含Nb高強(qiáng)鋼板表面裂紋控制實(shí)踐

【摘 要】含Nb低合金高強(qiáng)鋼由于Nb的特性，裂紋敏感性較強(qiáng)，生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)鋼板表面裂紋。本文結(jié)合濟(jì)鋼含Nb低合金高強(qiáng)鋼的表面裂紋生產(chǎn)控制實(shí)踐，提出了含Nb鋼冶煉、加熱、軋制等環(huán)節(jié)控制措施，指出了含Nb鋼板的表面裂紋控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】Nb微合金化；表面裂紋；生產(chǎn)控制

近年來，隨著鋼產(chǎn)品向優(yōu)質(zhì)低耗高效化方向發(fā)展，濟(jì)南鋼鐵公司其產(chǎn)品品種、產(chǎn)量不斷提高，Nb等微合金元素在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在低合金高強(qiáng)度鋼方面。但與普通鋼相比，含Nb鋼在生產(chǎn)過程中更容易產(chǎn)生表面裂紋，統(tǒng)計濟(jì)鋼07年含Nb鋼種的裂紋指數(shù)為1.04%，而不含Nb鋼的裂紋指數(shù)只有0.31%。表面裂紋多表現(xiàn)為沿軋制方向分布的小縱裂，占總裂紋率的70%左右，典型裂紋形態(tài)如圖1所示。

針對含Nb高強(qiáng)鋼中Nb的行為規(guī)律及其對連鑄、軋制的影響，我們制定了相應(yīng)的技術(shù)措施，以減弱Nb合金化所帶來的部分不利影響，取得了明顯效果。

1.嚴(yán)格控制鋼中 [S]、[P]、[N]的含量

減少[N]含量或者通過降低[S]、[P]等易偏析元素，以提高凝固溫度，是防止在宏觀偏析區(qū)形成有害的大型Nb的碳氮化物的有效方法。目前濟(jì)鋼含Nb鋼中的[S]、[P]一般控制在0.010%以下，同時強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐操作避免終點(diǎn)鋼水過氧化，適當(dāng)控制吹氬強(qiáng)度避免鋼水大翻等，防止鋼水吸氮，含Nb鋼中的氮含量基本能控制在40ppm左右。以上措施的實(shí)施，很好的防止了大型碳氮化鈮等夾雜物及含Nb鋼鑄坯裂紋等缺陷的產(chǎn)生。

2.采取Nb-Ti復(fù)合合金化工藝

當(dāng)鋼中的氮與鈦等比鈮的親和力更大的元素結(jié)合時，則鈮以碳化物而不是以氮化物的形式存在。當(dāng)板材的加熱溫度相同時，鈮可以更多地溶解在鋼中。這加速了奧氏體化的過程，并通過溶解的鈮在鐵素體中析出碳化鈮的沉淀強(qiáng)化作用提高強(qiáng)度。大量研究表明，加入Ti后，還有利于改善含Nb鋼的熱塑性，使產(chǎn)生裂紋敏感性下降。在濟(jì)鋼的生產(chǎn)實(shí)踐中，對含Nb鋼中都加入了微量的Ti，采用Nb-Ti復(fù)合技術(shù)，也大大改善了鋼板的裂紋情況。

3.采取低碳工藝生產(chǎn)含Nb高強(qiáng)鋼

采用低碳工藝可以避開包晶反應(yīng)區(qū)，避免了包晶區(qū)裂紋的產(chǎn)生，而且由于C含量的降低，使奧氏體晶界上析出的鈮的碳氮化物減少，降低了Nb鋼的低溫?zé)崴苄?。?jì)鋼通過對部分裂紋敏感性強(qiáng)的中碳鋼種改低碳工藝生產(chǎn)，有效地降低了鋼板表面裂紋的產(chǎn)生，而且使鋼板還具有了優(yōu)良的焊接性能。實(shí)際生產(chǎn)中含Nb低碳（C%<0.10%）低合金鋼與中碳（0.10～0.20%）低合金鋼相比，其裂紋指數(shù)明顯要高出許多，如表1所示。

4.強(qiáng)化連鑄操作控制

為了盡可能地減少含Nb鋼的鑄坯缺陷，實(shí)現(xiàn)無缺陷含Nb鑄坯的生產(chǎn)，在連鑄過程中我們采取了嚴(yán)格的保障措施。全程采用保護(hù)性澆注，并選用熔融特性與含Nb鋼成分相適宜的保護(hù)渣，并嚴(yán)格做到按規(guī)定使用專用保護(hù)渣。通過控制澆注溫度來穩(wěn)定拉坯速度和結(jié)晶器液面高度，采用較弱的二次冷卻制度，保持水量分布均勻，噴嘴霧化良好；對裂紋敏感性強(qiáng)的含Nb鋼種，盡量地提高其矯直溫度，避開其脆性溫度區(qū)間等。通過推行上述措施，含鈮鋼連鑄坯的表面裂紋明顯降低。

5.采用連鑄坯冷送制度

鑄坯熱送溫度一般都在600～750℃之間，如前所述，此時正是Nb鋼中C、N化物大量析出時期，隨著含Nb鋼品種的增加，熱送含Nb鋼板比較普通鋼板出現(xiàn)表面裂紋的幾率大幅增加。根據(jù)上述分析，我們對含Nb高強(qiáng)鋼實(shí)施冷送坯制度，結(jié)果與熱送坯的裂紋指數(shù)相比明顯降低，熱送連鑄坯生產(chǎn)量918.6t，裂紋指數(shù)6.55%；冷送連鑄坯生產(chǎn)量679.6 t，裂紋指數(shù)0.39%。

6.強(qiáng)化軋制過程變形控制

為了充分發(fā)揮Nb的作用，濟(jì)鋼含Nb鋼在精軋階段軋制溫度一般都控制在950℃以下的未再結(jié)晶區(qū)，前面幾個道次盡可能采取增大變形量的技術(shù)措施，軋后冷速以及終冷溫度可以根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)行適當(dāng)控制，保證Nb（CN）的充分析出，發(fā)揮其較強(qiáng)的細(xì)晶強(qiáng)化作用和低溫下彌散、細(xì)小的析出粒子的沉淀強(qiáng)化作用，提升了含Nb鋼的性能，取得了很好的效果。

7.結(jié)論

（1）含Nb鋼容易導(dǎo)致連鑄坯裂紋的產(chǎn)生，Nb的碳氮化物的控制直接影響到軋后鋼板的性能和質(zhì)量。

（2）嚴(yán)格控制鋼中S、P、N含量，采用低碳工藝及Nb-Ti復(fù)合技術(shù)，實(shí)施連鑄坯冷送，加大軋制變形量控制，可以有效降低含Nb鋼板的表面裂紋產(chǎn)生幾率。