一種提高低碳微合金鋼強度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低碳鋼低合金控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種提高低碳微合金鋼強 度的方法，提高低碳鋼中微合金控制析。
【背景技術(shù)】
[0002] 低碳低合金鋼中主要通過少量的微合金來提高鋼的強度。在鋼鐵業(yè)的利潤下滑 的前提下，降低合金添加量，或者在現(xiàn)有的合金添加量的基礎(chǔ)上，增加產(chǎn)品力學(xué)性能的富余 量，勢必提升產(chǎn)品的性價比，為企業(yè)贏得更多的利潤。
[0003] 提高綜合性能的方法有以下兩種：一為微合金的有效利用根據(jù)析出動力學(xué)研究發(fā) 現(xiàn)，釩合金在高溫區(qū)和低溫區(qū)分別存在兩個溫度區(qū)間，即最快析出溫度和彌散析出顆粒最 細小溫度，若在該溫度區(qū)間保溫，其析出速度最快、析出顆粒最為細小彌散。二為細化晶粒 目前通常采用的細化晶粒的方法主要采用較低的精乳溫度進行乳制，即低溫乳制。采用該 乳制方法可起到明顯的細化晶粒的效果，提高材料的屈服強度等，同時又可以降低成本，獲 得良好的綜合力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種提高低碳微合金鋼強度的方法，基于控制不同的加 熱、乳制工藝參數(shù)，提高微合金的利用率，進而改善低碳鋼的力學(xué)性能。本發(fā)明總結(jié)關(guān)于低 碳微合金鋼析出動力學(xué)的相關(guān)研究，提出了如何將冶煉過程中析出的大顆粒Ti、V(C/N)等 長條狀顆粒充分固溶，之后在乳制、冷卻過程中使得固溶的釩充分細小彌散析出的控制方 法，同時也是提高低碳鋼強度的關(guān)鍵。冶煉過程中析出的大顆粒、長條狀的碳氮釩鈦顆粒若 不能充分的固溶，它遺傳到乳材中相當(dāng)于夾雜物，既不利于強度的提高，又降低材料的塑韌 性能。所以，本方法是在利用現(xiàn)有裝備的條件下，以達到提高低碳鋼強度的目的。
[0005] 本發(fā)明采用高溫區(qū)加熱、無孔型乳機開坯使得鋼坯截面在再結(jié)晶區(qū)得到均勻形 變，"控制水冷+低溫精乳+控制緩冷"使得鋼坯在兩相區(qū)乳制，獲得更多的位錯與應(yīng)變能， 為微合金的充分析出提供有力的溫度條件和能量條件。具體工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)如 下：
[0006] 為了使得微合金釩充分的固溶，以便于在后續(xù)乳制過程中析出細小均勻的碳氮化 釩析出相，鋼坯加熱溫度為ll〇〇°C -1150°C ;
[0007] 鋼坯通過"4架無孔型乳機+8架孔型乳機進行連續(xù)乳制"，4架無孔型大壓下量開 坯，使得鋼坯截面充分變形，晶粒充分細化，整個鋼坯橫截面充分均勻化，減弱心部的組織 不均勾性；開還溫度為1050°C -1100°C ;
[0008] 12架乳機后，由于乳制過程中的溫升，采用"兩級分段水冷+低溫控乳"的方 法，同時，為微合金的充分析出提供有力的溫度條件和能量條件。因此，1#水冷水量控制 為100-150m 3/h，2#水冷水量控制為50-100m3/h ;其中，1#、2#水冷段后回復(fù)，回復(fù)段距離 15m-30m，避免邊部出現(xiàn)過冷組織；入精乳機溫度850°C _900°C。
[0009] 上冷床后，采用增加堆積密度等控制緩冷的方法，使得鋼材的冷速控制在0. 5°C / s-2°C /s ;上冷床溫度為750°C _800°C，緩冷溫度區(qū)間宜在750°C _450°C之間。
[0010] 表1上冷床后冷速控制范圍及對應(yīng)抗拉強度Rm[0011]
[0012] 本研究進行了充分的基礎(chǔ)試驗和工藝研究，為低碳鋼棒材提供了一種經(jīng)濟的提高 強度的方法，非常適合提高現(xiàn)有產(chǎn)品的附加值。
