄連軋技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期發(fā)展起來的熱軋寬帶鋼生產(chǎn)技術(shù)，EAF-CSP是該技術(shù)的典型代表之一。該技術(shù)將電爐煉鋼、精煉、薄板坯連鑄、均熱、熱軋、層流冷卻和卷取有機(jī)地結(jié)合起來，從而使熱軋寬帶鋼的生產(chǎn)節(jié)奏加快、能耗降低、勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，是一種現(xiàn)代化的熱軋寬帶鋼高效化生產(chǎn)技術(shù)。
微合金高強(qiáng)度鋼是熱軋帶鋼中的高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品。在傳統(tǒng)厚板坯連軋生產(chǎn)中廣泛使用Nb、V、Ti微合金化技術(shù)生產(chǎn)管線鋼、汽車沖壓用鋼、船板鋼、工程機(jī)械用鋼、橋梁鋼、耐候鋼等產(chǎn)品。因此，EAF-CSP技術(shù)發(fā)明和應(yīng)用后，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的EAF-CSP流程高強(qiáng)度微合金鋼生產(chǎn)的研究與開發(fā)工作，試圖拓展EAF-CSP流程的產(chǎn)品范圍，提高EAF-CSP流程的投資效益。
Nb微合金化是在傳統(tǒng)厚板坯連軋生產(chǎn)中應(yīng)用最為成熟和廣泛的技術(shù)之一，但利用CSP流程生產(chǎn)的Nb微合金鋼的組織均勻性難以控制，鋼帶的組織易于出現(xiàn)混晶，造成鋼帶的低溫韌性、成形和疲勞等性能惡化。因此，國內(nèi)外都對薄板坯連鑄連軋流程N(yùn)b微合金鋼的混晶原因進(jìn)行了分析和研究，并在熱連軋工藝制度上采取了一系列措施，主要技術(shù)發(fā)展情況如下(1)國外技術(shù)發(fā)展概況美國NUCOR公司和墨西哥HYLSA公司目前正大量采用Nb微合金化技術(shù)生產(chǎn)管線鋼、汽車結(jié)構(gòu)件用鋼等產(chǎn)品。他們所采用的主要技術(shù)手段是提高連軋F(tuán)1、F2機(jī)架的變形量，減少F3、F4機(jī)架的變形量。利用F1、F2機(jī)架的高溫大應(yīng)變量變形促進(jìn)均熱后保持鑄造枝晶狀態(tài)的粗大奧氏體完全再結(jié)晶，通過控制奧氏體的均勻性改善鋼帶組織的均勻性。采用該技術(shù)生產(chǎn)的Nb微合金化鋼組織均勻性明顯改善，低溫韌性、成形性能等也顯著提高，但采用該技術(shù)生產(chǎn)的Nb微合金鋼鋼帶仍存在少量的混晶組織[1]。
另外，NUCOR和HYLSA采用的EAF-CSP流程N(yùn)b微合金鋼生產(chǎn)工藝發(fā)現(xiàn)在薄板坯鑄坯中析出大量的，尺寸達(dá)幾百納米、甚至超過1微米的星狀Nb碳氮化物，這部分粗大的Nb碳氮化物無法起到抑制奧氏體再結(jié)晶和釘扎晶粒長大作用，因此為無效Nb，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.02-0.03％。因此，在生產(chǎn)同強(qiáng)度級別的Nb微合金鋼時(shí)，采用EAF-CSP流程應(yīng)加入比傳統(tǒng)厚板坯流程多0.02-0.03％(Wt.％)Nb，可見，采用該技術(shù)，Nb的作用未得到充分發(fā)揮。
(2)國內(nèi)技術(shù)發(fā)展概況國內(nèi)僅珠鋼采用EAF-CSP生產(chǎn)技術(shù)，其他薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線采用BOF-CSP或BOF-FTSC生產(chǎn)技術(shù)。
包鋼采用BOF-CSP技術(shù)進(jìn)行了Nb微合金鋼生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)[2 3]。目前，包鋼已成功地掌握了BOF-CSP工藝Nb微合金鋼的組織均勻性控制技術(shù)，采取的主要技術(shù)手段是對連軋道次變形分配、機(jī)架間冷卻水進(jìn)行合理控制，有效地解決連鑄粗晶奧氏體的完全再結(jié)晶和未再結(jié)晶區(qū)域的有效變形，獲得了均勻、細(xì)小的鋼帶組織，開發(fā)了X52-X60，QStE340TM-QStE380TM等Nb微合金鋼。
包鋼采用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行鋼水冶煉，鋼水的殘余元素含量和N含量較低，因此，包鋼的Nb微合金鋼鑄坯中未發(fā)現(xiàn)大顆粒星狀碳化物，Nb的作用得到了充分發(fā)揮。
