[发明专利]一种高淬透性中碳高钛含硼钢及其板坯连铸生产方法

说明书

一种高淬透性中碳高钛含硼钢及其板坯连铸生产方法，采用较高含量的C、B、Mn、Mo、Cr来提高钢板的淬透性，并且控制Ti、B、N、C四者元素含量满足2≤Ti/(B+N+C)≤5，在有效抑制BN颗粒析出的同时，避免产生过多的TiN或Ti(C,N)颗粒，从而可以减轻铸坯角部横裂缺陷和皮下夹杂缺陷。本发明在成分设计的基础上，通过控制连铸过程中二冷区铸坯表面温度、二冷比水量、中间包内钢液过热度和连铸平均拉速等，减少BN等析出物、细化晶粒组织，使获得的含硼钢不仅具有较高淬透性，而且可以有效降低连铸过程中裂纹产生风险，显著提高铸坯质量。

技术领域

本发明涉及含硼钢制造技术领域，特别涉及一种高淬透性中碳高钛含硼钢及其板坯连铸生产方法。

背景技术

钢的淬透性受珠光体或贝氏体转变的孕育期所控制，取决于过冷奥氏体稳定性的大小。凡是能够抑制珠光体或贝氏体等过冷奥氏体分解产物形核的因素均能提高钢的淬透性。钢中的碳含量和合金元素对淬透性影响最大。合金元素对钢淬透性的影响可归结为对临界冷却速度的影响，一般可分为以下3类：

1)降低钢的临界冷却素的元素，随着其加入量的增加，临界冷却速度不断降低，如Mn、Cr、Mo、Ni、Si等；

2)提高钢的临界冷却速度的元素，随着其加入量的增大，临界冷却速度不断上升，如Ti、Zr、Co等；

3)随着加入量的增多，先降低临界冷却速度，而后增大临界冷却速度，如V等。

钢中常用的合金元素对增大钢的淬透性的能力由高到低是：B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。只有溶解在奥氏体中的合金元素才能起增大钢淬透性的作用，不溶解的碳化物能降低奥氏体中碳及合金元素的浓度，对钢的淬透性起相反的作用。

含硼钢是以Mn、B为基础代替Cr、Ni钢的一种低合金结构钢，在钢中添加极微量的微合金元素硼就可以使钢的淬透性成倍增加，同时还可以获得优良的机械性能。我国Cr、Ni资源紧缺，而硼资源丰富，因此国家鼓励开发含硼钢。钢液中B和N超过一定含量时，B和N容易结合生成BN，并在晶界沉淀；BN晶界析出物很细小，连续钉扎在奥氏体和基体变形处，降低了晶界的流动性，使再结晶温度提高，由于再结晶受阻，晶界不能迁移，应力在晶界处集中而不能消除，从而引起晶界的脆化，使钢的裂纹敏感性增加。因此，含硼钢如果矫直时铸坯温度处于氮化物析出高峰温度区(850～1000℃)，将会引起钢的脆化，矫直变形下铸坯振痕波谷处易产生裂纹，在振痕缺口效应与晶界弱化的双重作用下，铸机矫直区角横裂纹将进一步扩展和加剧。

目前测钢淬透性最常用的方法是末端淬火法，简称端淬法，原理是测定试样端部硬度。国标GB-225-63规定了该方法的实验规定与原理，淬透性以洛氏硬度HRC值表征、且正相关。

日本专利JP1980135282A公开了“一种含硼钢”，其成分包括：C：0.01～0.07％、Mn：0.05～0.30％、Al：0.01～0.03％、N≤0.0026％、B：0.001～0.006％、Cr：0.01～0.06％。

日本专利JP2005230595A公开了“一种含硼钢”，其成分包括：C：0.03～0.07％、Si≤0.2％、Mn：1.2～2％、P≤0.015％、S：0.0005～0.005％、B：0.0003～0.003％、Mo：0.01～0.2％、Al：0.001～0.034％、Ti：0.005～0.02％、N：0.001～0.008％、O：0.001～0.004％、Ca：0.0003～0.004％、Mg：0.0003～0.004％。

中国专利CN201210319733.2公开了“一种消除含硼钢连铸坯角部横裂纹缺陷的方法”，控制浇铸时钢水的N含量≤50ppm，B含量≤80ppm；对连铸坯二次冷却的强度为比水量≤0.90/kg；二次冷却在连铸的各阶段冷却水量占总水量的比分别是足辊区15～20％、竖直段区15～22％、弧形段区15～40％，矫直区3～5％；所连铸坯在弯曲区的窄面温度大于1000℃，矫直区的窄面温度大于870℃。