[0013] 本發(fā)明依據(jù)現(xiàn)有的工裝設(shè)備條件，通過合理的調(diào)節(jié)和匹配技術(shù)參數(shù)，使得微合金 的析出條件與低溫精乳相結(jié)合，在不改變鋼成分的基礎(chǔ)上提高鋼材的力學(xué)性能，降低乳材 廢品率，提高低碳鋼的在使用過程中的安全性能。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：通過低碳微合金鋼中現(xiàn)有的微合金添加量與低溫乳制工藝相 結(jié)合，依據(jù)上述的微合金析出控制原理，在不降低低碳鋼韌性的前提下，可以顯著提高低碳 鋼的強度。
【附圖說明】
[0015] 圖1為微合金釩鋼中V(C、N)的析出相形貌。
[0016] 圖2為低碳鋼種大顆粒的碳氮化釩鈦顆粒形貌。
【具體實施方式】
[0017] 下面通過實施例詳細介紹本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0018] 實施例1 :
[0019] 將鋼坯加熱至1140°C，使得微合金釩充分的固溶，以便于在后續(xù)乳制過程中析出 細小均勻的碳氮化釩析出相；通過4架無孔型乳機+8架孔型乳機進行連續(xù)乳制，"兩級分段 水冷+低溫控乳"的方法，為微合金的充分析出提供有力的溫度條件和能量條件，1#水冷水 量控制為140m 3/h, 2#水冷水量控制為80m3/h ;其中，1#水冷段后充分回復(fù)，避免出現(xiàn)異常組 織；入精乳機溫度850°C;上冷床后，采用增加堆積密度控制緩冷的方法，使得鋼坯的冷速控 制在1. 5°C /s。上冷床溫度為750°C，緩冷開始溫度750°C，結(jié)束溫度450°C。
[0020] 實施例2 :
[0021] 將鋼坯加熱至lll〇°C，使得微合金釩充分的固溶，以便于在后續(xù)乳制過程中析出 細小均勻的碳氮化釩析出相；通過4架無孔型乳機+8架孔型乳機進行連續(xù)乳制，"兩級分段 水冷+低溫控乳"的方法，為微合金的充分析出提供有力的溫度條件和能量條件，1#水冷水 量控制為ll〇m 3/h, 2#水冷水量控制為60m3/h ;其中，1#水冷段后充分回復(fù)，避免出現(xiàn)異常組 織；入精乳機溫度900°C;上冷床后，采用增加堆積密度控制緩冷的方法，使得鋼坯的冷速控 制在1. 9°C /s。上冷床溫度為800°C，緩冷開始溫度750°C，結(jié)束溫度450°C。
【主權(quán)項】
1. 一種提高低碳微合金鋼強度的方法，其特征在于：工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)如 下： (1) 鋼坯加熱溫度為IKKTC -1150°c，使得微合金釩的固溶，以便于在后續(xù)乳制過程中 析出細小均勻的碳氮化釩析出相； (2) 通過4架無孔型乳機+8架孔型乳機進行連續(xù)乳制，"兩級分段水冷+低溫控乳"，1# 水冷水量控制為100_150m3/h，2#水冷水量控制為50-100m 3/h ;其中，1#、2#水冷段后回復(fù)， 回復(fù)段距離15m-30m，避免出現(xiàn)異常組織；入精乳機溫度850°C _900°C ; (3) 上冷床后，采用調(diào)節(jié)步進間距，使得鋼材堆積密度增加，控制鋼坯的冷速控制在 0. 5°C /s-2°C /s，上冷床溫度為750°C _800°C，緩冷溫度區(qū)間宜在750°C _450°C之間。
【專利摘要】一種提高低碳微合金鋼強度的方法，屬于低碳微合金鋼軋鋼工藝技術(shù)領(lǐng)域。采用高溫區(qū)加熱、無孔型軋機開坯使得鋼坯截面在再結(jié)晶區(qū)得到均勻形變，“控制水冷+低溫精軋+控制緩冷”使得鋼坯在兩相區(qū)軋制，獲得更多的位錯與應(yīng)變能，為微合金的充分析出提供有力的溫度條件和能量條件。采用本方法，可以使得低碳鋼的微合金析出率大幅度提高。優(yōu)點在于：依據(jù)現(xiàn)有的工裝設(shè)備條件，通過合理的調(diào)節(jié)和匹配技術(shù)參數(shù)，使得微合金的析出條件與低溫精軋相結(jié)合，在不改變鋼成分的基礎(chǔ)上提高鋼材的力學(xué)性能，降低軋材廢品率，提高低碳鋼的在使用過程中的安全性能。
【IPC分類】C21D8/00
【公開號】CN105063309
【申請?zhí)枴緾N201510465081
【發(fā)明人】晁月林, 周玉麗, 邸全康, 程四華, 孫齊松, 王勇, 王曉晨
【申請人】首鋼總公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月31日