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Nb、V微合金化细晶高强韧性钢板JG590生产工艺开发冯勇，蔡薇（济南钢铁集团总公司，山东济南250101）摘要：利用低硫铁水，钢包内充分脱氧，以铌钒复合微合金化、钢包底吹氬LF精炼处理、钢包喂线和严格的控温轧制技术，以较低的成本批量生产出6～40 mm厚规格合格的590 MPa级高强钢，技术性能指标满足用户提出的要求，济钢探索开发出高强钢新的生产工艺途径。
关键词：高强钢；复合微合金化；铌；钒；控轧控冷中图分类号：TG335.5；TG142.41 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2007）04-0007-03Process Development of Fine Grain High Strength and Toughness JG590 SteelPlates with Nb-V Micro-alloyingFENG Yong, CAI Wei（Jinan Iron and Steel Group Corporation, Jinan 250101, China）Abstract: The grade 590 MPa high strength steel with the 6~40 mm spec. was developed in lower cost with the application of low sulfur molten iron, de-oxygen and LF purified in ladle, Nb-V composite micro-alloying and strict control rolling technology. The quality and the technology properties of the steel plate can meet the technology requirements of customers. The new production process for high strength steel is developed in Jinan steel.Key words: high strength steel; composite micro-alloying; niobium; vanadium; control rolling and control cooling国内外部分企业[1]主要采用先进的铁水预处理、RH炉外精炼、微合金化细化组织和控轧控冷工艺生产590 MPa级高强钢，有的公司具备热处理设施，产品实物质量好，但成本高。
2008年第1期新疆钢铁总105期V N微合金对低碳一硅一锰钢性能和组织的影响陈勇陈跃军(宝钢集团八钢公司技术开发中心)摘要：通过调整碳硅锰试验钢的成分．在合适的轧钢工艺条件F对比分析认为：合适的钒氮合金可使材料在塑性基本保持不变的前提下，强度提高明显：R el提高80～l ooM Pa。
R m提高30～50M Pa，热轧钢板具有各向异性小，成形性能好的特点。
关键词：V N合金；强度；韧性；焊接；组织中图分类号：TG l42．】文献标识码：A文章编号：1672—4224(2008)ol一0019～031前言我国低合金结构板是以材料的下屈服值不小于某个量值为该强度级的标志，其板卷产品广泛应用于机械制造、汽车、桥梁、钢结构、工程建设等行业；目前国内市场主要以Q345级和Q390级为主，随着下游轻型化的发展对钢材的强度等级要求不断提升，R m在1000M Pa以上的材料已开发成功¨j。
随着强度等级的提高，材料的塑性将下降，如何保证在塑性不降低的情况下提高材料的强度是冶金工作者长期不懈努力寻求攻克的难题。
目前各级别的强度板均以低碳硅锰钢为基础，加入微量的合金元素和轧钢精确控轧控冷来提高材料的强韧性，介绍了在Q345级结构钢板卷工业试验中通过对冶炼成分的调整和热轧工艺合理控制，在较低的碳当量的前提下，合理利用钢中的氮使材料的强韧性得以明显提高，为高质量结构钢板的开发与研究打下基础。
2结构用板的属性及成分设计特点该类材料除钢铁材料固有的强度、塑性和成形性能外，材料的可焊性及低的时效系数也是结构用板考虑的因素，综合考虑强度和工艺性能成分设计应以低碳高锰为方向，为减少材料的时效性和保证焊接质量，应采取必要的固氮措施，试验中采用了V、A l两种元素进行固氮处理。