綜上所述，薄板坯連鑄連軋流程也是微合金高強(qiáng)度鋼生產(chǎn)的有效手段。但因流程的變化使該技術(shù)生產(chǎn)Nb微合金鋼易于出現(xiàn)混晶。雖然國內(nèi)外都進(jìn)行了研究并采取了一系列措施，使混晶現(xiàn)象得以改善。但對EAF-CSP技術(shù)來說，鋼帶組織的均勻性還有待進(jìn)一步提高，Nb的作用也有待進(jìn)一步發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種消除薄板坯連鑄連軋(EAF-CSP)流程N(yùn)b微合金鋼混晶組織的工藝。通過該工藝可解決采用EAF-CSP流程生產(chǎn)的Nb含量≤0.07％(Wt.％)微合金鋼的組織不均勻性問題，提高鋼板的韌性、成形性能和疲勞性能。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)采用的薄板坯連鑄連軋工藝流程為電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、薄板坯連鑄、鑄坯凝固后直接進(jìn)入輥底式加熱或均熱爐、高壓水除鱗、熱軋、層流冷卻、卷取；針對的Nb微合金鋼的化學(xué)成分為C≤0.30Wt.％；Si≤1.0Wt.％；Mn0.2～2.0Wt.％；P≤0.15Wt.％；S≤0.03Wt.％；Nb≤0.07Wt.％；薄板坯連鑄連軋的工藝參數(shù)為鑄坯入爐溫度950～1050℃；出均熱爐溫度1100～1200℃；開軋溫度1030～1130℃；終軋溫度820～900℃；卷取溫度400～680℃。
采用本發(fā)明的工藝流程、化學(xué)成分和連鑄、均熱、除鱗、熱軋、卷取工藝制度，可使生產(chǎn)的Nb微合金化鐵素體+珠光體類型鋼、低碳貝氏體或針狀鐵素體類型鋼的混晶組織完全消除，并可使Nb的微合金化作用充分發(fā)揮。
本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)1.提高鑄坯入爐溫度抑制鑄坯中Nb的沉淀析出對EAF-CSP流程來說，因采用電爐煉鋼，因此鋼水的N含量一般偏高。較高的N含量提高Nb(C，N)的溶度積，降低Nb(C，N)在奧氏體中的溶解度，提高沉淀析出溫度。研究表明，鑄坯中析出的Nb(C，N)沉淀的粒度較大，無法起到抑制奧氏體再結(jié)晶和晶粒長大作用，屬無效析出物。因此，為防止粗大的沉淀粒子在鑄坯中析出，提高連鑄拉速和提高鑄坯入爐溫度是十分必要的。
2.提高均熱溫度、延長均熱時(shí)間保證Nb盡可能固溶在連鑄過程中應(yīng)通過提高拉速和鑄坯入爐溫度抑制粗顆粒Nb(C，N)析出。之后，在均熱過程中應(yīng)提高均熱溫度和延長均熱時(shí)間以保證連鑄時(shí)鑄坯中的微量沉淀粒子重新固溶，通過使Nb充分固溶以最大限度地發(fā)揮Nb的微合金化作用。另外，較高的均熱溫度可保證較高的出爐和開軋溫度，有利于連軋過程中奧氏體的再結(jié)晶。
3.除鱗工藝調(diào)節(jié)開軋溫度“既然Nb抑制變形奧氏體再結(jié)晶；開軋前原始奧氏體晶粒粗大延遲再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)”這兩個(gè)因素是導(dǎo)致EAF-CSP流程N(yùn)b微合金鋼組織混晶的最主要原因，那么，促進(jìn)保持鑄造枝晶組織形態(tài)的粗晶奧氏體的再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)是改善鋼帶組織均勻性的關(guān)鍵。在EAF-CSP流程中，提高開軋溫度是促進(jìn)粗晶奧氏體再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)最有效的手段之一。
在較高的均熱溫度、出爐溫度條件下，可通過調(diào)節(jié)除鱗溫降來進(jìn)一步調(diào)整開軋溫度。應(yīng)在保證除鱗質(zhì)量的條件下，盡可能降低除鱗溫降，提高開軋溫度，促進(jìn)粗晶奧氏體再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。
4.提高開軋機(jī)架的變形量在通過高溫均熱、高溫出爐、高溫開軋的工藝控制之后，為保證粗晶奧氏體完全再結(jié)晶，通過提高連軋前序機(jī)架的變形量進(jìn)一步促進(jìn)變形奧氏體再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)也是十分必要的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.充分發(fā)揮Nb的作用本發(fā)明通過抑制鑄坯中粗顆粒沉淀析出、均熱過程中Nb的充分固溶，使Nb的微合金化作用充分發(fā)揮。利用EAF-CSP流程，采用本發(fā)明工藝生產(chǎn)Nb微合金化鋼鋼帶所使用的Nb含量與利用傳統(tǒng)厚板坯連軋工藝生產(chǎn)相同級別的熱軋鋼帶所使用的Nb含量基本相同，無需加入過量的Nb。
