[发明专利]V-N微合金钢及V-N微合金化的无表面裂纹连铸坯的生产方法

说明书

本发明公开了一种V‑N微合金钢及V‑N微合金化的无表面裂纹连铸坯的生产方法。该V‑N微合金钢按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.09～0.13％，Si：0.1～0.4％，Mn：1.0～3.0％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，V：0.1～0.4％，N：0.011～0.2％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。该连铸坯根据上述V‑N微合金钢的化学成分进行成分控制；其生产方法依次包括：转炉冶炼、LF精炼和连铸工序。本发明通过合理的成分设计和冶炼连铸工艺，提高连铸坯热塑性，使其在铸坯矫直区间避开高温脆性区或热塑性足够好使其无表面裂纹产生，铸坯表面质量良好，无需铸坯清理，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于连铸工艺领域，具体涉及一种V-N微合金化无表面裂纹连铸坯生产方法。

背景技术

微合金钢是近半个世纪以来迅速发展起来的工程结构用钢，其通过添加各种合金元素(Nb、V、Ti等)在钢中起到细晶强化和沉淀强化的效果，提高了钢材的强度与韧性，广泛应用于桥梁、建筑、船舶、汽车、高压容器等各个领域，具有较好的应用前景，是现代钢铁工业中的主要产品。中国的微合金元素的储量丰富，在发展微合金钢方面具有显著的优势。典型的Q550和Q460级低合金高强度钢都具有较好的市场应用。

在工业化生产过程中，由于微合金元素的强化作用，使微合金化得到广泛应用，但是在连铸过程中由于微合金元素的碳氮化物析出，使钢的塑性降低，连铸坯表面裂纹的发生率显著高于普碳钢铸坯，出现横裂、纵裂、形状裂纹等问题，连铸坯质量受到影响，不利于大规模生产，这是微合金化铸坯的典型问题。铌、钒、钛这三种元素是在微合金钢中应用相对广泛的三种元素，其中铌元素对钢的塑性影响最大，对钢的热塑性降低作用最明显。有研究表明Ti元素的添加能够减轻铌、钒微合金钢的脆性，但是不易控制成本。

因此，综合考虑成本和微合金钢铸坯裂纹的问题，开发一种成本较低，无铸坯裂纹的铸坯生产工艺，既保证微合金钢的性能、确保连铸过程的正常进行，又改善铸坯的表面质量是一种典型的工艺难点。

发明内容

针对现有技术中微合金钢在连铸期间铸坯表面容易出现裂纹的问题，本发明提供一种无表面裂纹连铸坯的V-N微合金钢，通过合理的成分设计和冶炼连铸工艺，生产出断面为(150～350)mm*(1250～2400)mm无表面裂纹连铸坯，提高了连铸坯的表面质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种V-N微合金钢，其按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.09～0.13％，Si：0.1～0.4％，Mn：1.0～3.0％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，V：0.1～0.4％，N：0.011～0.2％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明中，利用含钒钢的热塑性低谷点较低的特点，对微合金钢的化学成分进行合理设计，减少微合金钢在连铸期间铸坯表面裂纹的发生。

本发明中，V元素与N元素有极强的亲和力，后期结合TMCP方法可通过细晶强化和析出强化这两种典型的强化机制起到增加组织强韧性的作用。

同时，我国部分地区钒矿的储量丰富，如承德、攀枝花等地，具有不错的成本优势，而且，N的价格相对低廉。因此，采用V-N微合金化，有利于降低连铸坯的生产成本。

本发明还提供了一种V-N微合金化的无表面裂纹连铸坯的生产方法，按照上述V-N微合金钢的化学成分组成生产连铸坯；所述方法依次包括：转炉冶炼、LF精炼和连铸工序。

上述生产方法中，作为一种优选方式，所述连铸坯的断面规格为(150～350)mm*(1250～2400)mm。