2．1碳对材料性能的影响碳主要以碳化物形式存在于钢中。
是决定钢的组织和性能的主要元素。
主要通过影响显微组织中的各组织组分的相对量及其分布特点进而影响钢的力学性能。
V、Nb与变形条件对微合金钢组织超细化的影响研
究的开题报告
研究背景：
微合金钢是目前钢铁行业广泛应用的材料之一，具有耐腐蚀、耐磨损、高强度和高韧性等优点。
其中，微合金元素V、Nb的加入可以有效
控制晶粒长大，实现晶粒超细化，进一步提高钢的力学性能。
同时，变
形条件（如变形温度、应变速率等）也在一定程度上影响微合金钢的组
织和性能。
研究目的：
本文旨在研究微合金钢中添加V、Nb元素对钢的组织超细化的效果，并探究不同变形条件下的组织演变和力学性能变化机制，为微合金钢的
材料设计和加工提供一定的理论依据。
研究内容：
1. 综述微合金钢中添加V、Nb元素的作用机理和晶粒超细化原理；
2. 通过对比研究不同状态下微合金钢的组织演变和力学性能变化，
对比不同条件影响下的微合金钢性能，并探究微合金钢中V、Nb元素的
作用机理；
3. 通过实验验证，模拟出微合金钢在不同变形条件下的演变规律，
结合理论分析探究不同变形条件下的微合金钢力学性能形成机制。
预期结果：
通过对V、Nb微合金钢的研究，探究其在不同变形条件下的组织演
变和力学性能变化机理，有望为微合金钢的材料设计和加工提供理论依据，并为钢材的设计和应用提供参考依据。
生产实践·应用技术山西冶金SHANXI M ETALLURGY Total 180No.4，2019DOI:10.16525/14-1167/tf.2019.04.总第180期2019年第4期微氮合金+钒氮合金微合金化工艺在高强钢筋生产中的应用陈东辉（河钢集团宣钢公司，河北宣化075100）摘要：为了降低生产成本，宣钢采用微氮合金+钒氮合金微合金化工艺对HR B400系列钢筋进行生产试制研究，通过合理的控制技术，微观方面有明显的V(CN)析出相，提高了微合金化作用，生产出组织性能更为优良的针状铁素体热轧抗震螺纹钢筋，提高了钢筋的加工性能和耐候性能，钢筋的时效性能明显降低，同时降低了生产成本。
关键词：钒氮合金微氮合金高强钢筋性能中图分类号：TG142.33文献标识码：A文章编号：1672-1152（2019）04-0110-02收稿日期：2019-05-12作者简介：陈东辉（1985—），男，2009年毕业于河北理工大学冶金工程专业，工程师，现在河钢集团宣钢公司二钢轧厂从事转炉炼钢技术管理工作。
河钢集团宣钢公司（全文简称宣钢）钢筋生产一直采用钒微合金化技术［１］，对钢筋进行透射电镜分析，HRB400E 中未发现有明显的VN 析出物，致使宣钢钢筋不能充分发挥钒的微合金效果。
经过技术研究和试验，采用微氮合金+钒氮合金微合金化工艺，在满足客户产品标准、保证低合金钢（钢筋）力学性能条件下，充分利用微合金元素的固溶强化［２］、位错强化、晶界强化、沉淀强化［３］与相间强化等钢综合强化效果，突出（弥散）沉淀强化与相间强化（体）强化效果，通过控制成品钢的不同种类的碳氮化物弥撒、细小、均匀析出，实现了化学成分与组织相适应的最佳工艺控制，钢筋的性能各项指标达到了技术要求。
通过降低主要常规合金元素Mn 、Si 元素的含量及贵重合金V 的含量，宣钢降低了冶炼成本，取得良好的经济效果。
1微氮合金和钒氮合金主要理化指标宣钢在高强钢筋中应用微氮合金+钒氮合金微合金化技术，使用的微合金化物料主要为I-400型微氮合金和钒氮合金，其理化指标分别如表1和2所示。
V-N微合金化高强度厚板的研制杨雄，金永春，王全礼，张功焰(首钢技术研究院，北京100041)摘要：进行了V-N微合金化和V微合金化钢对比，确认钢中增加N含量能有效提高V的析出强化与细晶强化能力，对钢的各项性能都不会产生不利影响。
采用V-N微合金化和控制轧制工艺试制了60 mm、70 mm厚板，产品性能到达了Q390E 钢的质量要求。
关键词：V-N；微合金化；厚板；控制轧制0引言随着国家经济的快速发展，国内市场对高强度厚板的需求量越来越大。
传统的高强度厚板生产工艺是微合金钢轧制+轧后热处理工艺，生产成本高。
本研究在无轧后热处理工序下，采用微合金化配合控轧控制轧制工艺生产高强度厚板。
厚板的研制过程中发现了V微合金化具有许多优点，也具有不足之处，其主要特点是V的强化能力不足，不能充分发挥微合金化的特点。
