[发明专利]一种Ti微合金化低碳钢晶粒超细化方法

说明书

本发明公开了一种Ti微合金化低碳钢晶粒超细化方法，其是将添加了辅助元素的低碳钛微合金化钢加热到1200℃~1250℃，并保温300s，而后冷却至1025~1075℃开始第一道次轧制；第一道次轧制完成2秒后，立刻进行第二道次轧制，第二道次轧制保持温度在1025~1050℃；第二道次轧制完成2秒后，立刻进行第三道次轧制，轧制后迅速喷水冷却至室温，即完成Ti微合金化低碳钢晶粒的超细化；本发明方法加入辅助元素后的Ti微合金化钢经三道次轧制，促发多次完全奥氏体再结晶，使奥氏体晶粒尺寸从100μm细化到10μm以下，显著细化了奥氏体晶粒尺寸。

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别是涉及一种Ti微合金化低碳钢奥氏体晶粒超细化的控轧方法。

背景技术

Ti（钛）微合金化钢的原始奥氏体晶粒度对钢材的屈服强度、韧性和塑性等有很大影响，因而如何在轧制阶段控制奥氏体的晶粒度有着很重要的意义；细晶强化是唯一一种在提高材料强度的同时又能提高材料塑性、韧性的方法，因而对于细化晶粒的研究一直都是关注的热点。Ti（钛）微合金化钢的原始奥氏体晶粒度对钢材的屈服强度、韧性和塑性等有很大影响，因而如何在轧制阶段控制奥氏体的晶粒度有着很重要的意义。目前在钢铁领域有多种细晶强化的手段，例如累积叠轧、高压扭转和等径角挤压等方法，但由于这一类方法要求大的变形量，限制了其在实际生产中的进一步应用。

由于Ti的化学性质相当活泼，易与钢中的O、N、S等杂质元素结合形成尺寸较大的夹杂物，因此钢中O、N、S质量分数的波动造成钢中有效Ti含量的波动。另外，TiC的析出具有较高的温度敏感性，导致钢板性能波动。鉴于以上原因，Ti微合金化技术一直未能得到充分发展，影响了Ti的使用。随着冶炼技术水平的进步，超纯净钢的发展，目前，可通过严格控制钢中的氧、硫、氮含量，避免钛的氧化物、硫化物和粗大的氮化钛的析出，稳定钢中的钛含量。因此，减少或避免Ti与O、N、S的结合，稳定TiC的析出，发挥其细晶强化和沉淀强化的作用是钛微合金化高强度钢生产过程中的关键技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种Ti微合金化低碳钢超细化奥氏体晶粒的方法，本发明通过合金成分的设计、不同轧制量和不同轧制速率的组合轧制、控制各道次之间的组织关系和奥氏体再结晶的过程，从而获得均匀细小的奥氏体晶粒组织。

本发明Ti微合金化低碳钢超细化晶粒的控轧方法如下：

（1）将添加了辅助元素的C含量为0.01~0.09%、Ti含量为0.1～0.2%的低碳钛微合金化钢加热到1200℃~1250℃，并保温300s（中心部位能够完全奥氏体的保温时间），然后冷却至1025~1075℃开始第一道次轧制，第一道次轧制变形速率控制在4~6s^-1，变形量控制在33~36%；

所述辅助元素为Zr和Mo，Zr添加后在混合物中的质量含量为0.03～0.09%，Mo添加后在混合物中的质量含量为0.1～0.2%；

（2）第一道次轧制完成2s后，立刻进行第二道次轧制，第二道次轧制保持温度在1025~1050℃，变形速率控制在4~6s^-1，变形量控制在29~32%；

（3）第二道次轧制完成2s后，立刻进行第三道次轧制，第三道次轧制保持温度在1025~1050℃，变形速率控制在4~6s^-1，变形量控制在19~22%；轧制后迅速喷水冷却至室温，即完成Ti微合金化低碳钢晶粒的超细化，最终产品的总变形量为59%~61%。

从工业应用的角度考虑，细晶强化可以通过轧制阶段在完全奥氏体后进行小变形量、大变形速率促使多次奥氏体再结晶，触发Ti钢多次奥氏体再结晶，并且辅助元素能控制更多形变诱导出的TiC（碳化钛）等第二相颗粒来阻止再结晶奥氏体晶粒的长大，来获得细小的奥氏体再结晶晶粒，使得奥氏体晶粒得到充分超细化。