一種提高雙輥連鑄低碳微合金鋼針狀鐵素體含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低碳微合金鋼制造領(lǐng)域，具體涉及一種提高雙輥連鑄低碳微合金鋼針 狀鐵素體含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 針狀鐵素體組織指以針狀鐵素體為主的針狀鐵素體、少量多邊形鐵素體和微量貝 氏體的混合組織。針狀鐵素體是中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，在650~500°C之間形成，繼先共析鐵素體和 魏氏體形成之后在晶內(nèi)的夾雜物上形核長大。在光學(xué)顯微鏡下針狀鐵素體呈不規(guī)則非等軸 狀，粒度參差不齊，晶粒界限模糊，看不到連續(xù)的晶界。
[0003] 針狀鐵素體尺寸、方向各異，且交叉分布，各板條之間相互纏結(jié)、彼此咬合，具有較 高的位錯密度，易于實現(xiàn)多滑移。在針狀鐵素體形成過程中會形成細(xì)小、彌散的M-A島組 織，能夠釘扎晶界，且M-A島組織中的殘余奧氏體是有利的韌性相。針狀鐵素體形核后，在 一定條件下其晶界上能感生形核長出二次針狀鐵素體，有著很強(qiáng)的自身細(xì)化能力。因此，含 有大量針狀鐵素體的低碳微合金鋼具有良好的強(qiáng)韌性，在管線鋼、大線能量焊接用鋼中的 應(yīng)用十分廣泛。與傳統(tǒng)的鐵素體-珠光體組織的管線鋼相比，針狀鐵素體組織的管線鋼在 滿足高強(qiáng)韌性的同時，還具有低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，從而極大的提高了管線鋼的使用壽命。而 在大線能量焊接方面，當(dāng)存在大量針狀鐵素體組織時，焊縫金屬具有較高的強(qiáng)度和良好的 低溫沖擊韌性，同時可有效地組織裂紋擴(kuò)展。
[0004] 針狀鐵素體晶核是依附于已存在的非金屬夾雜物上形成的，屬于異質(zhì)形核，夾雜 物的存在是針狀鐵素體形核的一個充分條件。但并不是所有細(xì)小、彌散的夾雜物都具有誘 導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體形核的作用，有些夾雜物只是起到釘扎晶界強(qiáng)化材料的作用。目前已證 明Ti的氧化物、TiN、VN、CuS等夾雜物有促使針狀鐵素體形核的作用。其中，在奧氏體晶 粒內(nèi)Ti的氧化物質(zhì)點是針狀鐵素體有效形核地點，除了其氧化物可以作為非自發(fā)核心的 靠背作用之外，另一個原因是在Ti氧化物質(zhì)點周圍形成奧氏體形成元素 Mn的貧化區(qū)，提高 γ - α轉(zhuǎn)變點Ar3溫度，促進(jìn)晶內(nèi)針狀鐵素體形成。
[0005] 低碳微合金鋼連續(xù)冷卻時都會產(chǎn)生多種類型的中溫轉(zhuǎn)變組織，在較高中溫轉(zhuǎn)變溫 度范圍內(nèi)可以形成針狀鐵素體組織，并且其轉(zhuǎn)變受到冷卻速度和過冷溫度的影響，通過調(diào) 整冷卻工藝可以控制針狀鐵素體的體積分?jǐn)?shù)。在連續(xù)冷卻過程中通過控制針狀鐵素體的形 成和長大，能利用針狀組織分割原奧氏體晶粒，細(xì)化板條貝氏體組織。一定量的針狀鐵素體 能起到調(diào)整基體硬度、改善綜合力學(xué)性能的作用。
[0006] 雙輥連鑄技術(shù)是一種短流程、低能耗、污染小、成本低的綠色環(huán)保新工藝技術(shù)。雙 輥連鑄技術(shù)作為當(dāng)今世界上薄帶鋼生產(chǎn)的前沿技術(shù)，可省去厚板坯連鑄、加熱和熱連軋等 工序，由液態(tài)鋼水直接生產(chǎn)出厚度為1~6_的薄帶。但是，利用雙輥連鑄生產(chǎn)出來的薄帶 的初始組織較粗大，針狀鐵素體含量較少，強(qiáng)韌性較差。此外，由于初始規(guī)格薄，后續(xù)加工變 形量不足，故難以大幅度細(xì)化晶粒，鋼材的力學(xué)性能不盡如人意。因此，如何提高雙輥連鑄 生產(chǎn)的低碳微合金鋼薄帶中針狀鐵素體的含量成為所面臨的一個亟待解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種提高雙輥連鑄低碳微合金鋼針狀鐵素 體含量的方法，目的是解決低碳微合金鋼傳統(tǒng)生產(chǎn)流程工藝復(fù)雜、制造工序多、能耗大、環(huán) 境負(fù)荷大等問題，同時大幅度提高雙輥連鑄低碳微合金鋼組織中針狀鐵素體的含量，有利 于改善帶材的強(qiáng)度和韌性。
