[发明专利]一种含Nb非调质钢及其制备方法

说明书

一种含Nb非调质钢及其制备方法，含Nb的非调质钢化学成分以质量百分比计包括C 0.45‑0.47％、Si 0.51‑0.59％、Mn 1.11‑1.29％、Cr 0.15‑0.21％、Nb 0.021‑0.030％、Cu 0.11‑0.19％、N 0.0161‑0.0199％、S 0.055‑0.070％、V 0.12‑0.20％、Ni≤0.10％、Al≤0.015％、Ti≤0.005％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Σ(Nb+V)/N为8‑12，且Nb/N在1.2‑1.8之间。通过控制Σ(Nb+V)/N以及Nb/N的比值，充分发挥V、Nb等强碳化物、氮化物的强化作用，提高N的溶解度，减少连铸坯出现裂纹的倾向。

技术领域

本发明钢铁生产领域，具体而言，涉及一种含Nb非调质钢及其制备方法。

背景技术

非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入一些细化晶粒元素，如钒、钛、铌，这些细晶元素在加热过程中溶于奥氏体中，且固溶度随着冷却而减小，可与钢中碳、氮元素结合，将以细小的碳化物和氮化物形式在先析出的铁素体和珠光体中析出，通过析出强化、细晶强化等方式提高了钢的强韧性。这类钢在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能达到或接近调制钢，既缩短了生产周期，又节省了能源。

但是，由于析出相的作用，也大幅度提高了非调质钢的裂纹敏感性，导致非调质钢连铸坯容易产生裂纹；同时，加热、轧制时表面裂纹发生率要远高于常规钢材。

生产过程中，含氮及钒、铌等细化晶粒元素的连铸坯加热温度过高或加热不均以及较低温度轧制等，都容易产生较大的热应力或组织应力造成轧件表面出现裂纹。

因此，生产含钒、铌的非调质钢，在控制强韧性的前提下，还需要控制好表面质量。目前，由于生产过程非调质钢的表面质量影响因素较多的影响，裂纹敏感性钢很难定量化或半定量化描述裂纹发生率。

有鉴于此，本发明设计制造了一种非调质钢，确保了其强韧性，同时，对连铸坯、钢材表面质量进行控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含Nb非调质钢及其制备方法，对钢材表面质量进行控制，确保了钢材的强度和冲击韧性。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种含Nb非调制钢，其化学成分以质量百分比计包括C 0.45-0.47％、Si 0.51-0.59％、Mn 1.11-1.29％、Cr 0.15-0.21％、Nb 0.021-0.030％、Cu 0.11-0.19％、N0.0161-0.0199％、S 0.055-0.070％、V 0.12-0.20％、Ni≤0.10％、Al≤0.015％、Ti≤0.005％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Σ(Nb+V)/N为8-12，且Nb/N在1.2-1.8之间。

进一步地，所述含Nb非调制钢的碳当量Ceq在1.10-1.20之间，其中碳当量Ceq＝C+Si/6+Mn/5+Cr/4+Ni/15+Cu/15+1.5V+2.0Nb。

本发明还提供一种涉及以上含Nb非调制钢的制备方法，包括以下生产步骤：转炉冶炼、LF精炼、连铸、轧制。

其中，所述连铸过程中，二冷水比水量控制在0.34±0.02L/kg，且冷却水采用四段式控制。

进一步地，冷却水四段式控制中，第一段、第二段采取快冷，第三段、第四段采取弱冷，前两段的冷却水总流量大于后两段的冷却水总流量；

优选地，前两段的冷却水总流量占二冷却水总流量的70％±5％，后两段的冷却水总流量占二冷却水总流量的30％±5％；

更优选地，第四段的冷却水流量占二冷却水总流量的比例≤10％。

进一步地，控制结晶器冷却水强度为2600±80L/min。