Nb_V_Ti微合金元素对连铸坯表面质量的影响
《B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中强化效果的理论研究》
《B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中强化效果的理论研究》篇一一、引言超级奥氏体不锈钢以其卓越的耐腐蚀性、高温强度和良好的加工性能，在化工、海洋工程、核能等高要求领域得到了广泛应用。
为了进一步提高其性能，研究者们通过添加微合金化元素如B、Nb等，以实现材料的强化。
本文旨在探讨B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果及其作用机理。
二、微合金化元素概述B、Nb等微合金化元素的添加可以有效改善超级奥氏体不锈钢的性能。
这些元素能够与基体形成固溶强化相，从而增加材料的强度和硬度。
此外，它们还能与基体中的其他元素形成化合物，提高材料的耐腐蚀性和高温性能。
三、B元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果B元素具有较小的原子半径，能够有效地固溶到基体中，从而起到固溶强化的作用。
此外，B还能与基体中的其他元素如Mo、W等形成硼化物相，这些硼化物相具有较高的硬度和稳定性，能够进一步提高材料的强度和耐腐蚀性。
四、Nb元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果Nb元素的加入可以促进形成复杂的氮化物相，这些氮化物相可以进一步阻止材料中的滑移现象，从而提高材料的强度和硬度。
此外，Nb元素还能与基体中的其他元素形成稳定的固溶体，提高材料的耐腐蚀性和高温性能。
五、强化机制分析（一）固溶强化机制：B、Nb等微合金化元素能够有效地固溶到基体中，通过改变基体的晶体结构、晶格常数和内应力等参数，从而提高材料的强度和硬度。
（二）沉淀强化机制：B、Nb等元素与基体中的其他元素形成的化合物或氮化物相，具有较高的硬度和稳定性，可以有效地阻碍材料中的滑移现象，从而提高材料的强度和耐腐蚀性。
（三）晶界强化机制：微合金化元素的添加可以改善晶界结构，减少晶界处的缺陷和杂质，从而提高材料的整体性能。
六、实验研究及结果分析通过对添加不同含量B、Nb等微合金化元素的超级奥氏体不锈钢进行实验研究，发现这些元素的添加能够有效提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性。
同时，我们还发现不同微合金化元素的添加对材料性能的影响程度存在差异。
微合金元素对钢性能的影响
微合金元素对钢性能的影响【摘要】钒、钛、铌等微合金元素都可以通过细化晶粒和沉淀强化来提高钢的强度，但由于其作用机理及强化强度受到本身特性和工艺条件的影响而不同，且对抑制再结晶的能力表现不同，具体表现为铌>钛>钒。
【关键词】微合金化元素；作用机理；析出；裂纹1.引言微合金元素如钒、钛、铌等，在钢中由于其碳氮化物可以调节形变奥氏体的再结晶行为和阻止晶粒长大，间接起到细化晶粒的作用，并对钢产生沉淀强化，从而提高钢材的强度和韧性，因此在钢材生产中得到了越来越多的应用。
但是，控制不好，AlN和（Nb、Ti、V）的碳氮化物大量在晶界析出，会促使钢的塑性降低，产生表面横裂纹。
因此研究微合金元素在钢材中行为变化及对钢材性能的影响规律，为实际生产中提供一定的理论基础。
2.微合金化元素对钢性能的影响“微合金化”是指这些元素在钢中含量较低，通常低于1%（质量分数）[l]，目前大量使用的是铌、钒、钛等，其特点是能与碳、氮结合成碳化物、氮化物和碳氮化物，这些化合物在高温下溶解，在低温下析出。
其作用表现在：在加热时阻碍原始奥氏体晶粒长大；在轧制过程中抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大；在低温时起到强析出强化的作用。
通过合金元素的固溶及其固态反应，影响微结构乃至结构、组织和组分，从而使金属获得要求的性能[2]。
国内外许多学者对微合金元素在钢中的应用做了大量的研究工作，己经基本掌握了微合金元素在钢中的作用规律[3]，如表1所示。
2.1钒2.1.1 钒微合金化理论基础钒在微合金钢中单独加入时主要形成VC、VN和V（N、C），属中间相，其化学式可在VC～V4C3之间变化。
钒在钢中的固溶量随温度的升高而迅速增大，而VC、VN的量则相应下降，但在较低的加热温度下，其碳化物可以完全溶解（至少是绝大部分）到奥氏体中，因此V的利用率高，对沉淀强化的贡献大，成为非调质钢中的主要的和常用的微量添加元素，为钛和铌所不及。
钒的碳化物土要以相间沉淀的形式析出，在α相区内析出量不多，并与α相保持共格关系。
nb,v,ti微合金元素对连铸坯表面质量的影响
nb,v,ti微合金元素对连铸坯表面质量的影响NB-V-TI微合金元素是连铸坯表面质量的关键因素，其在调节坯表分布性及坯表缺陷有着至关重要的作用。
NB,V,Ti微合金元素对连铸坯表面质量的影响连铸坯是在钢铁冶炼工艺中十分重要的环节，在铸件的成形过程中，表面质量的好坏直接影响到之后的熔炼、外形、尺寸等性能指标的保证。
近年来，NB、V、Ti等合金元素在连铸坯表面质量方面的影响也逐渐受到人们的重视。
下面就NB,V,Ti微合金元素对连铸坯表面质量的影响进行简要介绍。
一、NB对连铸坯表面质量的影响1、降低连铸坯表面温度Nb可以有效抑制连铸坯表面的热膨胀，可以降低连铸坯表面的温度，提高表面的稳定性，从而显著降低连铸坯表面的黏性和吸收煤灰的能力，抑制渗漏，提高连铸坯表面质量。
2、抑制氧化Nb能够抑制核物理反应，改善液化熔融体系，有效抑制核物理反应，可以有效抑制连铸坯表面的氧化，减少氧化物的生成，较好地控制表面氧化形貌，有助于改善连铸坯表面质量。
二、V对连铸坯表面质量的影响1、影响连铸坯表面细节V对于连铸坯表面细节有着极大的影响，能够改善连铸坯表面的均匀性，使连铸表面的细节均匀一致，有利于改善最终成型铸件的外形和尺寸。
2、提高表面硬度V可以提高连铸坯表面的硬度，减少外加压力对表面的影响，进而抑制表面的磨损，改善连铸表面的质量。
三、Ti对连铸坯表面质量的影响1、改善表面结构Ti可以改善连铸坯表面的结构，进而改善喷浆膨胀性，降低表面的温度，减少表面黏度，有助于改善连铸坯表面的质量。
2、抑制气孔比Ti是一种非常活跃的金属，可以有效抑制气孔比，进而改善表面的外观质量，有助于改善连铸坯表面质量。
综上所述，NB，V，Ti微合金元素在连铸坯表面质量方面有着重要的影响，能够改善连铸坯表面的温度、细节、外观以及磨损等性能指标，保证连铸坯的表面质量。
因此，在实际生产过程中应充分考虑NB，V，Ti微合金元素，为后续成形工序提供高质量、满足外形及尺寸要求的连铸坯。
微合金钢概要(Nb、V、Ti)
钒能促进珠光体的形成，还能细化铁素体板条，因此钒能用来增加重 轨的强度和汽车用锻件的强度。 碳化钒也能在珠光体的铁素体板条内析出沉淀，从而进一步提高了材 料的硬度和强度。
钒像大多数溶质合金一样能抑制贝氏体的形成。因此，如果它是溶解而不是以 碳化钒和氮化钒的形式沉淀析出，则可用来增加淬透性。 当钢中钒的质量分数低于0.03%时，固溶态的钒才可以占绝大多数，才能 有效地提高淬透性。 与锰提高铌、钒的溶解度一样，钼也提高它们在钢中的溶解度。而添加了 元素钼后，可固溶的钒含量明显增加，可达0.06%左右。
形变强化是因为金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应 力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越 困难。 引起金属加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割（形成不易或不 能滑移的割阶、或形成复杂的位错缠结）、位错的反应（形成不能滑移 的固定位错）、易开动的位错源不断消耗等等
钛微合金化的强韧化机理
细晶强化 由固态下高温析出的、弥散分布的TiN，对阻止奥氏体晶粒长大 最为有效，含一定量钛的非调质钢加热至1250℃，仍具有较细的奥氏 体晶粒。 沉淀强化 氮可以提高 TiN稳定性，细化奥氏体晶粒。大量实验结果表明， 氮对提高TiN颗粒钉扎奥氏体晶界的效果起关键性作用。当钢中氮含 量超过ω(Ti)／ω(N)理想配比时，TiN钉扎晶界的作用最有效。增氮 使TiN的稳定性提高，减少了TiN在高温下的溶解，高温下未溶的 TiN 阻碍奥氏体晶粒长大，细化奥氏体晶粒，相变后铁素体晶粒也细小。
固溶强化：合金元素溶于基体金属中形成固溶体而使金属强化，称为固溶 强化。
碳、氮等间隙式溶质原子嵌入金属基体的晶 格间隙中，使晶格产生不对称畸变造成的强 化效应以及填隙式原子在基体中与刃位错和 螺位错产生弹性交互作用，使金属获得强化 弥散强化：材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生强化的方 法，称为弥散强化。
连铸过程含Nb、V、Ti微合金化钢中碳、氮化物析出及钢的延塑.