通过大量的分析，发现V不能充分发挥强化作用的主要原因是V在钢中的固溶量多、析出量少，发挥有效强化作用的数量少。
在钢中增加N含量后，可以大幅度减小V在钢中的固溶量、增加析出量，充分发挥V的强化作用。
为此首钢在中厚板的生产中，采用了增加钢中N含量，提高V的强化能力的技术，使V充分发挥其强化作用，从而保证中厚板、特别是厚规格钢板的性能。
1V-N微合金化与V微合金化强化能力的比较为比较钢中增加N含量后其强化效果的改变。
采用了V-N微合金化和V微合金化进行试验，对两种微合金化的强化特点进行对比分析。
1.1 化学成分对比钢的C含量控制相同，都是0.13%，V微合金化钢的V含量为0.065%、N含量为0.0030％，V-N微合金化钢的V含量为0.064%、N 含量为0.0108％，其余成分都控制在GB/T 1591的要求内。
1.2 试验结果试验轧制了18 mm厚钢板，轧制工艺采用控轧控冷。
表1、表2是钢板的强度、延伸率和冲击功检验结果，表明采用这两种微合金化方式都可以生产出高性能的高强度钢板。
1.3 对比分析V-N微合金化和V微合金化钢的化学成分基本一致，特别是C含量一样、V含量仅差0.001%。
高强度钢材的研究及其应用随着工业化的发展，钢材在现代社会中具有重要的地位。
钢材的种类很多，其中高强度钢材因其优异的机械性能，在现代工程中得到越来越广泛的应用。
高强度钢材的研究是一个热门的课题，在本文中，我们将探讨高强度钢材的研究历程和应用领域。
一、高强度钢材的研究历程高强度钢材无疑是钢材研究领域的一个热门话题。
在过去的几十年中，人们不断探索研究高强度钢材的技术和性能，逐步实现了高强度钢材的产生。
以下是高强度钢材产生的历程：1. 20世纪60年代初，在冶金学领域，出现了一种新型冶金加工工艺——微合金化技术。
这种技术采用小量添加元素后产生的效应，可使钢材的强度和韧性显著提高，成为高强度钢材的首要生产技术。
2. 20世纪80年代，高强度钢材开始用于航空工业。
然而，由于很难在制造过程中得到均匀、一致的性能，限制了原材料应用的范围。
为了克服这些问题，钢铁业开始采用超高强度钢的生产技术，以增加钢材的强度和韧性。
3. 进入21世纪，高强度钢材的研究进入了一个新的发展阶段。
国内外研究人员将合金元素添加的范围扩大到了5%~10%，并增加了一些新的添加元素。
通过纳米晶材料的制备和控制晶界结构，实现了高强度、高韧性的超细晶钢材的制备。
二、高强度钢材的应用领域高强度钢材具有优异的机械性能，因此具有广泛的应用领域。
以下是高强度钢材的几个应用领域：1. 汽车工业：随着汽车产业迈向高效、安全和环保方向，对汽车材料的要求也越来越高。
高强度钢材在汽车工业中应用广泛，它被用于汽车车身、底盘和发动机等部分。
高强度钢材可以减轻汽车整车重量，提高安全性、舒适性和节省能源。
2. 航空工业：航空工业是高强度钢材的一个重要应用领域。
高强度钢材可以用于许多航空器的零部件，例如发动机、机身框架等。
高强度钢材可以为航空工业提供增加承载能力的优势。
3. 建筑结构：随着建筑物结构的不断变化，越来越多的高强度钢材被应用于建筑结构部分。
大型的钢制桥梁、高耸的钢制塔楼、高效的空间框架、特殊的钢制屋顶都广泛地应用了高强度钢材，这些应用不仅提升了建筑物的结构强度，而且极大程度上节约了建筑成本。
第2期总第192期冶金丛刊Sum．192No．22011年4月METALLURGICAL COLLECTIONS April 2011作者简介：高吉祥（1973－），男，高级工程师，博士，2004年毕业于华南理工大学.VN 微合金化超细晶高强钢的组织性能研究高吉祥1，2李春艳2朱达炎2谢利群2（1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东，广州510640；2．广钢集团技术中心，广东，广州，510730）摘要基于电炉薄板坯连铸连轧流程氮高的特点，采用VN 微合金化的成分设计，通过炼钢、连铸、均热、轧制和冷却各工艺过程的控制研究，开发了VN 微合金超细晶高强钢板。
钢板屈服强度达到了550MPa 级，铁素体晶粒尺寸达到了3．0 4．0μm ，具有良好的韧性、冷成形性能和焊接性能，满足汽车、工程机械制造等行业的要求。
