一种高氮钒微合金化钢及制备方法与流程

本发明涉及冶金，具体而言，涉及一种高氮钒微合金化钢及制备方法。

背景技术：

1、在钢铁工业中，钒(v)作为重要的微合金化元素来提高钢的性能，各种不同碳含量的钢都可以通过添加v提高强度、改善韧性和塑性，从而改善钢的工艺性能。对于含v钢，氮(n)是一种重要的合金化元素，n在钢中优化v的析出，显著提高了其沉淀强化效果。研究表明，每增加质量分数0.001％的n，含v钢的强度可提高6mpa以上，同时增n可明显节约v的消耗，显著降低生产成本，但是钢中n含量较高时，容易与钢中其他元素如al、ti发生反应生成aln、tin等析出物。如果aln、tin在晶界处析出，达到极限应力时则会形成微裂纹，在后续热应力、矫直应力等应力作用下会进一步拓展开裂形成裂纹。

2、对于高钒氮钢的生产，主要存在以下问题：一方面是钢中氮含量的提高，氮在钢中的溶解度较低，通过吹氮气的方式很难将钢中氮含量提高到0.01％以上。同时冶炼过程合金化元素的收得率不稳定和夹杂物控制问题也是影响连铸生产稳定性和铸坯质量的制约因素；另一方面则是高钒氮微合金化钢铸坯在连铸过程中裂纹敏感性强，铸坯表面裂纹对连铸生产的稳定和钢种性能产生严重的影响，轻则需要对铸坯进行修磨处理以达到去除裂纹的效果，重则会导致铸坯报废无法进行后续处理，甚至有可能产生拉漏等安全事故，不仅会影响企业生产同时还会增加生产成本，造成资源的浪费，不利于钢板品质的提升和企业经济效益的提高。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高氮钒微合金化钢及制备方法。

2、本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

3、本发明提供一种高氮钒微合金化钢，所述高氮钒微合金化钢的化学成分质量分数包括：0.05％≤v≤0.1％，0.012％≤n≤0.018％，0.01％≤al≤0.015％。

4、本发明还提供一种使用上述高氮钒微合金化钢的制备方法，所述制备方法包括：转炉冶炼工序，lf精炼工序和连铸工序。

5、本发明具有以下有益效果：

6、本发明提供的一种高氮钒微合金化钢及制备方法，本发明提供的所述高氮钒微合金化钢的化学成分质量分数包括：0.05％≤v≤0.1％，0.012≤n≤0.018％，0.01％≤al≤0.015％。本发明提供的高氮钒微合金化钢，n元素含量高达0.018％，在保证可以有效与v元素结合起到沉淀强化作用的同时，不仅提高了冶炼过程合金化元素的成分波动和连铸生产的稳定性，还大幅度减少了铸坯角部裂纹的数量以及开裂程度，提高了铸坯质量、降低了铸坯表面修磨率。

技术特征：

1.一种高氮钒微合金化钢，其特征在于，所述高氮钒微合金化钢的化学成分按照质量百分比计包括：0.05％≤v≤0.1％，0.012≤n≤0.018％，0.01％≤al≤0.015％。

2.根据权利要求1所述的高氮钒微合金化钢，其特征在于，所述高氮钒微合金化钢的化学成分按照质量百分比计还包括：c≤0.14％，0.2≤si≤0.8％，mn≤1.4％，0.6≤ni≤1.5％，0.4≤cr≤1.0％，p≤0.015％，s≤0.01％，ti≤0.005％。

3.一种根据权利要求1或2所述的高氮钒微合金化钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：转炉冶炼工序，lf精炼工序和连铸工序。

4.根据权利要求3所述的高氮钒微合金化钢的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序包括：采用硅锰脱氧合金化，转炉冶炼过程中，根据成分要求加入硅铁、低碳铬铁、钼铁、钒铁和烧结锰球，在转炉出钢时加入钒氮合金；

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述lf精炼工序包括：根据转炉钢水成分加入石灰小粒、萤石进行造渣操作，同时根据钢水中合金元素含量加入硅铁、钒铁、氮化硅锰、低碳铬铁中的一种或多种对硅、钒、氮元素含量进行微调；

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述连铸工序包括：开始浇铸时，将中间包中的钢水注入多个结晶器中，采用控制电磁搅拌参数与二冷水流量相结合的方式进行冷却，通过大方坯连铸机生产得到高氮钒微合金化钢铸坯。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：开浇过程中钢包换包时间控制在110s内，控制钢水过热度为25～45℃，控制拉速为0.50～0.75m/min，铸坯断面为320×410mm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，结晶器冷却水流量控制为3000～3500l/min，同时结晶器进水温度不低于30℃，进出水温差控制为5～8℃；

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在浇铸全程加保护渣；

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，二冷比水量为0.12～0.13l/kg，二冷分为三区，采用弱冷模式，根据各区冷却长度和冷却强度逐步降低的阶梯控制原则，进行二冷分区水量分配；

技术总结
本发明公开了一种高氮钒微合金化钢及制备方法，属于冶金技术领域，本发明提供的所述高氮钒微合金化钢的化学成分质量分数包括：0.05％≤V≤0.1％，0.012≤N≤0.018％，0.01％≤Al≤0.015％。本发明提供的高氮钒微合金化钢及制备方法，N元素含量高达0.018％，在保证有效与V元素结合起到沉淀强化作用的同时，还大幅度减少了铸坯角部裂纹的数量以及开裂程度，提高了铸坯质量。

技术研发人员：徐李军,刘志宏,张海波,时朋召,于科哉,詹中华,乔家龙
受保护的技术使用者：中达连铸技术国家工程研究中心有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24