[发明专利]一种提高双辊连铸低碳微合金钢针状铁素体含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢制造领域，具体涉及一种提高双辊连铸低碳微合金钢针状铁素体含量的方法。

背景技术

针状铁素体组织指以针状铁素体为主的针状铁素体、少量多边形铁素体和微量贝氏体的混合组织。针状铁素体是中温转变产物，在650~500℃之间形成，继先共析铁素体和魏氏体形成之后在晶内的夹杂物上形核长大。在光学显微镜下针状铁素体呈不规则非等轴状，粒度参差不齐，晶粒界限模糊，看不到连续的晶界。

针状铁素体尺寸、方向各异，且交叉分布，各板条之间相互缠结、彼此咬合，具有较高的位错密度，易于实现多滑移。在针状铁素体形成过程中会形成细小、弥散的M-A岛组织，能够钉扎晶界，且M-A岛组织中的残余奥氏体是有利的韧性相。针状铁素体形核后，在一定条件下其晶界上能感生形核长出二次针状铁素体，有着很强的自身细化能力。因此，含有大量针状铁素体的低碳微合金钢具有良好的强韧性，在管线钢、大线能量焊接用钢中的应用十分广泛。与传统的铁素体-珠光体组织的管线钢相比，针状铁素体组织的管线钢在满足高强韧性的同时，还具有低的韧脆转变温度，从而极大的提高了管线钢的使用寿命。而在大线能量焊接方面，当存在大量针状铁素体组织时，焊缝金属具有较高的强度和良好的低温冲击韧性，同时可有效地组织裂纹扩展。

针状铁素体晶核是依附于已存在的非金属夹杂物上形成的，属于异质形核，夹杂物的存在是针状铁素体形核的一个充分条件。但并不是所有细小、弥散的夹杂物都具有诱导晶内针状铁素体形核的作用，有些夹杂物只是起到钉扎晶界强化材料的作用。目前已证明Ti的氧化物、TiN、VN、CuS等夹杂物有促使针状铁素体形核的作用。其中，在奥氏体晶粒内Ti的氧化物质点是针状铁素体有效形核地点，除了其氧化物可以作为非自发核心的靠背作用之外，另一个原因是在Ti氧化物质点周围形成奥氏体形成元素Mn的贫化区，提高γ→α转变点Ar₃温度，促进晶内针状铁素体形成。

低碳微合金钢连续冷却时都会产生多种类型的中温转变组织，在较高中温转变温度范围内可以形成针状铁素体组织，并且其转变受到冷却速度和过冷温度的影响，通过调整冷却工艺可以控制针状铁素体的体积分数。在连续冷却过程中通过控制针状铁素体的形成和长大，能利用针状组织分割原奥氏体晶粒，细化板条贝氏体组织。一定量的针状铁素体能起到调整基体硬度、改善综合力学性能的作用。

双辊连铸技术是一种短流程、低能耗、污染小、成本低的绿色环保新工艺技术。双辊连铸技术作为当今世界上薄带钢生产的前沿技术，可省去厚板坯连铸、加热和热连轧等工序，由液态钢水直接生产出厚度为1～6mm的薄带。但是，利用双辊连铸生产出来的薄带的初始组织较粗大，针状铁素体含量较少，强韧性较差。此外，由于初始规格薄，后续加工变形量不足，故难以大幅度细化晶粒，钢材的力学性能不尽如人意。因此，如何提高双辊连铸生产的低碳微合金钢薄带中针状铁素体的含量成为所面临的一个亟待解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高双辊连铸低碳微合金钢针状铁素体含量的方法，目的是解决低碳微合金钢传统生产流程工艺复杂、制造工序多、能耗大、环境负荷大等问题，同时大幅度提高双辊连铸低碳微合金钢组织中针状铁素体的含量，有利于改善带材的强度和韧性。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）冶炼钢水，钢包内的钢水经中间包流入由双辊连铸机的两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，熔池上表面的钢水的过热度为10~50℃，钢水经过两个结晶辊之间的辊缝凝固并导出，导出速度为20~80m/min，形成1~6mm厚的低碳微合金钢薄带；

（2）低碳微合金钢薄带经冷却系统以10~30℃/s的冷却速率冷却至900~1100℃后进行压下量为5~30%的一道次热轧，然后薄带再以5~40℃/s的冷却速率冷却至600~700℃后进行卷取，得到100~2000mm宽的低碳微合金钢热轧板卷，钢板中针状铁素体的体积分数为20~70%。

所述的低碳微合金钢的化学成分按质量百分比为：C 0.02~0.08%，Si 0.1~0.5%，Mn 0.1~0.5%，S 0.002~0.01%，P 0.01~0.15%，sol-Al 0.002~0.03%，Cu <0.5%，Cr <1.0%，Ni <0.2%，O 0.002~0.01%，Ti 0.005~0.2%，余量为Fe。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：