关键词薄板坯连铸连轧；VN 微合金化；超细晶高强钢中图分类号：TG142．1文献标识码：A文章编号：1671－3818（2011）03－0022－03STUDY ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTY OF VN MICRO-ALLOYINGULTRA-FINE GRAIN HIGH STRENGTH STEELGao Jixiang 1，2Li Chunyan 2Zhu Dayan 2Xie Liqun 2（1．School of Mechanical ＆Automotive Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou ，510640，Guangdong ；2．Technology Center of GISE ，Guangzhou ，510730，Guangdong ）AbstractBased on characteristics of high N in EAF-TSCR ，using the design of VN micro-alloying ，controlling the steelmaking ，continuous casting ，soaking ，rolling and cooling processes ，the VN Micro-al-loying ultra-fine grain high strength steel was developed．The strip yield strength reached 550MPa grade ，ferrite grain size reached 3．0to 4．0microns．The strip has good toughness ，cold formability and weld-ability which met the requirements of automotive ，mechanical industry and other industry．Key wordsThin slab casting and rolling ；VN micro-alloying ；ultra-fine grain high strength steel提高钢铁材料的强度是实现用钢行业节能减排的有效手段。
提高钢铁材料强度的途径有固溶强化、位错强化、细晶强化和第二相粒子的析出强化等等。
其中细晶强化效果最为明显，也是唯一的强度与韧性同时增加的机制［1］。
薄板坯连铸连轧流程由于其铸坯薄、拉速快、板坯温度均匀性好的特点，更适合于高强度钢的生产。
珠钢针对电炉薄板坯连铸连轧流程自身原料的特点，钢水的氮含量比转炉的高，采用VN 微合金化的成分设计，通过炼钢、连铸、均热、轧制和冷却各工艺过程的控制研究，开发了VN 微合金超细晶高强钢板［2］。
钢板屈服强度达到了550MPa 级，铁素体晶粒尺寸达到了3．04．0μm ，具有良好的韧性、冷成形性能和焊接性能。
1成分设计及工艺控制技术1．1成分设计VN 的溶解度在铁素体与奥氏体中都比VC 低得多。
因此VN 的形成有更大的化学驱动力，容易形成体积分数大且稳定性高（粗化倾向小）的细小弥散颗粒，对铁素体尺寸进行细化，同时随着氮含量的增加，沉淀颗粒变得越来越小，数量不断增加。
氮含量的增加还可以促进沉淀颗粒的成核，防止颗粒粗化，充分发挥微合金化元素在钢中的关键作用［3］。
珠钢发挥电炉钢水中约0．007%的氮含量优势，同时加入VN 合金增氮，才能使钢中的含氮量在0．02%以上。
试验钢的化学成分设计见表1［4，5］。
1．2生产流程及工艺控制技术珠钢生产工艺流程为废钢料→150吨超高功率第2期高吉祥等：VN 微合金化超细晶高强钢的组织性能研究·23·表1试验钢板的化学成分设计（质量分数）%C Si Mn P S V Als N ≤0．07≤0．5≤2．0≤0．03≤0．020．08 0．20≥0．0150．020 0．030交流电弧炉（EAF ）冶炼→150吨LF 钢包精炼→50 60mm 厚度薄板坯连铸→辊底式均热炉均热→6机架热连轧→层流冷却→卷取。
在生产工艺控制过程中，首先是提高钢水的洁净度，优化配料方案和冶炼工艺，优化电炉泡沫渣工艺生产技术，控制钢水中的w （P ）≤0．020%、w （As ）≤0．020%、w （Sn ）≤0．015%。
精炼过程控制钢水中夹杂物的数量和形态。
提高VN 合金精炼过程氮的回收率，精确控制钢水的化学成分。
连铸过程严格控制钢水的过热度，采用全过程保护浇注，防止钢水受二次污染，确保铸坯质量。