连铸过程含 Nb 、 V 、 Ti 微合金化钢中碳、氮化物析出及钢的延塑性能降低1采用控轧控冷工艺,轧制过程含铌、钒、钛微合金化钢中析出的微细 NbN 、Nb(C,N、 VN 、 V(C,N、 TiN 等能够细化钢的组织,并对钢起到沉淀强化的作用,得到较高强度、较好韧性的钢材。
因此,含铌、钒、钛微合金化钢在管线钢、大跨度重载桥梁、高压容器钢板、海洋设施用钢等方面得到了广泛的应用。
一、前言2析出物粒子大小、粒子间距与钢板废品率的关系4二、碳、氮化物析出热力学分析铌、钒、钛均为与氮或碳有较强亲和力的元素 , 在钢凝固冷却过程,铌、钒、钛与钢中的氮或碳反应生成相应的氮化物、碳化物。
因为生成氮化物和碳化物的反应经常同时进行 , 生成的二元氮化物、碳化物又均为 NaCl 型晶格结构 , 它们之间可以相互溶解 , 形成 Nb(C,N、 V(C,N等碳氮化物或更多元复合化合物。
1418假定钢中 [Al]、 [Nb]、 [V]含量均为 0.02%, [N] 含量为 0.005%,钢中析出物活度为 1, 则平衡条件下各析出物开始析出的温度分别为:AlN:1059℃ NbN:1029℃ NbC 0.7:1032℃ NbC 0.7N 0.2:1081℃ VN :882℃ VC 0.7:678℃三、静态析出、动态析出和形变诱导析出静态析出 :无形变、无应力作用条件下发生的析出, 静态析出一般需要较长的时间;动态析出 :在形变的同时发生的析出 ;形变诱导析出 :形变停止后立即开始的析出物的析出。
在有形变发生的情况下 , 晶格产生扭曲 , 为析出提供了成核的地点 ,因而大大加快了析出过程。
223539900℃保温 2分钟后拉伸试样中观察到的微细析出物 , 尺寸约为 10nm 左右 , 有球形和立方形两种。
由于尺寸太小 , 无法用 EDAX 打出成分 , 根据形貌判断其为以含铌为主的析出物。
40含铌、钒、钛微合金化钢根据高温延塑性能变化规律可分为以下类型 :1 低碳([C]≤0.10%含铌钢 ;2 高碳([C]≥0.12%含铌钢 ;3 低碳含较高铌、钒钢 ;4 低碳含钒钢。
960 MPa级高强度重型机械用钢板的试制
第４７卷第５期２０２１年１０月包 钢 科 技ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＶｏｌ．４７，Ｎｏ．５Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０２１９６０ＭＰａ级高强度重型机械用钢板的试制李 浩，柳 婕，隋 鑫，张 军（内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板厂，内蒙古包头 ０１４０１０）摘 要：文章介绍了包钢薄板厂试制９６０ＭＰａ级重型机械用钢板化学成分设计及冶炼、连铸、轧制及热处理工艺，并对试制钢板进行了组织和性能检测，结果表明：该产品钢质纯净，夹杂物含量低，低温韧性及强度匹配良好，可焊接性能与国内同类产品比肩。
关键词：高强钢；重型机械；显微组织中图分类号：ＴＧ３３５ ５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－５４３８（２０２１）０５－００４５－０５ＴｒｉａｌＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ９６０ＭＰａＧｒａｄｅＨｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈＳｔｅｅｌＰｌａｔｅｆｏｒＨｅａｖｙＭａｃｈｉｎｅｒｙＬｉＨａｏ，ＬｉｕＪｉｅ，ＳｕｉＸｉｎ，ＺｈａｎｇＪｕｎ（ＣＳＰＰｌａｎｔｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＵｎｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｉｔｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎａｓｗｅｌｌａｓｓｍｅｌｔｉｎｇ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ，ｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｆｏｒｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｅｄ９６０ＭＰａｇｒａｄｅｈｅａｖｙｍａｃｈｉｎｅｒｙｂｙＣＳＰＰｌａｎｔｏｆＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓａｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｉｓｐｕｒｅ，ｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｃｏｎ ｔｅｎｔｉｓｌｏｗ，ｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓｇｏｏｄａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙｃａｎｂｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｌｉｋｅｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎＣｈｉｎａ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ；ｈｅａｖｙｍａｃｈｉｎｅｒｙ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 随着中国制造业的飞速发展，对起重机、矿山机械、挖掘机、载重汽车、推土机等重型机械的需求日渐增大，对其性能的要求也日渐提高。
连铸坯缺陷及预防措施
连铸坯缺陷及预防措施1、方坯晶间裂纹、根源☐Cu 、Ni、Sn、Nb 与Al等元素的影响；☐铸机表面凹限，即使轻微凹限也会引起裂纹；☐保护渣不合适；☐结晶器液面波动严重；☐菱变严重；☐结晶器锥度太小；措施减少杂质元素含量；导致晶间裂纹的最主要原因是粗大晶粒结构以及沿晶粒边界的沉析，所以防止其产生的主要措施是在结晶器初始凝固阶段得以形成细小而均匀的结构；防止产生凹馅；用多水口代替直水口；2、气泡及针孔铸坯皮下通气孔称为针孔，而皮下闭气孔称为气泡根源☐脱氧不好，氢、氮含量高；☐润滑过度，油中含水；☐保护渣中含水；☐中间塞棒吹氩过度；结晶器波动措施☐有效地脱氧；☐注流及钢液面进行有效保护；☐加热润滑油及保护渣；☐采用EMS可有效减少针孔与铸坯表面皮下气泡的数量；☐减少结晶器液面波动3、铸坯表面夹渣根源☐钢水脱氧不够；☐钢水中氧化铝含量高，SiO2、MnO与FeO含量低（铝镇静钢）；☐耐火材料质量差；结晶器喂铝线；☐中包水口及结晶器中形成的块渣进入钢水。
措施☐采用无渣出钢；☐对钢水进行有效脱氧，采用保护浇注；☐中间包碱性覆盖剂；☐加深中包，增大中包钢液深度；☐中包采用挡堰；☐采用能快速吸收钢水夹杂的保护渣（高碱度）；☐加大保护渣的用量；☐减少结晶器液面波动，水口侵入深度必须100-150mm4、横向裂纹横向裂纹通常出现在角部，但中部区域也会出现，横向裂纹一般出现在振痕的底部。
1、因热脆而形成的表面裂纹☐C含量0.17-0.25%；☐S含量高；☐随合金元素含量增加，如：Al、Nb、V 及大于1%Mn，裂纹数量增加；☐Al、Nb、N及C沉析于晶粒表面；☐二冷区冷却不挡导致晶粒粗大；☐二冷区支撑辊对中不好；☐保护渣选择不当；☐负滑脱时间过长。
