[发明专利]1000MPa级含钛马氏体钢氮化钛夹杂物的控制方法

说明书

本发明涉及一种1000MPa级含钛马氏体钢氮化钛夹杂物的控制方法。该马氏体钢化学成分及质量百分含量分别为：C：0.13‑0.17，Si：0.3‑0.7，Mn：2.0‑2.3，P≤0.020，S≤0.015，Cr：0.3‑0.6，Ti：0.02‑0.06。控制方法包括转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和板坯连铸工序控制，通过LF精炼粗调钛+RH精炼精调钛的工艺控制氮化钛夹杂物，使钢中氮化钛夹杂物尺寸降低至5μm以下。本发明综合考虑热力学和动力学因素，充分利用氮化钛析出的孕育期，采用分批加入钛铁合金的方法，解决大颗粒氮化钛夹杂物问题。

技术领域

本发明涉及钢中氮化钛夹杂物的控制方法，尤其涉及一种1000MPa级含钛马氏体钢氮化钛夹杂物的控制方法。

背景技术

1000MPa级含钛马氏体钢是目前商业化高强钢中强度级别最高的钢种，国内只有少数企业具备批量稳定生产的能力，其显微组织几乎全部为马氏体，在汽车用钢产品中适合于简单零件的冷冲压和辊压成形零件，如保险杠、门槛加强板和侧门内的防撞杆等。

该钢种钛含量为0.02-0.06wt%，氮含量为30-70ppm，在生产过程中，存在因尺寸在6-20μm的大颗粒氮化钛夹杂物而导致的冷轧轧制过程中带钢边部裂纹缺陷，该缺陷裂口长度在2-4cm，严重时达到10cm以上，严重影响生产稳定性，恶化产品质量。因此，需要寻找一种氮化钛夹杂物的控制方法，减少大颗粒氮化钛夹杂物，降低带钢边部裂纹缺陷。

相关研究表明，氮化钛的析出与钢中钛和氮元素的溶解度以及温度密切相关，由雍岐龙编写的《钢铁材料中的第二相》一书中，给出钢中氮化钛析出物溶解度随温度变化的函数表达式为：

经计算其开始析出温度为1588℃-1803℃。因此，氮化钛夹杂物的控制应在钢水冶炼工序进行。

氮化钛夹杂物的析出在理论上存在形核、长大的问题，一般情况下，氮化钛夹杂物在达到析出温度后，除自身析出外，还会以Al₂O₃夹杂物为核心进行形核，因此，通过扫描电镜经常可以看到氮化钛和Al₂O₃复生的夹杂物。而其长大过程主要包括元素扩散长大、布朗碰撞长大、湍流碰撞长大和斯托克斯碰撞长大。由此可以看出，氮化钛夹杂物的形核、长大过程非常复杂，控制难度很大，非简单的工程经验和已有知识能解决。

目前，氮化钛夹杂物的控制普遍采用降低钢水中氮含量或者钛含量，降低氮化钛析出温度，以热力学的方法实现氮化钛夹杂物的控制。如：申请号201410459165.5的专利公开了“一种齿轮钢棒材氮化钛夹杂物的控制方法”，通过对“转炉-LF精炼-RH精炼-矩形坯连铸”全流程工艺的控制，降低钢水氮含量，从而控制氮化钛夹杂物。

申请号201010228812.3的专利公开了“一种中碳含铌钢减少表面裂纹的方法”，通过设备精度控制、尽量做到生产中不增氮，以及RH真空循环脱气工艺保证氮含量小于0.0045wt%，从而减少碳氮化钛的大量富集超标。

申请号201710693270.9的专利公开了“一种降低齿轮钢20CrMnTi中氮化钛夹杂的冶炼工艺”，通过转炉、精炼、连铸工艺控制钢中氮含量和钛含量从而达到降低钢水中氮化钛夹杂物的目的。

以上方法均对钢中氮含量进行严格控制，现场生产实践表明，当控制钢中氮含量≤60ppm时，会显著增加工艺控制难度，造成工序成本上升。

还有一些专利通过加入抑制剂的方法控制氮化钛夹杂物的目的。如申请号为201811319185.7的专利公开了“一种轴承钢中添加Ce抑制氮化钛夹杂物形成的合金工艺”，但是该方法同样增加了生产成本。

发明内容