Page 23 - 理化检验-物理分册2025年第五期
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罗龙飞，等：基于轧后水冷工艺的低锰微铌厚板开发
1 成分设计与制造工艺 发钢板，并加入微量的Nb元素，以细化晶粒尺寸，起
1.1 成分设计 到沉淀强化的作用，同时改善钢板的低温韧性，以达
采用C元素含量适中、Mn元素含量较低、Si元素 到提高钢板强韧匹配性能的目的。该低锰微铌厚板为
含量适中和有害元素P、S含量较低的化学成分设计开 50 kg级别，厚度不大于80 mm，其化学成分如表1所示。
表1 低锰微铌厚板的化学成分 %
质量分数
项目
C Si Mn P S Nb C
实测值 ≤0.20 0.1~0.5 ≤1.0 ≤0.018 ≤0.001 5 ≤0.02 ≤0.40
1.2 制造工艺 效果。
50 kg级低锰微铌厚板的制造工艺流程为: 高炉 轧后钢板通过MULPIC控制冷却装置加速冷
铁水→铁水预处理(脱硫)→转炉冶炼→钢水精炼(真 却，使变形奥氏体温度快速降低，部分组织转变为
空循环脱气法精炼)→板坯连铸→板坯加热→轧机 贝氏体；同时铁素体形核数量增多，从而抑制了相
轧制→MULPIC装置加速冷却→剪切→喷印标识→ 变后铁素体晶粒的长大，使珠光体分布均匀。为了
成品入库。 平衡不同厚度钢板的强度、韧性和轧后板形之间
厚板轧机工序采用TMCP（热机械控制工艺） 的关系，开发钢采用较低的冷却速率，终冷温度为
生产钢板。板坯经低温加热后，采用两个阶段控制 400~700 ℃。同时对一张钢板进行对比试验，在略
轧制、轧后加速冷却工艺，以获得细小的晶粒组织， 高于A r3 的温度下对其进行终轧+轧后空冷，验证轧
提高材料强度，改善材料的低温韧性。将板坯出炉 后冷却对钢板组织和性能的影响。
温度控制为1 050~1 200 ℃，可确保奥氏体均匀化和
微铌合金的充分固溶，同时避免奥氏体晶粒快速长 2 显微组织与强韧性能分析
大，损害轧后钢板的强度和韧性 。 2.1 显微组织
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钢板轧制的第一阶段是在奥氏体完全再结晶区 取低锰微铌钢板的20 mm全厚度试样，将该试
域轧制，轧至中间坯厚度后，在辊道上待温度降至合 样置于光学显微镜下观察。试样经过研磨、抛光后，
适温度后进行第二阶段轧制，结合粗、精轧机的生产 用体积分数为4%的硝酸乙醇溶液腐蚀，钢板横截
节奏，中间坯的厚度为1.8~5倍成品厚度。第一阶 面1/2厚度位置纵向（沿轧制方向）的显微组织形貌
段轧制采用大压力，使中间坯获得较大变形量，使 如图1所示。由图1可知：略高于A r3 温度终轧+轧
厚度方向形成均匀细小的再结晶奥氏体组织。第二 后空冷钢板的显微组织以多边形铁素体和珠光体为
阶段在奥氏体未再结晶区域轧制，避开奥氏体部分 主，呈片层结构分布，带状组织明显；800 ℃以上终
再结晶区域，防止因出现奥氏体混晶组织而对性能 轧+轧后加速冷却钢板的显微组织以铁素体+少
造成不利影响。终轧温度大于A r3 可以保证钢板轧 量贝氏体为主，带状组织明显减少，产生部分针状铁
后冷却过程的入水温度和最终组织获得最佳的强化 素体，晶粒分布更加均匀，晶粒尺寸细小。
图 1 不同生产工艺下低锰微铌厚板的显微组织形貌
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