2、横向角部裂纹角部冷却过度；☐结晶器冷却不当；☐结晶器和支撑辊对中不好；☐矫直温度过低；☐高如：Al、Nb、V 及大于1%Mn含量钢水非常敏感，加入钛能有效降低裂纹的程度；☐二冷区冷却不均或冷却过度；☐保护渣不合适；☐铜管弯月面区域变形过大；☐钢水温度过低；☐结晶器锥度过大。
钢中非金属夹杂对质量的影响及控制措施
1) 液体钢的脱氧产物; 2) 钢液从浇注温度冷却到凝固温度过程中，由
于温度的降低使溶液中溶质的溶解度降低，
即钢水温度的变化使反应平衡移动，重新析 出脱氧产物;
3) 钢液冷凝时发生溶质树枝形偏析所析出的脱 氧产物;
4) 固相线温度以下钢继续冷却或者由于相变的
缘故，引起的夹杂物重新析出。
1.2
1.5
按化学成分分类
FeS、MnS
A类夹杂：硫化物
B类夹杂: 氧化铝、氧化铁 Al2O3+FeO C类夹杂：硅酸盐、氮化物 2MnO.SiO2 TiN、BN、NbN等 D类夹杂：球状氧化物类 小型氧化物 FeO、MnO、TiO2等
Ds类夹杂：单个大型球状氧化物类
1.6
钢中夹杂物的形貌
25
2.2夹杂物的检测
1.钢材出厂检验：
• • • ASTM标准（A、B、C、D、Ds类夹杂物）； 用户标准（SKF、米其林、贝卡尔特等）； 分析检验手段：光学显微镜。
2.科学研究：
• • 光学显微镜； 扫描电镜（+EDS）；
•
• •
投射电镜（+EPMA、EDS）；
图像分析； PDA（Pulse Distribution Analysis）。
炼钢钢坯
氧化铝+硫化钙
氧化铝
15102486N
氧化铁 视场50X
硫化钙
氧化铝
轧钢钢板
氮化物
2、非金属夹杂物对性能影响
使用性能的影响： 1、疲劳性能↓ 2、冲击韧性↓ 塑性↓ 3、耐腐蚀性↓
对工艺性能的影响： 1 、对锻造和冷加工、淬火加热和焊接过程 易开裂。 2 、轧制后表面质量以及磨削后零件表面粗 糙度降低。
浅谈含V、Nb、Ti低碳钢铸坯的高温力学性能
一
所 以 一般 对各 脆性 区 分 别 研 究 。
Ｉ ．第 ｌ脆 性 区
用 愈加明显 ； 磷 在 含 Ｎ 而 ｂ的 钢 中 不 会 产 生 降 低
塑性 的有 害 作 用 ， 有 Ｐ和 ｓ在 奥 氏 体 晶 界 同时 只
才 ～１５ ｏ ２ ０Ｃ温 度 区 间 ， 裂 主 要 是 沿 树 偏 析 时 ， 会 较 明 显地 降 低 钢 的 塑性 。 断 铃 木洋 夫 等 人 为 研 究 脆化 ， 断 裂 试 样 进 行 对 枝 晶 间 的 界 面 展 开 ， 钢 中 Ｂ、 Ｓ Ｐ等 杂 质 含 当 Ｏ、 、 了 电子 扫 描 、 微 镜 观 察 和 ｘ 射 线 分 析 ， 果 显 一 结
Nb-V-Ti微合金低碳钢Q550D 250 mm×1820mm连铸板坯角部横裂纹的控制工艺
Ｌ ｏ ｗ－ Ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｑ５ ５ ０ Ｄ
Ｃ ａ ｏ Ｌ ｅ ｉ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｇ ｕ ｏ ｌ ｉ ａ ｎ ， Ｓ ｈ ｉ Ｚ ｈ ｉ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｑ ｉ ｎ Ｄ ｅ ｎ ｇ ｐ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｕ ｉ ｊ ｕ ｎ
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连铸坯角裂缺陷产生原因及解决对策
第４５卷第３期２０１９年６月包 钢 科 技ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＶｏｌ．４５，Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ，２０１９连铸坯角裂缺陷产生原因及解决对策张立通１，李 强２，段云波２（１ 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心，内蒙古包头 ０４１０１０；２ 内蒙古包钢钢联股份有限稀土钢板材厂，内蒙古包头 ０１４０１０）摘 要：文章对铸坯角裂缺陷进行了研究，分析了铸坯产生角裂缺陷的工艺、操作因素和设备原因，通过提高钢水质量、调整结晶器冷却水量和二冷水量以及提高在线设备性能、倒角结晶器等一系列改进措施，改善了作用于凝固坯壳上的热应力和机械应力不均现象，减少了铸坯角部裂纹发生率，提高了连铸板坯质量。
关键词：连铸；角部裂纹；结晶器；二冷中图分类号：ＴＦ７７１ ２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－５４３８（２０１９）０３－００２２－０３ＣａｕｓｅｓａｎｄＳｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒＣｏｒｎｅｒＣｒａｃｋＤｅｆｅｃｔｏｆＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣａｓｔｉｎｇＳｈｅｅｔＢｉｌｌｅｔＺｈａｎｇＬｉ－ｔｏｎｇ１，ＬｉＱｉａｎｇ２，ＤｕａｎＹｕｎ－ｂｏ２（１．ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｅｎｔｅｒｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＵｎｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＲａｒｅＥａｒｔｈＳｔｅｅｌＰｌａｔｅＰｌａｎｔｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＵｎｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｉｔｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｃｏｒｎｅｒｃｒａｃｋｄｅｆｅｃｔｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｓｈｅｅｔｂｉｌｌｅｔ，ａｎａｌｙｚｅｄｉｔｓｃａｕｓｅｓｆｒｏｍｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓａｎｄｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅｕｎｅｖｅｎｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄｓｌａｂｓｈｅｌｌａｒｅｉｍ ｐｒｏｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｕｃｈａｓｅｒｉｅｓｏｆｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓａｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌ，ａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｗａｔｅｒａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｏｏｌｉｎｇｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒａｓｗｅｌｌａｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｏｎ－ｌｉｎｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｈａｍ ｆｅｒｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒｓｏｔｈａｔｉｔｓｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｒａｔｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｓｈｅｅｔｂｉｌｌｅｔｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ；ｃｏｒｎｅｒｃｒａｃｋ；ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｏｏｌｉｎｇ 包钢稀土钢板材厂两台双流板坯连铸机１６５０ｍｍ连铸机、２１５０ｍｍ连铸机分别于２０１３年１０月１９日、２０１４年４月２８日热负荷试车。
中碳V、Ti微合金钢连轧圆坯表面裂纹的研究
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｕ ｆｃ ａ ｋ ｆＣ ｎ ｉ ｕ ｕ ｌ ｎ ｕ ｄ Ｂｉｅ ｔ ｄ ｎ Ｓ ｒａ ｅＣｒ ｃ ｓｏ ｏ ｔ ｏ ｓＲｏｌ ｇ Ｒｏ ｎ ｌ ｔ ｎ ｉ ｌ
ｏ —Ｔｉ—ａ ｄｅ ｅ ｉ ｍ ｒ ｏ Ｍ ｉ ｒ ｆＶ ｄ ｄ Ｍ ｄ ｕ Ｃａ ｂ ｎ ｃ ｏ—ａ ｌ ｙ ｄ Ｓ ｅ ｌ ｌｏ ｅ ｔ ｅ
摘 要 ： 了减 少 中碳 Ｖ Ｔ 微 合金 钢 连 轧 圆坯 的表 面裂 纹 ， 实验 室条件 下 ， 定 了 中碳 为 、ｉ 在 测 Ｖ、ｉ Ｔ 微合金 钢 的 高温 塑性和脆 性 温度 范 围 ， 分析 了影 响 中碳 Ｖ、 ｉ 合 金 钢铸 坯 、 轧 圆坯 表 Ｔ微 连 面裂纹 的 因素 ， 认在 ９０～ ２ ℃温度 范 围 内， 温度 的 下 降 ， 中 Ｖ、 ｉ 确 ０ ８０ 随 钢 Ｔ 氮化 物 和碳 氮化 物 在 奥 氏体 晶界 大量析 出， 化 了晶界 的 变形 能 力 ， 造 成 中碳 Ｖ、 ｉ 合金 钢 连 轧 圆坯表 面 裂 弱 是 Ｔ微
Ｌ ｉ ｎ ｂ ，Ｘｕ Ｇａ ｇ ｉ ｉｇ ｏ ｇ ｅ Ｈｏ ｇ ｏ ｎ ，Ｌ ｎ ｈ ｎ ，ＹｅＹｉｐ ｎ ，Ｘ ｅＪ ｎ Ｊ ｎｅｇ ｕ ｕ
（ ｅｈ ｏｏｙＣ ｎｅ ｆ ｎ ａ ｇＳｅｌ ｏ ， ｔ． ｎｈ ｎ １４ ０ Ｌａｎｎ ， ｈｎ ） Ｔ ｃｎ ｌ ｅ ｔ ｏ ｇｎ ｔｅ Ｃ ． Ｌｄ ，Ａ ｓａ ０ ９， ｉ ｉ Ｃ ｉａ ｇ ｒ Ａ １ ｏ ｇ
ａｌｙ ｄ ｓｅ １ ｕｇ ｅ ｔｏ ｎ ｉ ｒ ｖｎｇ ｔ ｘ ｓｅ ｎ ｆ ｃｕ ｎｇｔ ｃ ｎｏｏ ｙ ａ ｅ ｐ ｏ ｓ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌｏ ｅ ｔｅ ．Ｓ ｇ ｓｉｎｓｏ ｍｐ ｏ ｉ ｈｅ ｅ ｉｔｎｔｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｅ ｈ ｌ ｇ ｒ ｒ ｐｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｉ ｔ ｃ ｕ ｌｏ ｅ ａｉｎｓｄ ｒｎ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈｅ ａ ｔ ａ ｐ ｒ ｔｏ ｕ ｇ ｐ ｏ ｕ ｔ ｒ ｃ ｓ ． ｉ ｏ
微合金元素对10B21冷镦力学性能影响
微合金元素对10B21冷镦力学性能的影响傅强袁武华（湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082）摘要：本文研究了三种不同微合金元素对10B21冷镦力学性能的影响。
研究表明，只加入B和Al的10B21连铸时容易产生表面横向裂纹，高线轧制时表面结疤严重，强度偏高，冷镦性能合格率低；通过降低Al 含量、B含量，以及添加Ti元素，可以明显改善10B21连铸坯表面质量，降低强度，提高冷镦性能，高线轧制时表面结疤现象基本消除。
分析认为，Al与N形成细小的AlN颗粒，在奥氏体晶界处析出，钉扎了晶界，降低了材料的高温塑性。
B在晶界处的偏聚可以弱化晶界连接，抑制奥氏体向铁素体的转变，提高了材料的高温塑性。
Ti与N能强烈的形成钛氮化合物，降低了钢中自由N的含量，同时还可以阻碍晶粒长大。
关键词：微合金元素；10B21；冷镦；力学性能Influence of microalloying elements on mechanicalproperties of cold heading of 10B21Fu Qiang, Yuan Wuhua(College of material science and engineering of Hunan university, HunanChangsha,410082,China)Abstract: In this paper, the influenece of three different microalloying elements on mechanical properties of cold heading of 10B21 were investigated. Results showed that only B and Al was added, transverse crack were easy to produced at contiuous casting, surface scarring was serious formed at high line rolling, strength was higher, and cold heading acceptability was lower; the ingot surface quality was noticeably improved, strength lowed, cold heading performance enhanced and surface scarring eliminatd by reducing the content of Al and B and adding Ti. Analysis indicated that fine AlN particles generated by Al and N precipitate at austenite grain boundaries, pin the boundaries, deteriorate the hot ductility. B segregated at austenite grain boundaries weakening the grain cohesion, surpress the transformation from austenite to ferrite, thus improve the hot ductility. Ti intensively form titanium nitride with N, decrease the content of free N which is poisonous to the mechanical property under high temperature, meanwhile it also put off grain growing.Keywords: microalloying elements,10B21,cold heading,mechanical properties作者简介：傅强，男，硕士，金属材料加工及应用；******************。
