含Nb高强钢板表面裂纹控制实践

【摘 要】含Nb低合金高强钢由于Nb的特性，裂纹敏感性较强，生产过程中容易出现钢板表面裂纹。本文结合济钢含Nb低合金高强钢的表面裂纹生产控制实践，提出了含Nb钢冶炼、加热、轧制等环节控制措施，指出了含Nb钢板的表面裂纹控制要点。

【关键词】Nb微合金化；表面裂纹；生产控制

近年来，随着钢产品向优质低耗高效化方向发展，济南钢铁公司其产品品种、产量不断提高，Nb等微合金元素在生产中得到了广泛的应用，尤其在低合金高强度钢方面。但与普通钢相比，含Nb钢在生产过程中更容易产生表面裂纹，统计济钢07年含Nb钢种的裂纹指数为1.04%，而不含Nb钢的裂纹指数只有0.31%。表面裂纹多表现为沿轧制方向分布的小纵裂，占总裂纹率的70%左右，典型裂纹形态如图1所示。

针对含Nb高强钢中Nb的行为规律及其对连铸、轧制的影响，我们制定了相应的技术措施，以减弱Nb合金化所带来的部分不利影响，取得了明显效果。

1.严格控制钢中 [S]、[P]、[N]的含量

减少[N]含量或者通过降低[S]、[P]等易偏析元素，以提高凝固温度，是防止在宏观偏析区形成有害的大型Nb的碳氮化物的有效方法。目前济钢含Nb钢中的[S]、[P]一般控制在0.010%以下，同时强化转炉操作避免终点钢水过氧化，适当控制吹氩强度避免钢水大翻等，防止钢水吸氮，含Nb钢中的氮含量基本能控制在40ppm左右。以上措施的实施，很好的防止了大型碳氮化铌等夹杂物及含Nb钢铸坯裂纹等缺陷的产生。

2.采取Nb-Ti复合合金化工艺

当钢中的氮与钛等比铌的亲和力更大的元素结合时，则铌以碳化物而不是以氮化物的形式存在。当板材的加热温度相同时，铌可以更多地溶解在钢中。这加速了奥氏体化的过程，并通过溶解的铌在铁素体中析出碳化铌的沉淀强化作用提高强度。大量研究表明，加入Ti后，还有利于改善含Nb钢的热塑性，使产生裂纹敏感性下降。在济钢的生产实践中，对含Nb钢中都加入了微量的Ti，采用Nb-Ti复合技术，也大大改善了钢板的裂纹情况。

3.采取低碳工艺生产含Nb高强钢

采用低碳工艺可以避开包晶反应区，避免了包晶区裂纹的产生，而且由于C含量的降低，使奥氏体晶界上析出的铌的碳氮化物减少，降低了Nb钢的低温热塑性。济钢通过对部分裂纹敏感性强的中碳钢种改低碳工艺生产，有效地降低了钢板表面裂纹的产生，而且使钢板还具有了优良的焊接性能。实际生产中含Nb低碳（C%

4.强化连铸操作控制

为了尽可能地减少含Nb钢的铸坯缺陷，实现无缺陷含Nb铸坯的生产，在连铸过程中我们采取了严格的保障措施。全程采用保护性浇注，并选用熔融特性与含Nb钢成分相适宜的保护渣，并严格做到按规定使用专用保护渣。通过控制浇注温度来稳定拉坯速度和结晶器液面高度，采用较弱的二次冷却制度，保持水量分布均匀，喷嘴雾化良好；对裂纹敏感性强的含Nb钢种，尽量地提高其矫直温度，避开其脆性温度区间等。通过推行上述措施，含铌钢连铸坯的表面裂纹明显降低。

5.采用连铸坯冷送制度

铸坯热送温度一般都在600～750℃之间，如前所述，此时正是Nb钢中C、N化物大量析出时期，随着含Nb钢品种的增加，热送含Nb钢板比较普通钢板出现表面裂纹的几率大幅增加。根据上述分析，我们对含Nb高强钢实施冷送坯制度，结果与热送坯的裂纹指数相比明显降低，热送连铸坯生产量918.6t，裂纹指数6.55%；冷送连铸坯生产量679.6 t，裂纹指数0.39%。

6.强化轧制过程变形控制

为了充分发挥Nb的作用，济钢含Nb钢在精轧阶段轧制温度一般都控制在950℃以下的未再结晶区，前面几个道次尽可能采取增大变形量的技术措施，轧后冷速以及终冷温度可以根据现场条件进行适当控制，保证Nb（CN）的充分析出，发挥其较强的细晶强化作用和低温下弥散、细小的析出粒子的沉淀强化作用，提升了含Nb钢的性能，取得了很好的效果。

7.结论

（1）含Nb钢容易导致连铸坯裂纹的产生，Nb的碳氮化物的控制直接影响到轧后钢板的性能和质量。

（2）严格控制钢中S、P、N含量，采用低碳工艺及Nb-Ti复合技术，实施连铸坯冷送，加大轧制变形量控制，可以有效降低含Nb钢板的表面裂纹产生几率。