[发明专利]一种含铌钢经济铌合金化的方法

说明书

本发明提供了一种含铌钢经济铌合金化的方法，使用半钢或铁水转炉冶炼终点低碳钢水，通过优化含铌钢铌铁合金化工艺、限定LD转炉工序铌合金化要求、LF炉精准差异化铌合金化要求和RH炉精准差异化铌合金化要求、以及优化LD/LF/RH各工序铌铁合金加入工艺，实现控制含铌钢以及超低碳钢LF/VD/VOD/VAD/RH工序铌成份配加的稳定控制。与现有技术相比，本发明提供的含铌钢经济铌合金化的方法，可有效、精准、稳定地控制含铌钢、以IF钢为典型代表的超低碳钢LD/LF/RH工序铌成份配加稳定控制，为LD/LF/RH实现高效精准铌成份控制、经济铌合金化、生产稳定顺行提供有力支撑，减少了含铌钢、以IF钢为典型代表的超低碳钢LD/LF/RH工序铌成份控制的波动、不稳定，冲击和影响产品质量稳定控制的现象。

技术领域

本发明涉及含钒半钢(铁水)冶炼技术领域，更具体地说，是涉及一种含铌钢经济铌合金化的方法。

背景技术

超低碳钢具有优良的加工性能、电磁性能和韧性等优点，广泛应用于汽车和家电行业，一直在迅速发展。尤其是IF钢，已成为一个国家汽车用钢板生产水平的标志，世界许多先进钢铁厂都非常重视IF钢的生产，安赛乐米塔尔、新日铁、JFE、蒂森克虏伯、美钢联、浦项等先进钢厂的IF钢年产量均在200万吨以上。IF钢是高级别汽车用板中的典型钢种，是衡量一个国家汽车钢板生产的重要标志之一，目前以IF钢为基础发展起来的高防腐蚀性能深冲热镀锌IF钢板、高强度IF钢板、深冲高强度烘烤硬化IF钢板等系列超低碳钢，已广泛应用于汽车内板与面板的生产。

铌，化学符号Nb，是一种带光泽的灰色金属，具有顺磁性，原子序数41，原子量92.90638，属于元素周期表上的VB族。1801年英国C.哈切特从铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为columbium(中译名钶)，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57g/cm³。高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。铌对于热中子的捕获截面很低，因此在核工业上有相当的用处。铌(Nb)在钢中可以形成NbC或NbN等间隙中间相。在再结晶过程中，因NbC、NbN对位错的钉扎及抑制晶粒长大等作用，从而大大增加了再结晶时间。在高于临界温度时，铌元素对再结晶的作用表现为溶质拖曳机制，而在低于临界温度时，则表现为析出钉扎机制。即当晶界在运动过程中遇到一个质点时，一部分晶界就会被切断，如果晶界要挣脱质点的钉扎，就必然产生新的界面面积，进而增加新的界面能，因此，只有提供更大的驱动力才能使晶粒粗化。铌在钢中的特点就是提高奥氏体的再结晶温度，扩大未再结晶区温度范围，促进奥氏体晶粒形变和缺陷的“累积”，最终达到细化铁素体晶粒的目的。

铌在钢铁行业的应用，在钢的各种微合金化元素中，废铌是最有效的微合金化元素，铌的作用如此之大，以至于铁原子中含有丰富的铌原子，就能达到改善钢性能的目的。实际上钢中加入0.001％～0.1％的铌，就足以改变钢的力学性能。例如：当加入0.1％的合金化元素时，提高钢的屈服强度依次为：铌118MPa；钒71.5MPa；钼40MPa；锰17.6MPa；钛为零。实际上钢中只需加入0.03％～0.05％Nb，钢的屈服强度便可提高30％以上。而钢的成本每吨仅增1美元。例如：普通中碳钢的屈服强度一般为250MPa，加入微量铌可使强度提高到350～800MPa。铌作为微合金化元素加入钢中并不改变铁的结构，而是与钢中的碳、氮、硫结合，改变钢的显微结构。铌对钢的强化作用主要是细晶强化和弥散强化，铌能和钢中的碳、氮生成稳定的碳化物和碳氮化物。而且还可以使碳化物分散并形成具有细晶化的钢。铌还可以通过诱导析出和控制冷却速度，实现析出物弥散分布。在较宽的范围内调整钢的韧性水平。因此，加入铌不仅可以提高钢的强度，还可以提高钢的韧性、抗高温氧化性和耐蚀性！降低钢脆性转变温度，获得好的焊接性能和成型性能。该成分被广泛的应用到连续油管的管材材料中。