#转炉炼钢工国家技术比武题库简答题271
1．加速石灰渣化的途径？答案：①改进石灰质量,采用软烧活性石灰.②适当改进助熔剂的成分③提高开吹温度.④控制合适的枪位⑤采用合成渣2．钢水为什么要脱氧？答案：钢水不进行脱氧，连铸坯就得不到正确的凝固组织结构。
钢中氧含量高还会产生皮下气泡、疏松等缺陷，并加剧硫的危害作用。
生成的氧化物夹杂残留于钢中，会降低钢的塑性、冲击韧性等力学性能，因此，都必须脱除钢中过剩的氧。
3．吹炼过程中应从那几个方面预防爆发性喷溅？答案：⑴控制好熔池温度。
⑵控制(TFe>不出现聚集现象。
⑶吹炼过程一旦发生喷溅就不要轻易降枪。
⑷在炉温很高时，可以在提枪的同时适当加白灰稠化炉渣。
4．炉衬损坏的原因？答案：(1>废钢、铁水对炉衬冲击及机械磨损。
(2>钢液、炉渣的搅动及气体冲刷。
(3>炉渣对炉衬的化学侵蚀。
(4>炉衬温度激冷、激热变化和组织变化的开裂剥落。
(5>开炉初期的机械剥落。
(6>衬砖内部的碳素的氧化。
5．简述冶炼中期炉渣特点及矿物组成？答案：冶炼中期，炉内碳、氧反应剧烈，炉渣容易出现“返干”其特点：碱度高，氧化亚铁含量低。
炉渣得矿物组成时：主相为硅酸二钙和硅酸三钙，当石灰加入大时，有较多的游离CaO。
碱度越高时，硅酸三钙量越大，游离CaO越多，这对冶炼效果不利的。
6．简述减少钢包温降有那些措施？答案：(1>钢包内衬砌筑隔热层，减少散热。
(2>钢包烘烤采用高效节能装置。
(3>加快钢包热周转，红包出钢。
(4>钢包加盖。
(5>钢包钢水表面加保温覆盖材料。
7．为什么对钢夜进行钙处理？答案：钙是强脱氧剂，进入钢液后很快成为蒸气，在上浮过程中与钢液中的氧作用生成钙的氧化物，CaO与其它氧化物结合生成低熔点的化合物，密度变小，在钢液中集聚上浮排入炉渣，因而可以改善钢液的浇注性能和钢的质量。
钢坯偏析？8．简述炼钢选用原材料的原则？答案：国内外大量生产证明，贯彻精料方针是实现转炉炼钢过程自动化的和提高各项技术经济指标的重要途径，原材料主要由：铁水、废钢、造渣材料、铁合金、和氧气等。
提高铸坯质量的措施
一、判断题1、提高铸坯质量的措施，主要是采用提高铸坯柱状晶的比率。
（）2、小方坯使用刚性引锭杆时，在二冷区上段不需要支承导向装置，而二冷区下段需要导板。
（）3、等表面温度变负荷冷水是指二冷区各段给水量保持不变而达到铸坯表面温度均衡的目的。
（）4、钢水凝固过程中的收缩包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三部分。
（）5、CAS—OB工艺是指在钢包内吹氩搅拌并合金化。
（）6、浇注过程中结晶器水突然压力上升，流量减少的原因是水管破裂或脱落。
（）7、铸坯含C量小于或等于0.17%时，方能允许进冷库冷却。
（）8、结晶器长度，主要取决于拉坯速度，结晶器出口安全坯壳厚度和结晶器的冷却强度。
（）9、全面质量管理的五大要素是人、机、料、法、环。
（）10、炼钢中[Si]+[O2]=（SiO2）是吸热反应。
（）11、含碳量在0.17～0.22%的碳素钢铸坯对热裂纹的敏感性最大。
（）12、事故冷却水的水流量应不小于正常水流量的1/5。
（）13、事故冷却水的冷却部位有结晶器冷却水和机械闭路水。
（）14、连铸计算贡控制系统的基本结构形式有主机控制和程序控制两种类型。
（）15、按正弦方式振动的结晶器，其结晶器内铸坯的平均拉速为结晶器振幅×振动频率。
（）16、钢水的浇注温度就是液相线温度。
（）17、CaF2在结晶器保护渣中主要起到调节碱度作用。
（）18、弧形连铸机的铸坯变形量=铸坯厚度×1/弧形半径。
（）19、弧形连铸机铸坯夹杂物往往聚集在1/4处的内弧位置。
（）20、连铸二冷水冷却强度越大，铸坯中心等轴晶越发达，而柱状晶越窄。
（）21、径电磁搅拌的铸坯等轴晶率提高，柱状晶率降低。
（）22、普碳钢按技术条件所分的甲类钢是指保证化学成份，但不保证机械性能的钢。
（）23、钢包底吹氩透气砖放在底面正中比放在偏心处搅拌效果要好。
（）24、中间包永久层损坏修补后马上即可投用。
（）25、中包修砌前必须检查包壳及耳轴是否有损坏，发现损坏必须进行焊补后方可上线使用。
浅析连铸坯凝固的特点及其对铸坯质量的影响
（ ６～１ ％ Ｃ ） 马 氏 体 不 锈 钢 （ ｒ２ ｌ １ ８ ｒ和 Ｃ １～ ４ ％ ） 高 温 强 度 较 低 （ ０ ℃ 抗 拉 强 度 ０ ， １ ０ ３ ． ２ ｋ ／ ｍ２ ， 易 产 生 裂 纹 ， 铸 时 必 须 相 ５ ｇ ｃ ）极 连 应 降低 拉 速 。 合 金 元 素 对 钢 的 热 延 性 曲 线 中 的 转 变 为 脆 性 口袋 区 的 温 度 有 重 要 影 响 。 须 实 必 测 测 定 ， 决 定 合理 的 二 次冷 却配 水制 度 ， 以 保 证 进 矫 直 机 的 铸 坯 表 面 温 度 达 到 规 定 值。 （） 纹 敏 感 性 ： ６裂 从本 质上 说 ， 纹 敏 感 裂 性 决 定 于 钢 种 ， 它 又 与 钢水 质 量 、 却 制 但 冷 度 、 固结 构 、 坯 应力 等 有 关 。 ｃ Ｎ 不 凝 铸 如 卜 ｉ 锈 钢 ， 终 组 织 为 奥 氏体 ， 微 偏 析 严 重 ， 最 显 故 裂 纹 敏 感 性 强 。 ｒ 锈 钢 凝 固 组 织 为 铁 Ｃ不 素体 ， 析轻 ， 纹敏感性 差。 偏 裂 上 述 特 性 ， 不 同 钢 种 表 现 的 程 度 是 对 不一 样 的 。要 要 主 是 依 靠 对 上 述 凝 固 的基 本 特 性 不 断 加 深 理 解 ， 可 使 连 铸 产 品质 量 超 过 相 应 的 钢 锭 就 产 品质 量 。
１ 连 铸 坯 凝 固 有 的 特 点 ．
连 铸 钢 中 加 入 了 合 金 元 素 ， 凝 固 特 其 性 与 普 碳 钢 有 所 不 同 ， 是 连 铸 时 要 注 意 这 之点 。 （ ） 中 含 有 较 强 的 活 泼 元 素 ： 不 锈 １钢 如 钢 中含 有 Ａ 、 ｉ 元 素 容 易 和 ０ Ｎ结 合 ， ｌＴ 等 、 生 成 Ａｌ０３ Ｔｉ 、 Ｎ、 （ ２ 、 Ｏ２ Ｔｉ ＴｉＣＮ）（ — Ａ１２ 、 Ｃｒ ）ｏ３ （ － Ｔ ）０ 等 复杂 的夹 杂 物 ， 浇注 操作 Ｍｎ ｉ ４ ２ 给 （ 堵 水 口） 铸 坯 质 量 带来 危 害 。・ 如 和 （ ） 固 温 度 区 间 变 化 大 ： 金 元 素 含 ２凝 合 量 较 高 ， 味 着 液 相 线 和 固 相 线 温 度 区 间 意 较大。 如奥 氏体 不 锈 钢 （ ８ Ｏ Ｃ ， ～ｌ １ ～２ ％ ｒ ８ ０ ％Ｎ ） Ｌ 液 相 线 温 度 ） ４ ９ ， ｓ固相 ｉ的Ｔ （ ＝ｌ４ ℃ Ｔ （ 线 温 度） ３ ３ ， ＝ Ｌ 一１ ９ ℃ △Ｔ Ｔ —Ｔ ＝ ６ ； Ｓ ５ ℃ 铁素 体 不 锈 钢 （ ０～ ｌ ％ Ｃｒ 的 ＴＬ ０ ℃ ， １ １ ） －ｌ ７ ５ Ｔｓ ４ ２ ， －１ ８ ℃ △Ｔ＝２ ℃。 中Ｃ由０． ％ 增加 ５ 钢 ２ 到０５ ， ． ％ △Ｔ由３ ℃增 加 到６ ℃。 固 温度 ０ ０ 凝 区 间的 变 化 ， 选 择 钢 水 过 热 度 、 次 冷却 在 二 水 量 和 水 量 分 配 时 必 须 予 以考 虑 。 （ ） 固 结 构 ： 坯 凝 固 结 构 对 产 品质 ３凝 铸 量 有 十 分 重 要 影 响 。 