含Nb钢在FTSR工艺中铁素体相变行为研究-RAL周晓光.pdf
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1、2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 48 FTSR 轧制含 Nb 钢铁素体相变行为研究 周晓光,刘振宇,吴迪,张晓芳,王国栋,刘相华 (东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110004) 摘摘 要:要:采用 Gleeble-2000 热/力模拟试验机模拟了含 Nb 钢 FTSR(Flexible Thin Slab Rolling)薄板坯连铸连轧过程中 的铁素体相变行为,通过研究 Nb 含量、冷却速度、以及终轧温度等参数对铁素体相变实际转变温度以及铁素体晶粒 尺寸的影响,得出了低碳含 Nb 钢在 FTSR 工艺中的铁素体相变规律,为
2、薄板坯连铸连轧轧制含 Nb 钢的控制冷却工 艺的制定提供了指导。 关键词:关键词:柔性化薄板坯连铸连轧;含 Nb 钢;铁素体相变实际转变温度;晶粒尺寸 Research of Ferrite Transformation Action for Nb Micro-alloyed Steels during FTSR ZHOU Xiaoguang, LIU Zhenyu, WU Di, ZHANG Xiaofang,WANG Guodong, LIU Xianghua (The State Key Lab of Rolling Technology and Automation, Northeas
3、tern University, Shenyang 110004) Abstract: Ferrite transformation action of Nb micro-alloyed steels during FTSR (Flexible Thin Slab Rolling) has been simulated by Gleeble-2000 thermal/mechanical simulation tester. The effect of Nb content, cooling rate and final rolling temperature on ferrite trans
4、formation temperature and ferrite grain size during continuous cooling has been investigated. The ferrite transformation rule can provide some advice for Nb micro-alloyed steel rolling during FTSR. Keywords: Flexible Thin Slab Rolling; Nb micro-alloy steel; ferrite transformation actual temperature;
5、 grain size 1 前言 FTSR 薄板坯连铸连轧生产线由于其固有的相变特点,即在轧制时没有发生奥氏体铁素体 奥氏体的二次相变,而是只发生了一次相变,因此其相变机理是否与传统流程相同就成为我们主要 研究的问题。大多数钢厂都采用 Nb 微合金化的方式,通过 Nb 的固溶强化、析出强化以及细晶强化 等机理来生产高附加值钢种,因此 Nb 含量、冷却速度和终轧温度对于低碳钢的控轧控冷过程具有 重要意义1-4。本文将重点研究冷却速度、析出 Nb 和固溶 Nb 对相变的影响,包括对 3r A的影响以及 对铁素体晶粒尺寸的影响。 2 实验方法 为了模拟 FTSR 薄板坯连铸连轧生产线生产低碳含 Nb
6、 钢相变特点, 在设定实验方案时考虑了以 下因素,高温大变形低应变速率(1100,5 . 0=,s/1=&)模拟粗轧过程的组织演变。低温小 变形高应变速率(950/880,3 . 0=,s/20=&)模拟精轧和终轧阶段。FTSR 的冷却线仅 28m 长,因此其冷却能力相对较常规流程更大。因此在模拟相变时,采用更高的冷却速率(140/s ) 。 实验钢化学成分如表 1 所示。在铸锭上直接取热模拟试样。具体实验过程如图 1 所示。记录冷却过 程中的膨胀量温度曲线。从膨胀量温度曲线可以确定相变开始温度 3r A并测量铁素体平均截距。 2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5
7、月 沈阳 49 C Si Mn P S Al(s) Nb 0.04 0.102 1.15 0.0053 0.001 0.021 0.0 0.049 0.12 1.14 0.0039 0.0019 0.028 0.014 No.1 No.2 No.3 0.048 0.167 1.086 0.0057 0.001 0.023 0.025 No.4 0.055 0.204 1.208 0.0042 0.0014 0.059 0.036 No.5 0.053 0.155 1.178 0.004 0.0012 0.042 0.05 No.6 0.067 0.204 1.182 0.0056 0.0015
8、 0.058 0.083 3 实验结果及分析 3.1 Nb 含量对奥氏体晶粒尺寸的影响 采用淬火的方法来固定相变前的奥氏体组织。对水淬试样纵剖,研磨、抛光,用加入少量海鸥 牌洗发膏和苦味酸水溶液热浸,显示其原始奥氏体组织。 图 2 给出了 880终轧时,相变前奥氏体平均直径随 Nb 含量的变化规律。 从图 2 中可以看出,随着 Nb 含量的增加,相变前奥氏体平均直径呈减少趋势。尤其是相对于碳锰 钢而言,微量 Nb 即可显著抑制奥氏体的长大。这主要是因为 Nb 的固溶拖曳作用抑制了奥氏体的再 结晶行为。 3.2 冷却速度对 3r A的影响 图 3 给出了 880终轧时,No.3 钢的铁素体相变开
9、始温度随冷却速度的变化规律。从图 3 中可 以明显看出,随着冷却速度的增大,奥氏体向铁素体相变的实际转变温度明显降低。这主要是因为 冷却速度越大,过冷度也就越大。在晶界上铁素体越容易形核,导致了 3r A的降低。 表 1 实验用钢的化学成分(质量分数,%) Table 1 The chemical composition of experimental steel(wt,%) 图 1 No.1No.6 钢的相变实验工艺图 Fig.1 Schematic illustration of transformation test for No.1No.6 steel 2007 年全国塑性加工理论与新
10、技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 50 0.000.010.020.030.040.05 30 35 40 45 50 55 60 相变 前 奥 氏体晶 粒尺寸,m? 含Nb量, 010203040 725 730 735 740 745 750 755 760 765 770 775 780 785 790 795 800 Ar3, 冷却速度,/s 3.3 Nb 含量对 3r A的影响 图 4 给出了 880终轧时以 1/s的冷却速度冷却时 3r A随 Nb 含量的变化规律。 0.000.020.040.060.08 700 720 740 760 780 800 Ar3, Nb
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