[0008] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行： (1) 冶煉鋼水，鋼包內(nèi)的鋼水經(jīng)中間包流入由雙輥連鑄機(jī)的兩個反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和 側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，熔池上表面的鋼水的過熱度為10~50°c，鋼水經(jīng)過兩個結(jié)晶 棍之間的棍縫凝固并導(dǎo)出，導(dǎo)出速度為20~80m/min，形成]~6mm厚的低碳微合金鋼薄帶； (2) 低碳微合金鋼薄帶經(jīng)冷卻系統(tǒng)以10~30°C /s的冷卻速率冷卻至900~1100°C后進(jìn) 行壓下量為5~30%的一道次熱軋，然后薄帶再以5~40°C /s的冷卻速率冷卻至600~700°C后 進(jìn)行卷取，得到l〇〇~2000mm寬的低碳微合金鋼熱軋板卷，鋼板中針狀鐵素體的體積分?jǐn)?shù)為 20-70%〇
[0009] 所述的低碳微合金鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：C 0. 02~0. 08%，Si 0. 1~0. 5%， Mn 0. 1-0. 5%, S 0. 002-0. 01%, P 0. 01-0. 15%, sol-Al 0. 002-0. 03%, Cu <0. 5%, Cr <1. 0%, Ni〈0· 2%，0 0· 002~0· 01%，Ti 0· 005~0· 2%，余量為 Fe。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果是： 在本發(fā)明中，鋼水在雙輥連鑄凝固過程形成大量的Ti、Al、Si、Mn的微細(xì)復(fù)合氧化物， 通過控制連鑄后的冷卻速度、熱軋溫度、熱軋壓下量、熱軋后的冷卻速度及冷卻終止溫度， 這些微細(xì)的復(fù)合氧化物可以作為細(xì)小針狀鐵素體的形核核心，最終得到的低碳微合金鋼中 針狀鐵素體的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到20°/『70%。本發(fā)明技術(shù)可有效細(xì)化雙輥連鑄低碳微合金鋼的凝 固組織。利用大量的針狀鐵素體可有效改善低碳微合金鋼的綜合力學(xué)性能。
[0011] 在本發(fā)明中，為了保證雙輥薄帶連鑄的正常進(jìn)行，同時為了獲得細(xì)小的針狀鐵素 體形核所需要的大量的Ti、Al、Si、Mn微細(xì)復(fù)合氧化物，熔池上表面的鋼水的過熱度應(yīng)控 制在10~50°C ;為了不影響薄帶的板形并保證熱軋溫度，薄帶導(dǎo)出結(jié)晶輥的速度為20~80m/ min，薄帶出結(jié)晶輥后、熱軋前的冷卻速率應(yīng)控制在10~30°C /s ;為了提供針狀鐵素體形核 所需要的變形儲能，熱軋壓下量應(yīng)控制在5%~30%、熱軋溫度應(yīng)控制在900~1100°C ;為了提 供針狀鐵素體以Ti、Al、Si、Mn微細(xì)復(fù)合氧化物為核心形核所需要的過冷度條件，熱軋后的 冷卻速率應(yīng)為5~40°C /s ;為了提供針狀鐵素體生長所需要的溫度條件，卷取溫度應(yīng)控制在 600~700 °C 〇
[0012] 本發(fā)明方法與低碳微合金鋼傳統(tǒng)生產(chǎn)流程相比，流程短、工序少，能夠顯著降低生 產(chǎn)成本、能耗及污染物排放，有效提高了成材率和生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的具體工藝過程示意圖； 其中:鋼包；2 :中間包；3 :雙輥連鑄機(jī)結(jié)晶輥；4 :熔池；5 :低碳微合金鋼薄帶；6 :第 一冷卻系統(tǒng)；7 :熱軋機(jī)；8 :第二冷卻系統(tǒng)；9 :卷取機(jī)；10 :低碳微合金鋼熱軋板卷。
[0014] 圖2是本發(fā)明實施例1得到的低碳微合金鋼薄帶的金相組織圖； 圖3是本發(fā)明實施例2得到的低碳微合金鋼薄帶的金相組織圖； 圖4是本發(fā)明實施例3得到的低碳微合金鋼薄帶的金相組織圖； 圖5是對比例1得到的低碳微合金鋼薄帶的金相組織圖； 圖6是對比例2得到的低碳微合金鋼薄帶的金相組織圖； 圖7是對比例3得到的低碳微合金鋼薄帶的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明的工藝過程如圖1所示。
[0016] 首先冶煉鋼水，鋼包1內(nèi)的鋼水經(jīng)中間包2流入由雙輥連鑄機(jī)的兩個反向旋轉(zhuǎn)的 結(jié)晶輥3和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池4,熔池4上表面的鋼水的過熱度為10~50°C，鋼 水經(jīng)過兩個結(jié)晶棍3之間的棍縫凝固并導(dǎo)出，導(dǎo)出速度為20~80m/min，形成]~6mm厚的低碳 微合金鋼薄帶5。薄帶5經(jīng)第一冷卻系統(tǒng)6以10~30°C /s的冷卻速率冷卻至900~1100°C 后經(jīng)熱軋機(jī)7進(jìn)行壓下量為5°/p30%的一道次熱軋，然后再經(jīng)第二冷卻系統(tǒng)8以5~40°C /s 的冷卻速率冷卻至600~700°C，最后由卷取機(jī)9卷取，得到100~2000mm寬的低碳微合金鋼 熱軋板卷10。
[0017] 本發(fā)明實施例中得到的低碳微合金鋼薄帶中針狀鐵素體的體積分?jǐn)?shù)是根據(jù)金相 組織圖