据 钢 中合 金 元 素 含 根 量 不 同 ， 液 凝 固 有 ３ 类 型 ： ） 水 凝 固 钢 种 １钢 成 ６相 或 ｖ相 ， 铁 索 体 的 Ｃｒ 和 奥 氏体 如 钢 的 Ｃ —Ｎ 钢 ； ） 水 首 先 凝 固成 ６相 ， 后 ｒ ｉ ２钢 然 转 变 成 Ｙ相 。 含 有 ６相 的 Ｎｉ 如 －Ｃｒ 氏 体 奥 钢 ； ） 水 首 先 凝 固 成 ６相 ， ３钢 然后 发 生 ６一 ｖ— ａ相 的转 变 。 Ｃ Ｏ． ３ 如 ＜ ５ ％的 低 合 金钢 的凝 固 。 初 晶 为 ６相 或 Ｙ相对 显 微 偏 析 有 很大 的 差 别 。６相 中溶 质 元 素 扩 散 比 ｖ相 中快 １０ 。 Ｏ 倍 因此 Ｙ相 中显 微 偏 析 严 重 、 高 裂 提 纹敏感性 。 二 次 枝 晶 间 距 是 显 微 偏 析 的量 度 。 在 冷 却条 件 一 定 时 ， 金元 素 含 量 增 加 ， 次 合 二 枝 晶 间 距 减 小 ， 微偏 析 减 轻 。 显 （） 物 理 性 能 ： 金 钢 热 物 理 性 能 （ ４热 合 如 导 热系数人 、 热膨 胀 系 数 ａ） 化 较 大 。 变 不 锈 钢 导 热 系 数 比 碳 钢 要 小 ， 凝 固收 缩量 而 比碳 钢 要 大 。 二 次 冷 却 区 传 热 速 率 主 要 受 凝 固 壳厚 度 的 限 制 。 坯 壳 传 热 决 定 于 钢 的导 热 系 而 数 。 锈 钢 导 热 系数 小 于 碳 钢 ， 凝 固 速 度 不 则 就有 明显的差别 。 １２ 如 ５ ｍｍ厚 碳 钢 坯 完 全 凝 固需 ６ ｎ， 同 样 厚 的 不 锈 钢 坯 则 需 ｍｉ 而 ｌ ｍ ｎ 可见 凝 固速 度 是 与钢 的导 热 系 数成 ８ ｉ， 比例 的 。 因此 对 合 金 钢 坯 二 次 冷 却 区 的设 计必 须 充 分 考 虑 这 点 。 钢 的 导 热 系数 不 同 ， 固组 织 也 不 同 。 凝 如 铁 素 体 不 锈 钢 导 热 系 数 比奥 氏体 不 锈钢 大 ２ ～５ ％ ， 而 铁 索 体 不 锈 钢 典 型 凝 固 ０ ０ 因 组 织 是 柱 状 晶＋ 轴 晶 ， 奥 氏 体 不锈 钢是 等 而 贯 穿 的柱 状 晶 ， 加 工 时 容 易 产 生 裂 纹 。 热 （ ） 高 温 性 能 ： 的 裂 纹 敏 感 性 取 决 ５钢 钢 于 钢 的 高 温力 学 性 能 （ 延伸 率 和 强 度 ）如 奥 。 氏体 不 锈 钢 ， 温 强 度 较 高 （ ３ ０ 的抗 拉 高 １０℃ 强度 １２ ｋ ／ ｍ２ ， ．３ ｇ ｃ ）可用 较 高 拉速 。 素体 铁
板坯表面纵裂与横裂产生原因分析及减少措施
板坯表面纵裂与横裂产生原因分析及改进措施王洪兴赵艳玲（河北钢铁集团邯宝炼钢厂，河北邯郸056015）摘要：本文对邯宝炼钢厂2009年连铸板坯表面缺陷进行了统计，分析了表面裂纹产生的机理和形成原因，采取相应的改进措施，减少了板坯表面裂纹产生量，有效提高了连铸坯质量。
关键词：连铸板坯，表面裂纹，措施，质量ANALYSIS THE REASONS AND REDUCE THESURFACE CRACK OF SLABWANG Hongxing ZHAO Yanling（Hanbao Steel-making Plant of HeBei Iron-steel Group Corp. Hebei Handan 056015）ABSTRACT The text summarized the surface defects of the slab in 2009, analyzed the mechanism and reasons of surface crack. We took some corresponding actions to improve the slab quality.KEY WORDS slab，surface crack，actions，slab quality1 前言邯宝炼钢厂现有两台2机2流DANIELI直弧形板坯连铸机，2#连铸机于2008年10月17日热负荷试车成功，1#连铸机于2009年2月12日热负荷试车成功，试生产一年多以来，生产研发了40余个钢种，连铸板坯质量总体良好，铸坯一次检验合格率为99.18%，综合合格率为99.97%。
2 连铸坯表面裂纹形成机理邯宝炼钢厂连铸板坯表面缺陷有表面纵裂、表面横裂、表面夹杂、表面划伤、凹坑、重接等，其中表面纵裂纹占总缺陷量的45%，主要集中在板坯内弧中心和两侧各1/4处，少量裂纹产生于板坯外弧面。
连铸板坯表面纵裂纹始发于结晶器,钢水进入结晶器后在一冷作用下迅速形成初生坯壳, 受钢水成分、过热度、结晶器冷却强度、浇铸速度、保护渣等因素的影响，弯月面初生坯壳不均匀生长，在热应力、摩擦力和钢水静压力的共同作用下，在坯壳相对薄弱、抵抗应力能力差处形成细微裂纹，受二维冷却的影响,坯壳薄弱处多发生在铸坯中心附近,拉坯过程中受到摩擦力、热应力、钢水静压力、鼓肚力、弯曲矫直力、不对中应力等应力影响，同时由于二次冷却不均匀，扩展成明显的纵裂纹。
谈微合金元素Nb_V_Ti在钢中的作用
甘肃冶金 2000年12月第4期谈微合金元素N b 、V 、T i 在钢中的作用Ξ杨作宏 陈伯春(酒泉钢铁公司 甘肃 嘉峪关 735100)摘 要 论述了N b 、V 、T i 在钢中的存在形态,分析了提高钢的强韧性,改善可焊性的微观机理及在钢中的重要作用。
关键词 可能性 形态 溶度积 作用1 引言在钢中质量分数低于011%左右,而对钢的性能和微观组织有显著或特殊影响的合金添加元素,称为微合金元素;N b 、V 、T i 是其中最为重要的微合金元素。
在钢中添加微量的N b 、V 、T i ,可保证钢在碳当量较低的情况下,通过其碳、氮化物质点(尺寸小于5nm )的弥散析出及N b 、V 、T i 的固溶,细化晶粒,极大地提高钢的强度、韧性,特别是低温韧性,使钢具有良好的可焊性、使用性。
因此,研究N b 、V 、T i 在钢中的作用机理和微观行为,对钢的品种开发,生产高质量、高附加值的产品如船板、管线钢等有重要的作用。
2 Nb 、V 、T i 在钢中作用的微观基础211 形成碳化物和氮化物的可能性 图1 一些金属元素形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的能力和它们的沉淀强化能力N b 、V 、T i 是碳化物和氮化物的形成元素,这些元素在比较低的浓度下就能满足这种要求。
在周期表中,它们的位置彼此靠得很近。
图1指出,对于一定的金属元素,从 组到 组,形成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物的可能性是逐渐增强的(从右上角至左下角)。
形成沉淀强化所需要的碳化物或氮化物,N b 、V 、T i 有同等的倾向。
212 在钢中的存在形态N b 、V 、T i 为强碳化物形成元素,常温时,在钢中大部分以碳化物、氮化物、碳氮化物形式存在,少部分固溶在铁素体中,在脱氧不完全的钢中,也会2Ξ收稿日期:2000204205出现氧化物T i O 2、V 2O 3等。
这对N b 、V 、T i 是一种浪费,且氧化物对性能有害,应避免。
含铌、钒、钛微合金钢连铸坯角部横裂纹研究现状
ｃ ｒ ｅ ｒｎ ｖ ｒａ ｒｃ ｓ Ｔｈ ｙ ｅｓａ ｓｗｉ ｅｔｒｓ ｒａ ｅｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅｈ ｖ ｏ ｒｃａ ｋｎ ｕ ｃ ｐ ｉｉｔ ｅ ｏｎ ｒｔａ ｓ ｅｓ ｌｃａ ｋ ． ｅｔ ｐ ｌｂ ｔ ｂ ｔｅ ｕ ｆｃ ｃｏ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｅｌｗｅ ｒｃ ｉｇ ｓ ｓｅ ｔ ｌ ｙ ｗｈ ｎ ｈ ｂ ｉ
