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《微合金化鋼連鑄板坯表面組織特征及其調(diào)控機(jī)制研究.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、微合金化鋼連鑄板坯表面組織特征及其調(diào)控機(jī)制研究在微合金化鋼中添加Nb、V、Ti等,可保證在較低的碳當(dāng)量下,通過(guò)碳、氮化物析出物（尺寸5nm左右）的彌散分布及微合金元素的固溶,使鋼具備良好的強(qiáng)韌性配合,焊接性能得到極大改善。然而,這類(lèi)微合金化鋼在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中鑄坯表面經(jīng)常出現(xiàn)橫裂紋,尤其是角部橫裂紋,軋制時(shí)出現(xiàn)爛邊或龜裂現(xiàn)象,只能通過(guò)連鑄修磨切角或軋制切邊來(lái)解決,嚴(yán)重降低最終鋼材的收得率。本文充分調(diào)研了國(guó)內(nèi)某鋼廠微合金化鋼生產(chǎn)工藝,以含Ti-Nb高性能焊接用鋼HG785為研究對(duì)象,分析和計(jì)算了鑄坯在冷卻過(guò)程中的碳氮化物析出熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)。在此基礎(chǔ)上通過(guò)Gl
2、eeble-3500熱模擬實(shí)驗(yàn)和計(jì)算模型分析了不同冷卻速率對(duì)高溫奧氏體長(zhǎng)大和熱塑性的影響;確定了HG785的合適表面組織控制工藝（SurfaceStructureControl）的冷卻參數(shù),特別是SSC冷卻工藝對(duì)組織和第二相析出分布的影響,并通過(guò)熱拉伸實(shí)驗(yàn)分析了不同熱循環(huán)對(duì)鋼的熱塑性的影響?；谝陨侠碚撗芯砍晒桶迮鱾鳠崮Ｐ?主要得出以下結(jié)論:（1）采用列聯(lián)表對(duì)連鑄各生產(chǎn)因素進(jìn)行獨(dú)立性檢驗(yàn),過(guò)熱度、結(jié)晶器冷卻條件、水口插入深度均對(duì)微合金化鋼鑄坯角部裂紋發(fā)生有較大影響;（2）試驗(yàn)用鋼碳氮化物析出熱力學(xué)表明,隨著溫度的降低,奧氏體中溶解的Ti、Nb、C和N逐漸降低,高溫
3、時(shí)主要以TiN的形式析出為主,隨著溫度的降低,C在Ti(CxN1-x)中的占位比會(huì)增大,在0.020.3左右。Ti（C,N）優(yōu)先在晶界形核,最大析出溫度為1350℃左右,均勻形核最大析出溫度為1200℃左右。Nb（C,N）晶界形核最大析出溫度為980℃,均勻形核的最大析出溫度為850℃。（3）當(dāng)冷卻速率分別為1、3、5、7、10℃/s時(shí),最終奧氏體尺寸分別為1.41、1.08、0.78、0.61、0.48mm,在冷卻速率小于3℃/s條件下,易形成粗大的奧氏體晶粒（>1mm）。冷卻速率增大后,細(xì)小的Ti（C
4、,N）在奧氏體邊界呈鏈狀析出,能有效地釘扎限制奧氏體的長(zhǎng)大。在第Ⅲ脆性區(qū)熱拉伸中,1℃/s和5℃/s兩種冷速在800℃熱拉伸時(shí)斷面收縮率僅為29.7%和23.0%,都伴隨有70200nm矩形或不規(guī)則形的（Ti,Nb）（C,N）和40100nm針狀的Nb（C,N）析出。（4）HG785的SSC工藝在10℃/s快速冷卻下,γ→α相變開(kāi)始溫度為573℃,快速冷卻到600℃且保溫2min后,可以完成組織轉(zhuǎn)變,此時(shí)析出物主要為少量大尺寸富Ti的Ti（C,N）析出相組成,析出尺寸在100nm以上?；販販囟瓤刂圃?000℃時(shí),隨著溶質(zhì)元素Ti、N
5、b、C和N的擴(kuò)散能力開(kāi)始回升,復(fù)合（Ti,Nb）（C,N）析出相開(kāi)始均勻析出,析出物尺寸主要集中在1040nm。再以1℃/s冷卻到800℃時(shí)奧氏體組織大小僅為70μm左右,此時(shí)析出物主要以520nm細(xì)?。═i,Nb）（C,N）均勻析出,也存在少量大尺寸（Ti,Nb）（C,N）析出物以原有TiN為核心繼續(xù)長(zhǎng)大。（5）傳統(tǒng)熱拉伸和溫度波動(dòng)后拉伸時(shí)均會(huì)在700900℃范圍內(nèi)存在第III脆性區(qū),在原奧氏體晶界處有25μm先共析鐵素體膜形成,且大量50150nm的（Ti,Nb）
6、（C,N）析出物在奧氏體晶界處析出長(zhǎng)大。經(jīng)過(guò)SSC冷卻工藝后,在原有脆性低谷區(qū)800℃時(shí)由于晶界與晶內(nèi)形核幾乎同時(shí)進(jìn)行,未發(fā)現(xiàn)膜狀鐵素體,且Ti和Nb的析出物因溶質(zhì)元素的擴(kuò)散限制,在奧氏體晶界處無(wú)偏聚現(xiàn)象。（6）對(duì)鑄坯斷面230mm×1300mm、中包溫度為1550℃和拉速為1m/min的微合金化鋼在傳統(tǒng)工藝下傳熱模型計(jì)算表明,鑄坯在出結(jié)晶器后的角部溫度為970℃,結(jié)晶器內(nèi)平均冷速為15.67℃/s,其中溫度大于1300℃時(shí)平均冷速為9.51℃/s。在進(jìn)入矯直段時(shí),角部平均冷速僅為0.43℃/s,Nb（C,N）在奧氏體晶界處大量析出。而采用高中包澆鑄溫度（1570℃）—低拉速
7、（0.8m/min）模式時(shí),出結(jié)晶器下口溫度僅略有下降,而隨著拉坯時(shí)間明顯增加,會(huì)促進(jìn)粗大奧氏體、碳氮化物在晶界處大量析出和膜狀鐵素體的形成。（7）通過(guò)優(yōu)化結(jié)晶器水量,增大1N、1I+O、2I+O、3I+O的水量分別至282、325、523、487l/min,減小4I+O、5I+O、6I+O水量,后續(xù)分區(qū)與原有水量基本保持一致,其角部溫度場(chǎng)模擬結(jié)果達(dá)到SSC冷卻工藝要求。（8）通過(guò)成分微調(diào),盡量避開(kāi)碳含量裂紋敏感區(qū),降低鋼中N和Nb含量,提高Ti含量;降低和穩(wěn)定中包澆鑄溫度,優(yōu)先使用正常周轉(zhuǎn)罐,對(duì)加熱罐