利用CSP 立弯式连铸机浇注，铸坯以950 1000ħ左右的表面温度进入均热炉，以1100ħ 1160ħ的均热温度均热20 30min ，然后在6机架热连轧机上分别轧制成1．8 8mm 厚的热轧钢板。
2试验结果2．1钢板的显微组织对轧制的钢板进行显微组织观察，高强钢板的组织为超细晶铁素体加少量珠光体。
钢板沿厚度截面的组织比较均匀，且随钢板规格变化显微组织变化很小。
带钢的金相组织照片见图1，铁素体晶粒尺寸的统计结果见表2。
由图1与表2可见，所有试验钢板的铁素体晶粒尺寸在3．0 4．0μm 之间，并没有出现中心偏析与带状，组织均匀性良好。
图1不同厚度试验钢板的显微组织表2试验钢板的铁素体晶粒尺寸钢板厚度/mm铁素体晶粒尺寸/μm3．43．45．03．86．03．58．03．82．2钢板的力学性能采用ASTM －317标准对各种规格试验钢板进行拉伸试验和冷弯性能分析，同时沿垂直于轧制方向取小尺寸试样对较厚带钢的Charpy －V 缺口韧性进行了分析，结果见表3。
由表3力学性能可见，采用VN 微合金化技术可实现超细晶高强度级别带钢的生产。
所有试验钢板的屈服强度在600 630MPa 之间，而且钢板的纵、横向力学性能差异较小，且随厚度规格变化力学性能的变化也较小，性能十分稳定。
对较厚规格钢板的韧性分析表明，钢板具有良好的低温冲击韧性。
2．3钢板的焊接性能超细晶高强钢板的焊接性能好坏直接影响钢板应用的安全，对6．0mm 厚度规格钢板进行焊接试验。
试验采用常规CO 2气体保护焊，将焊后的钢板进行金属拉伸试验和焊接热影响区与焊缝的金相组织检验。
钢板焊接热影响区没有出现明显的组织粗化现象，也未出现明显的软化，见图2。
焊接试样在拉伸后均在母材部位断裂（见表4），说明钢板焊接后仍然具有较好的拉伸性能，可见其焊接性能良好。
表3试验钢板的力学性能钢板厚度/mm 屈服强度/MPa 纵向横向抗拉强度/MPa 纵向横向A5%纵向横向宽冷弯b =35mm ，d =2a ，180ʎCharpy －V 缺口韧性/J 试样尺寸/mm－20ħ1．86256307006952534完好——3．46156256856952826完好2．5295．06156256656802324完好2．5286．06206306756902624完好5508．06006106857002322完好559·24·冶金丛刊总第192期图2试验钢板焊接部位组织（t =6．0mm ）表4试验钢焊接前后拉伸性能厚度/mm 焊接前屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸/%焊接后屈服强度/MPa抗拉强度/MPa断裂位置6．060567526595670母材3应用情况珠钢开发的超细晶高强钢板已广泛应用于北美半挂车和欧洲铆接车型的一些重要部件上，如侧立柱、滑轨梁、纵梁及横梁等（见图3）。
高强钢板具有优异的韧性、冷成形性能和良好的焊接性能，完全满足汽车、半挂车、工程机械制造行业的要求。
图3应用车型及部件4结论（1）基于电炉薄板坯连铸连轧流程氮高的特点，采用VN 微合金化的成分设计，通过炼钢、连铸、均热、轧制和冷却各工艺过程的控制研究，开发了厚度1．8 8mm 的550MPa 级高强钢。
（2）高强钢板铁素体晶粒尺寸为3．0 4．0μm ，屈服强度600 630MPa ，抗拉强度665 700MPa ，延伸率22% 28%。
（3）产品具有良好的韧性、冷成形性能和焊接性能，满足工程机械、交通运输和车辆制造行业对高强度钢板的要求，应用前景广泛。
参考文献［1］翁宇庆．超细晶钢理论及技术进展．超细晶钢及其生产技术培训班讲义．北京：2005：1－4．［2］刘清友，毛新平，林振源，杨才福．CSP 流程VN 微合金钢的冶金学特征．钢铁研究学报［J ］，2005，17（增刊）：26－31．［3］R．兰纳伯格，等著．钒在微合金钢中的作用．杨才福，等编译．2000．［4］张若生，毛新平，刘清友，等．一种采用薄板坯连铸连轧技术生产V －N 微合金化高强度钢带的工艺［P ］．中国，CN 200510100421．2．［P /OL ］．2006－3－22．http ：/www．cnipr．com /．［5］毛新平，高吉祥，陈麒琳．一种提高V －N 微合金化高强钢钒合金利用率的方法［P ］．中国：CN 200710031550．X．［P /OL ］．2008－4－16．http ：//www．cnipr．com /．。
