[发明专利]一种600MPa高钛微合金钢的生产工艺

说明书

一种600MPa高钛微合金钢的生产工艺，其特征是，包括如下步骤：1)板坯加热；2)轧制，将加热后的高钛微合金钢坯送至轧机，初轧温度835～895℃，终轧温度815～920℃，卷取温度550～580℃；3)冷却、防锈，轧制后的高钛微合金钢板经过前后设置的两组喷嘴，其中：前组喷嘴喷射碱性冷却水；后组喷嘴喷射防锈液；4)吹扫、剪切成型，经喷射防锈液的高钛微合金钢板进入吹扫工艺段，确保钢板表面不残留明显的防锈液，再按需要剪切成型、外运。

技术领域

本发明涉及合金钢生产技术，具体涉及一种600MPa高钛微合金钢的生产工艺。

背景技术

微合金化技术是提高钢的综合性能的有效技术手段，它是二十世纪70年代的冶金新学科，是传统钢铁生产向现代冶金生产转变的重要标志。微合金钢的严格定义广泛采纳的是：将合金元素(添加量通常小于百分之一)添加入低碳钢或低合金高强度钢，其化学成分变化程度不大，但力学性能表现却有很大变化。在制备高纯度冶炼过程(脱气、脱硫和夹杂物形态控制)和轧钢过程控制和冷却过程中，通过合金元素的碳氮化物沉淀相强化获得高强度和高韧性、晶粒细化，焊接性能好以及成型性能好。含有微合金元素的钢中，微合金元素的碳氮化物形成影响微合金元素对奥氏体晶粒粗化行为的固溶体和奥氏体再结晶和微合金元素的固溶析出，析出奥氏体铁素体相变行为通过控制轧制过程中微合金元素的沉淀来调整奥氏体和铁素体的转变和形成，来达到提高性能的目的。合金元素对高强度结构钢，主要包括Nb、V、Ti、Mo，与这些微合金元素形成化合物的碳钢，采用控制轧制和控制冷却通常是不同的，这些微合金元素的析出晶粒细化和沉淀强化作用机理。

不同于钢中残余元素，微量元素在微合金化钢中添加到钢为了改善钢的性能。微合金元素和合金元素不仅含量不同，而且冶金效果也各不相同：基体合金元素主要影响钢，而微量合金元素除了溶质阻力效应外，几乎总是由第二相析出和钢的显微组织影响。

微合金元素在钢的基本原理是在钢中的固溶、离析和沉淀，特别是微合金元素和碳、氮的相互作用，产生了诸如细化晶粒和沉淀强化，二次再结晶过程中，夹杂物变性等，这些因素对强韧化效应被广泛用于各种钢产品。

钛元素的化学性质是活性的，是一种强碳化物形成元素。它与N、O和C有很强的亲和力，可以与它们形成化合物。钛微合金元素作为控制低碳钢奥氏体再结晶和沉淀强化效果类似于Nb、Ti在钢液凝固过程中，析出碳化钛沉淀相，并且其粒子分布相对较为散乱，因此这些粒子在金属液体凝固时会促进形核，从而使钢中的结晶数目变多，最终能够使得组织细化；此外钢中的柱状晶失去了长大的机会，反而使得晶体生长方向沿着树枝状发展，带状结构因此消除。大尺寸颗粒在高温奥氏体化过程中不能完全溶解，在随后的冷却过程中的Nb和V等各种各样的微合金元素添加可以在与钛粒子复合后使得钢中第二相粒子增长，Ti、Nb和V在高温形成粒径较大的碳氮化物，在低温形成较小的粒径的Ti、Nb和V含碳氮化物。随着Ti含量的增加，强化沉淀效果，提高了产品的强度，但与同等强度的Nb钢、Ti钢热轧或抗脆性退火产品的弱能相比，晶粒细化效果仅为中等。

炼钢时，钢中的氧含量较低时，Ti溶在钢中的N中反应成TiN，液相中的沉淀物主要受氮含量的影响。当氮含量增加时，当熔融钢开始凝固时，钛元素就会形成。钢中的钛元素通常是在钢过程中沉淀析出的，而沉淀含钛相的大小通常是微米级。较大的含钛颗粒不能防止奥氏体晶粒粗化，但也不能沉淀强化和降低钛在钢中的有益作用。因此，在钢液中氮和钛的浓度，钛的浓度，浇注温度和冷却速度都受到严格控制，使钛可以分散在钢中，可以得到精细晶体的铸造结构。连续铸造工艺的控制和钛形核的使用是提高钢凝固结构的有效措施。钛与钢中的碳、氮、氧、硫等形成的化合物使钛在钢中的作用主要由以下几点：

(1)钛微钛加工主要与氮、钛的形成相结合，在加热时防止晶粒生长，改善初始奥氏体晶粒，可提高钢的韧性和焊接性能，但不增加作用的强度。

(2)钛与硫可以产生Ti₄C₂S₂，用于控制夹杂物的形状，提高钢板的性能。