ｓ ｆ ｅ ｅ ｈ ｔｅ ｓ ｄ ｒｎ ｅ ｄ ｎ ｎ ｔａｇ ｔ ｎ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ ． ｕ ｆ ｒ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒ ｓ ｕ ｉｇ ｂ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ ｓ ｒ ｉ ｈ ｅ ｉ ｇ ｏ ｅ ａ ｉ ｓ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏｄ
ｍｉｒ— ｌ ｙ ｄ ｓｅ ｌ ｌｂ，ｃ ｒ ｅ ｒ ｎ ｖ ｒａ ｒ ｃ ｃｏ ａｌ ｅ ｔｅ，ｓａ ｏ ｏ ｎ ｒｔａ ｓ ｅｓ １ ａｋ ｃ
含铌 、 、 钒 钛微 合金 钢连 铸坯 角部 横 裂纹研 究现状 ／ 范 军等 马
・ ９・ ８
含铌 、 、 钒 钛微 合 金钢 连 铸 坯 角 部横 裂纹 研 究 现 状
马范军 ， 文光华 ， 唐 萍 ， 韩 靖
（ 重庆大学材料科学 与工 程学院 ， 庆 ４ ０ ４ ） 重 ０ ０ ４
关 键 词 微合金钢 连铸坯 角部横裂纹
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｓ ｎｔｏ ｒ ｒＴｒ ｎｓ ｅ ｓ ｌＣｒ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｎｂ。 ｓ ａ ｃ ｅ ｅ ｆＣｏ ｎｅ ａ ｖ ｒ ａ ａ ｋ ｏ ｈ
Ｖ ｎｄ ＴｉＭ ｉ ｒ － ｌｏ ｅ ｅ ｌＳ ａ ａ ｃ ｏ ａ ｌ ｙ ｄ Ｓｔ ｅ ｌ ｂ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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N,V,B,Ti对钢铁性能的影响
N元素1、铁素体溶解氮的能力很低。
当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后或随后在200～300℃加热就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。
钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。
2、氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
3、氮的有益作用：1）N亦是强烈的A体形成元素，在这点上它与Ni相似，比Ni作用强27倍，特别在不锈钢中得到广泛注意。
它有可能是代替Ni的重要元素之一，特别与Ni其同作用，稳定A体效果更好，尤利代Ni。
2）N还可在复杂的A体钢中借氮化物的析出而产生弥散硬化。
因此，可在无显著成绩脆性的情况下提高它的热强性。
3）N能提高高铬钢，特别是含V的的高铬工具钢的热硬性。
N能使这些钢的二次硬度的回火温度的间段增大，并使此间段向更高温方面移动，所以可得到较好的综合性能，在高铬钢中N还能改善其热加工性能。
4）N在铁素体中可促使A体形成，由于γ相的出现，可减小晶粒粗化倾向，所以可改善钢的韧性和焊接性能。
5）N对磁钢的影响较大：如当N溶解在钢中的固溶体状态存在时会使矫顽力稍增而磁导率降低，当形成AlN、FeN等非金属夹杂影响就加剧。
N还是引起硅钢片磁时效的主要因素之一。
一般说一定数量的夹杂对得到取向组织是有益的。
所以它可阻碍位向不适合的晶粒生长。
从而使取向合适的晶粒加速成长。
N对取向冷轧变压的质量也有很大影响，过多或过少的含N量都不易使N量使冷轧硅钢片获得大晶粒和高磁性。
适宜的含量是N =0.01～0.1%或更低至0.001%，但要获得更好磁性，最好能在热处理后将冷轧硅钢片中残留N除去。
6）钢的表面渗N，可使它得到高的表面硬度（RC70）500～600℃中进行和耐磨性，高的疲劳极限和抗蚀性（600～700℃中进行）。
7）铬锰钢中加入0.35～0.45%以上的N即可得单一的A体组织。
4、氮的不良影响：1）它与合金元素生成氮化物是非金属夹杂，更重要的是降低了合金元素的作用。
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Nb 、V 、Ti 微合金元素对连铸坯表面质量的影响马福昌 刘永龙 宋瑞甫 郑京辉(舞阳钢铁有限责任公司) 摘 要 本文通过连铸坯表面温度及坯壳厚度的测试,并借鉴宝钢对含N b 、V 、T i 连铸坯的热塑性研究成果,认为舞钢连铸坯在原有的工艺条件下,铸坯凝固时冷却强度较大,在矫直段正处于N b 、V 、T i 、碳、氮化物析出的高峰区。
通过调整工艺等措施,矫直时避开铸坯脆性区。
连铸质量有较大的提高,N b 、V 、T i 连铸坯比例有较大的增加。
关键词 N b 、V 、T i 微合金 碳氮化物 裂纹Effect of M icroalloy Elem en ts Nb 、V 、Ti on SurfaceQuality of Con ti nuously Cast SlabM a Fuchang ,L iu Yonglong ,Song R u ifu and Zheng J inghu i(W uyang Iron and Steel Co .L td ) Abstract T h is article ,th rough m easu rem en t of su rface temperatu re and shell th ickness of con tinuou slycast slab s and m ak ing reference to the ho t p lasticity study ach ievem en ts in term s of con tinuou sly cast slab s con tain ing N b 、V 、T i in ShanghaiBao steel ,ho lds that coo ling in ten sity is relatively great du ring so lidificati on of cast slab s under the o riginal p rocess conditi on w ith regard to con tinuou sly cast slab s of W uyang Iron and Steel Co .L td ,ju st at the peak zone of p reci p itati on of N b 、V 、T i and carbon itride at straigh ten ing zone .T h rough m easu res such as adju stm en t of p rocess ,etc ,bypassing b rittleness zone of cast slab s w h ile straigh ten ing ,great i m p rovem en t of quality of con tinuou sly cast slab s is ob tained ,there is great increase in p ropo rti on fo r cast slab s con tain ing N b 、V 、T i.Keywords N b 、V 、T i m icroalloy ,Carbon itride ,C rack .1 前言N b 、V 、T i 作为微合金化元素,在轧制过程中,采用控冷、控轧工艺,析出碳、氮化物,对钢有细晶强化、相变强化、沉淀强化的作用,使机械性能得到提高〔1〕〔2〕。
