用连铸连轧工艺生产V微合金化高强度带钢

薄板坯连铸连轧工艺与传统热轧带钢工艺存在很大差异。首先,薄板坯连铸连轧工艺因其近终形和快速凝固的特点,包晶区成分的钢(C质量分数0.07%～0.15%)无法采用此工艺生产,而这一成分范围恰恰是传统高强度低合金结构钢(HSLA钢)的典型成分。为了适应工艺条件的要求,薄板坯连铸连轧技术生产的高强度钢大多只好采用低碳含量设计(C质量分数低于0.07%)。其次,传统的高强度热轧带钢主要采用了Nb微合金化技术,通过对含Nb钢的控轧控冷依靠晶粒细化和沉淀强化来提高钢的强度,但对薄板坯连铸连轧工艺来说,含Nb钢因铸坯裂纹问题造成了生产上的困难,这一问题至今仍未能得到很好的解决。另外,国际上薄板坯连铸连轧生产线主要采用电炉工艺来冶炼。电炉钢中较高的N质量分数(0.008%～0.010%)不仅加剧了含Nb钢连铸坯形成横向裂纹的倾向,而且由于Nb(C,N)在奥氏体内的析出,减弱了Nb的细化晶粒效果并降低Nb的强化作用。针对薄板坯连铸连轧工艺的上述特点,其合金设计的原理必须作出相应的调整。

　　V-N微合金化技术的发展为高强度薄板坯连铸连轧产品的开发开辟了一条有效的途径。目前,国际上针对薄板坯连铸连轧工艺开发的系列高强度低合金结构钢采用了V-N微合金化的技术路线。反过来,近年来迅速发展的薄板坯连铸连轧工艺,也促进了V微合金化技术在高强度带钢产品中的应用。通过V/V-N微合金化,人们已经在薄板坯连铸连轧工艺下开发出屈服强度350～700MPa级的系列高强度带钢产品。

　　从美国Nucor公司在薄板坯连铸连轧生产线上开发的系列高强度钢的成分范围看,屈服强度为350～550MPa级的薄板坯连铸连轧高强度钢均采用了低碳(<0.07%)和V-N微合金化的合金设计的技术路线。对较低强度级别的钢(350～450MPa),采用V-N合金系就能够满足要求。而对550MPa级的高强度钢,在V-N微合金化的基础上,添加了微量的Nb,它在不损害热塑性的前提下进一步细化铁素体晶粒,显著提高了钢的强度。目前已经获得的薄板坯连铸连轧高强度钢的典型成分及其典型性能如下:4.8mm钢板(0.06%C-1.5%Mn-0.11%V-0.02%Nb-193×10-6N,质量分数),屈服强度597MPa,抗拉强度681 MPa,伸长率24%; 6.0mm钢板(0.04%C-0.9%Mn-0.08%V-136×10-6N,质量分数),屈服强度460MPa,抗拉强度522 MPa,伸长率27%。

　　中国目前是世界上薄板坯连铸连轧生产线装备最多的国家,产能超过3000万吨。V-N微合金化技术在高强度薄板坯连铸连轧带钢产品上的成功应用对中国同类产品结构的发展有重要的指导意义。