[发明专利]一种利用超细奥氏体强化相变实现组织细化的方法

说明书

本发明公开了一种利用超细奥氏体强化相变实现组织细化的方法，加热钢材温度为1150～1250℃，然后进行粗轧，粗轧温度不高于1100℃；粗轧后进行精轧，精轧过程中控制精轧温度不高于950℃；终轧后在相变前采用的冷却速度大于10℃/s。本发明显著减少了组织细化所要求的压缩比。并且可以通过调控粗轧后奥氏体的晶粒尺寸，来控制奥氏体动态再结晶临界应变满足不同规格的大型结构用钢的实际压缩比实现组织细化，提高钢的强塑性和低温韧性。

技术领域

本发明涉及一种通过全流程控轧控冷实现热轧钢材组织细化的方法，尤其涉及的是一种利用超细奥氏体强化相变实现组织细化的方法。

背景技术

为了满足大型海洋石油平台、全天候铁路列车、大型桥梁以及极地石油钻机等大型工程的实际需求，需要工程结构用钢的大型化和高性能化。其中大型化主要是指产品尺寸和规格的大型化，典型产品包括厚板、厚重H型钢等。高性能化除了要求提高结构用钢的强度和塑性之外，还特别对其低温韧性提出了要求，来满足能源战略资源重点从内陆向深海、北极等高寒地区的转移，以应对在气候恶劣条件下工程结构的安全性要求。兼具高强度和高低温韧性的大型结构用钢在Yamal工程、北欧海洋石油平台、北极铁路、北极大桥等重大工程中的应用具有重大的战略意义。

组织细化是在不牺牲塑性的前提下，可以显著提高强度和低温韧性的最为有效的方法。通过轧制过程的全流程控制，在不依赖大量合金元素添加的情况下实现组织细化，可实现高性能钢铁材料的低成本制造。对于钢铁材料的组织细化，常用的方法为TMCP(Thermo-Mechanical Control Processing)技术，其科学原理是“应变诱发相变”，技术关键是“低温”和“大压下”。但是，低温轧制往往要求较大的轧制载荷，且易导致轧辊表面严重磨损。更为重要的是，对于大型结构用钢，由于连铸坯尺寸的限制，产品的总压缩比十分有限，致使其在整个轧制过程中的应变累积难以达到“大压下”的技术要求。

对于钢铁材料组织细化的控制轧制和控制冷却技术，尽管多年来已经具有大量的研究工作，但是其研究的核心技术基本都是基于“应变诱发相变”的传统模式(TMCP技术)，即在控制轧制过程中通过低温和第二相粒子的析出，抑制奥氏体的再结晶过程来实现大的应变积累。例如，专利201510686845.5提供了一种极地用低温韧性优异的高强度船用钢及其制备的TMCP工艺，该发明通过Nb、V、Ti等微合金化，结合大压下工艺，控制奥氏体再结晶，其技术要求再结晶区粗轧温度为975～1100℃、累积压下率48～63％，非再结晶区轧制的中间坯温度为790～860℃、累积压下率38～60％。中国发明专利201410505138.7提供了一种船用钢板的TMCP轧制工艺，其技术要求二阶段开轧温度为950～970℃、累积压下率为30～35％，三阶段开轧温度为830～850℃、终轧温度为750～780℃、累积压下率为48～52％。总结其核心内容主要是研究在控制轧制过程中如何通过低温和第二相粒子的析出，抑制奥氏体的再结晶过程来实现大的应变积累。

而针对厚板等大型结构用钢的组织细化，主要是采用超快冷技术实现组织细化，如日本JFE钢铁公司开发的强力冷却装置Super-CR(S.Endo,N.Nakata.Development ofthermo-mechanical control process(TMCP)and high performance steel in JFESteel.JFE Tech.Rep.2015,20:1-7)，中国的东北大学开发的新一代TMCP(NG-TMCP)技术(王国栋.新一代TMCP技术的发展.轧钢.2012,29(1):1-8)。这些技术的核心均是以轧后超快冷的方式保持轧制过程中形成的变形组织中所具有的大的应变积累来实现组织细化，并没有解决大型结构用钢在实际轧制过程中难以得到大的应变积累的本质问题

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何在轧制过程中通过晶界强化相变细化组织，提供了一种利用超细奥氏体强化相变实现组织细化的方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：