2.鋼帶綜合性能顯著改善利用本發(fā)明工藝可顯著改善Nb微合金鋼的組織均勻性，鋼帶的綜合性能顯著提高，特別是鋼帶的低溫韌性、成形性能和疲勞性能顯著改善。本發(fā)明可應(yīng)用于EAF-CSP流程N(yùn)b微合金化管線鋼、汽車結(jié)構(gòu)件用鋼、船板鋼、橋梁鋼、工程機(jī)械用鋼、高強(qiáng)度耐候鋼等生產(chǎn)領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1之鋼帶的組織示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2之鋼帶的組織示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3之鋼帶的組織示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下的實(shí)施例用于闡述本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于以下實(shí)施例。除非有特別說明，以下實(shí)施例中鋼水化學(xué)成分的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
實(shí)施例1工藝流程電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、薄板坯連鑄、鑄坯凝固后直接進(jìn)入輥底式加熱或均熱爐、高壓水除鱗、熱軋、層流冷卻、卷取。
鋼水化學(xué)成分0.05～0.07％C-0.2～0.3％Si-1.0～1.2％Mn-0.01～0.02％P-0.003～0.005％S-0.06％Nb。
工藝參數(shù)鑄坯入爐溫度980～1050℃；出均熱爐溫度1160～1200℃；開軋溫度1080～1120℃；終軋溫度840～860℃；卷取溫度600℃。
鋼帶的組織見圖1，鋼帶的力學(xué)性能見表1表1 實(shí)施例1 鋼帶的晶粒度和力學(xué)性能

實(shí)施例2工藝流程電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、薄板坯連鑄、鑄坯凝固后直接進(jìn)入輥底式加熱或均熱爐、高壓水除鱗、熱軋、層流冷卻、卷取。
鋼水化學(xué)成分0.03～0.05％C-0.2～0.3％Si-1.5～1.8％Mn-0.01％P-0.003％S-0.05％Nb-0.2％Mo。
工藝參數(shù)鑄坯入爐溫度950～1000℃；出均熱爐溫度1160～1200℃；開軋溫度1080～1120℃；終軋溫度830～850℃；卷取溫度500-550℃。
鋼帶的組織見圖2，鋼帶的力學(xué)性能見表2表1 實(shí)施例1 鋼帶的晶粒度和力學(xué)性能

實(shí)施例3工藝流程電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、薄板坯連鑄、鑄坯凝固后直接進(jìn)入輥底式加熱或均熱爐、高壓水除鱗、熱軋、層流冷卻、卷取鋼水化學(xué)成分0.05～0.07％C-0.3～0.5％Si-0.3～0.6％Mn-0.09～0.12％P-0.003～0.005％S-0.05％Nb-0.20-0.30％Cu-0.2-0.3％Ni。
工藝參數(shù)鑄坯入爐溫度950～1000℃；出均熱爐溫度1140～1170℃；開軋溫度1040～1070℃；終軋溫度840～860℃；卷取溫度600℃。
鋼帶的組織見圖3，鋼帶的力學(xué)性能見表3。
表3 實(shí)施例3 鋼帶的晶粒度和力學(xué)性能

權(quán)利要求
1.一種消除薄板坯連鑄連軋流程N(yùn)b微合金鋼混晶組織的工藝，其特征在于采用的薄板坯連鑄連軋工藝流程為電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、薄板坯連鑄、鑄坯凝固后直接進(jìn)入輥底式加熱或均熱爐、高壓水除鱗、熱軋、層流冷卻、卷?。会槍Φ腘b微合金鋼的化學(xué)成分為C≤0.30Wt.％；Si≤1.0Wt.％；Mn0.2～2.0Wt.％；P≤0.15Wt.％；S≤0.03Wt.％；Nb≤0.07Wt.％；薄板坯連鑄連軋的工藝參數(shù)為鑄坯入爐溫度950～1050℃；出均熱爐溫度1100～1200℃；開軋溫度1030～1130℃；終軋溫度820～900℃；卷取溫度400～680℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消除薄板坯連鑄連軋(EAF－CSP)流程N(yùn)b微合金鋼混晶組織的工藝，其中采用的工藝流程、化學(xué)成分和連鑄、均熱、除鱗、熱軋、卷取工藝制度，可使生產(chǎn)的Nb微合金化鐵素體+珠光體類型鋼、低碳貝氏體或針狀鐵素體類型鋼的混晶組織完全消除，并可使Nb的微合金化作用充分發(fā)揮。通過使用該工藝可解決EAF－CSP流程生產(chǎn)Nb含量≤0.07％(Wt.％)微合金鋼的組織不均勻性問題，提高鋼板的韌性、成形性能和疲勞性能，可廣泛應(yīng)用于EAF－CSP流程N(yùn)b微合金化管線鋼、汽車結(jié)構(gòu)件用鋼、船板鋼、橋梁鋼、工程機(jī)械用鋼的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B21B1/46GK1785544SQ200510102238
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者毛新平, 徐志如, 莊漢洲, 李烈軍, 沈訓(xùn)良, 鄒安華, 賈書君, 李亞軍, 汪兵, 謝利群, 蘇東 申請人:廣州珠江鋼鐵有限責(zé)任公司