但在某些条件下,沉淀作用也会产生一些人们所不希望的影响,例如,在奥氏体温度区间非常缓慢地冷却会引起N b 、V 、T i 的碳化物或氮化物沿奥氏体晶界沉淀,在慢速变形情况下就会使晶界处结合力减弱,导致连铸坯开裂〔3〕。
事实上,含N b 、V 、T i 钢连铸坯的表面裂纹发生率显著高于普通钢连铸坯〔1〕。
2N b 、V 、T i 微合金元素在元素周期表中是相邻的三个元素,虽然物理、化学性能互不相同,但它们都和C 、N 、O 有较强的亲和力,表1示出了N b 、V 、T i 及相近元素与C 、N 、O 、S 的亲和力强弱〔4〕。
N b 、V 、T i 能与碳、氮、氧、硫形成化合物,并能产生沉淀强化的作用〔3〕。
N b 、V 、T i 及碳、氮化物在未变形奥氏体中的析出过程相当缓慢,而且粗大,形变将显著地加快N b 、V 、T i 及碳、氮化物的析出过程。
对于含N b 、V 、T i 微合金化连铸坯来说,如果矫直时铸坯边角部温度位于微细碳、氮化物析出高峰温度区,将会引起钢的脆化,再加上・41・ 第9卷第4期 2003年8月 宽厚板W I D E AND H EAV Y PLA T E V o l .9.N o.4 A ugu st 2003 振痕助长了角部横裂纹的发生,矫直变形下铸坯振痕波谷处更易产生裂纹〔1〕〔5〕〔6〕。
3 含Nb、V、T i钢铸坯的高温延塑性N b、V、T i碳、氮化合物在钢中难固溶的顺序是:T i N>N b(CN)>A l N>T i C>VN>V C〔2〕。
在Χ中,N b、V、T i的碳化物比氮化物易固溶,氮化物比碳化物易析出,因此,通过析出物的固溶——再析出可以改善延性。
N b、V、T i微合金元素对钢的延塑性影响中, N b的影响最大,其次是A l和T i,而V几乎没有影响。
图1所示为N b、V、T i、A l对850℃断面收缩率的影响〔2〕。
对N b钢来说,随着N b含量的增加,特别是800～900℃延展性明显下降〔2〕。
图2所示为热延性、高温强度随N b含量的变化。
表1 Nb、V、Ti及相近元素与C、N、O、S的亲和力C N O SN b○○△×V○○△×T i33○○Zr33○○R e△○33A l△33△ 注:3:非常大;○:大;△:小;×:没有反应图1 微合金元素对热延性的影响(850℃) 对铸坯来说,钢中〔N〕含量较高时,易产生氮化物沿晶界析出使晶界脆化,易使铸坯开裂〔1〕〔6〕。
图3表明随着〔N〕含量高,N b钢的延展性变差〔2〕。
实际操作也证明,浸入式水口吸气,敞开浇注和保护浇注差的炉次铸坯的裂纹率高。
在N b 钢中,低N化或者加入固定N的微量T i抑制N b (CN)的析出,明显地改善900℃以下延塑性。
基本成分:0.13C-1.3M n,1300℃加热5m in后,在各温度下保温5m in拉伸图2 热延性,高温强度随N b量的变化图3 低N化,加入微量的T i对N b钢热延性的影响这里借鉴一下北京科技大学王新华等人对宝钢钢铁公司含N b、V、T i钢铸坯的高温延塑性的研究成果〔1〕。
对宝钢生产的含N b钢(A、B)、含・51・ 第4期马福昌等:N b、V、T i微合金元素对连铸坯表面质量的影响N b、T i钢(C)和含N b、V、T i钢(D)四个典型钢种铸坯试样的高温延塑性进行了测试,如图4。
为了对比,选不含N b、V、T i的钢(E)进行了测试。
化学成分见表2。
表2 铸坯试样化学成分(%)钢种C Si M n P S A l N b V T i NA0.1040.2040.840.0120.00760.0500.0120.0033 B0.1770.4281.330.0150.00730.0240.0390.0035 C0.0920.2761.020.0100.00410.0330.0220.0170.0042 D0.1000.2301.410.0200.00500.0420.0460.0380.0190.0028E0.1100.0301.170.0200.00900.0470.0038图4 试样断面收缩率RA随温度的变化图4是宝钢所测钢种试样断面收缩率RA随温度的变化。
在温度降低到950℃以下后,A、B、C、D钢的RA值开始减小,进入了通常所称钢的第 脆性温度区,而碳钢(E)的RA值在温度降低到850℃后才出现减小。
该温度区间含N b、V、T i钢延塑性降低是钢中碳、氮化物析出造成的,这是因为:1)析出物粒子钉扎在Χ晶界,抑制了钢的再结晶进行;2)应力下发生塑性变形时,沿Χ晶界的微细析出物作为应力集中源,与晶界脱开形成微孔,在晶界滑移作用下,微孔连接形成裂纹。
4 含Nb、V、T i钢中的析出物4.1 高温下析出的粗大块状析出物该类析出物仅能在含钛C、D钢试样中观察到,尺寸多在80mm以上,EDA X能谱分析和析出物的电子衍射分析确定其为T i N。
由于粗大并在钢中零散分布。
所以此类析出物对钢的延性影响不大。
此外,由于可以作为N b、V的碳、氮化物的析出核心,N b、V析出物因此变得粗大,对钢的延塑性反而有利。
从图4可以看到,在第 脆性温度区的高温侧,含钛的C、D钢延塑性好于不含钛的A、B钢试样。
4.2 球状析出物在只含铌的A、B钢试样中仅存在此类球状析出物,高温下较粗大,多在70～100nm之间, EDA X分析表明:它为N b的析出物。
随温度的降低球状析出物尺寸减小,在900～850℃之间变形试样中其平均尺寸仅为10～15nm。
此类微细析出物降低钢延塑性的作用最为显著。
4.3 900℃左右含T i试样中的微细析出物较高温度下含T i的C、D钢变形试样中的析出物尺寸较大,随着温度降低析出物尺寸减小。
在900℃左右变形试样中可以观察到大量仅为10～20nm球形或立方形微细析出物。
这表明:尽管含钛能够改善含铌、钒钢的高温延塑性,在900℃左右含钛钢中也会析出微细的碳、氮化合物,造成钢的脆化。
5 连铸坯表面温度、凝固层厚度测定5.1铸坯表面温度的测量采用红外双色测温仪,对舞钢的连铸坯表面温度进行测量结果见表3。
测量位置在铸机上各段间隙,对铸坯内弧中心处,1 4宽度处及距边部20mm处测温。
1～5・61・ 宽厚板 第9卷 段是汽水冷却段。
测量时在仪表前方接窥视管贴近铸坯表面以防止水雾影响。
窥视管侧边开孔接入现场压缩空气。
6～9段为无水汽冷却,可直接测量。
表3 210mm 厚板坯的二冷区内弧表面温度测定数据位置距弯月面距离mm 03316N 03317N中间1 4边部03335N 03336N中间1 4边部03298G 03299G中间1 4边部1段出口5967965101486593110578629318922段出口78468629958908419428758589659073段出口97518359319578368819018009468854段出口116618899448958909098738839229365段出口136589369578879489658849379568816段出口15658975100087799099688298610058887段出口1766310091015861995998928101710278778段出口19781998996867988987867101110238659段出口2180810021005846940974859 从以上测量结果来看,8～9段为矫直段,而铸坯角部在8、9段时的温度为867℃,恰好位于含铌、钒、钛钢的脆性温度区域内。