CN113337695B

CN113337695B - 一种含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法

Info

Publication number: CN113337695B
Application number: CN202110619320.5A
Authority: CN
Inventors: 胡娟; 李成良; 周楠; 钟寿军; 岳峰; 刘志龙; 郭峻宇; 张永; 马超; 罗新中; 李富强; 黄德智; 农之江; 刘春林; 刘金源; 雷中钰; 蔡斌; 李青娜
Original assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Current assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2041-06-03
Also published as: CN113337695A

Abstract

一种含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法，属于高强高韧钢技术领域。制备方法包括冶炼、连铸机连铸、轧制、吐丝、冷却，获得含Nb钢盘条，冷却采用风冷线冷却，风冷线设置多个运输辊道段沿输送方向运送散卷，多个所述运输辊道段中两两相邻的运输辊道段具有辊道速度差，其中，在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₂，其他两两相邻的运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₁，△V₂＞△V₁。具有线材最终组织由心部至表面为均匀的珠光体+铁素体组织，夹杂物析出纳米相，晶粒细化，工艺方法稳定控制冷却过程，线材性能稳定性提高，提高强度、韧性等优点。

Description

一种含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法

技术领域

本申请涉及高强高韧钢技术领域，具体而言，涉及一种含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法。

背景技术

低合金线材具有高强度、高韧性、综合性能好等优点，广泛应用于汽车高强钢。21世纪以来，随着汽车行业的快速发展，汽车用钢成为微合金钢的巨大市场领域，通过“微合金化”成分设计思想，受汽车轻量化及降成本等因素的推动，汽车用钢正在向高强及高韧性化方向发展。

低合金线材用作汽车用钢要求Q390D等汽车用钢盘条具有较高的强度和低温冲击韧性，同时结合产品用途及加工工艺，产品还需具备良好的拉拔及冷镦性能。含Nb微合金化汽车用钢，通常具有较高的强度和低温冲击韧性，含Nb钢的强度增量主要靠晶粒细化，晶粒细化既能提高钢的强度和韧性，又能降低脆性转折温度。

目前，制备Q390D等低合金高强度钢的工艺主要为钢板制备方法，钢板的最终组织一般为铁素体+珠光体，其成分设计一般是在C-Mn成分设计基础上添加一定量的Nb、V、Ti等微合金，并通过控轧、控冷工艺或热处理来充分细化铁素体晶粒保证钢板的强度和韧性满足要求。控轧、控冷工艺针对钢板厚度等进行设计，采用层流冷却、矫直、缓冷坑冷却等措施，无法满足提高含Nb钢盘条的强度、韧性的要求。

因此，急需发明一种针对含Nb钢盘条的生产方法，可确保含Nb钢在线材生产线中实现晶粒细化，满足含Nb钢盘条对高强度、高韧性的性能要求。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本申请目的在于提供一种含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法，具有线材最终组织由心部至表面为均匀的珠光体+铁素体组织，夹杂物析出纳米相，晶粒细化，工艺方法稳定控制冷却过程，线材性能稳定性提高，提高强度、韧性等优点。

在第一方面，本申请示例提供了一种提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法，包括冶炼、连铸机连铸、轧制、吐丝、冷却，获得含Nb钢盘条，所述冷却采用风冷线冷却，所述风冷线设置多个运输辊道段沿输送方向运送散卷，多个所述运输辊道段中两两相邻的运输辊道段具有辊道速度差，其中，在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₂，其他两两相邻的运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₁，△V₂＞△V₁，且在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度沿输送方向依次增大。

在第二方面，本申请示例提供了一种含Nb钢，其由本申请第一方面提供的制备方法制得。

其中，所述含Nb钢主要化学成分如下：C≤0.20％、Si≤0.55％、Mn：1.0～1.70％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb≤0.05％、V≤0.13％、Ti≤0.05％、Als≥0.025％、Ni：0.005～0.3％、Cr：0.01～0.3％、Cu：0.01～0.3％、Ni+Cr≤0.40％、Mo：0.001～0.10％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。

本申请示例提供的一种含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法，有益效果包括：

该制备方法利用辊道台阶优势，在辊道台阶处的前后辊道输送段大幅度提高辊道速度，可实现适当提高线环间距，提高冷却均匀性，避免由于盘条线环间距小，局部出现冷却不足，局部温度高导致局部NbC长大，利于大量细小NbC夹杂析出及粒度控制，实现含铌钢盘条晶粒微观组织细化，提高含铌钢盘条的强度、韧性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为辊道台阶处示意图。

图2(a)Q390D钢金相组织的扫描电镜图(3μm)。

图2(b)Q390D钢金相组织的扫描电镜图(10μm)。

图3Q390D钢金相组织的扫描电镜图(20μm)。

图4Q390D钢析出相电镜图。

图5Q355D钢金相组织的扫描电镜图(20μm)。

附图标记：1-辊道台阶处；S3-第三运输辊道段；S4-第四运输辊道段；S5-第五运输辊道段；S6-第六运输辊道段。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请实施例的含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法进行具体说明：

在第一方面，本申请示例提供了一种提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法，包括冶炼、连铸机连铸、轧制、吐丝、冷却，获得含Nb钢盘条。

为了获得具有合格成分的含Nb钢，示例中还提供了其冶炼工艺，以利于本领域技术人员实施本申请方案。

该冶炼工艺主要包括依次进行的如下三个工艺步骤：步骤S1，转炉冶炼；步骤S2，LF精炼炉精炼；步骤S3，RH炉精炼。冶炼后的钢水浇注后可以根据下述轧制及冷却方式制备以获得晶粒细化的含Nb钢盘条。

其中，步骤S1转炉冶炼包括：

高炉出铁后的铁水进入转炉冶炼，其中，进入转炉前的铁水未进行脱硫预处理，在转炉出钢过程中首先进行脱氧合金化处理，之后加入石灰渣洗。

脱氧合金化处理可通过下述方式实现，即出钢先加入铝铁、硅铁脱氧，再加入硅锰合金、低碳锰铁等合金，将Si、Mn、Nb等元素调整至范围下限。对于一种可选的具体方案中，铝铁用量为1～1.25kg/t，硅铁用量为2～2.5kg/t，通过铝铁强脱氧作用快速降低出钢钢水中氧含量，为避免铝铁加入过多导致钢中Als过高，配合使用硅铁进行进一步脱氧。

之后加入石灰渣洗。对于一种可选的具体方案中，石灰用量为3.5～4.5kg/t，通过上述石灰用量可使渣洗料与脱氧产物充分结合、吸附并快速上浮，进一步净化钢液。

步骤S2：LF精炼炉精炼包括：

钢水进入LF精炼炉，LF精炼炉进行快速升温、埋弧、搅拌、分批次合理加入造渣剂等操作快速造白渣。LF精炼炉加入石灰和合成渣进行造渣，过程使用铝渣球渣面脱氧，控制精炼渣组成。对于一种可选的具体方案中，LF精炼炉加入石灰3.0～5.0kg/t，合成渣4.0kg/t。LF精炼炉根据精炼过程中取样获得的钢水过程样成分，逐步调整成分至钢种要求成分内控上限+0.005％。

步骤S3：RH炉精炼包括：

LF精炼炉后钢水进入RH炉中继续进行精炼，RH炉在真空度小于0.266KPa下真空处理18～21min，高真空时间≥15min，纯脱气时间≥8min。真空处理结束喂入纯钙线1.6m/t，软吹时间按10～15分钟控制。

如前述，对于经过喂钙线并软吹后的钢水，在后续进行连铸浇注。

可选地，连铸浇注采用整体式水口，拉速1.8±0.1m/min，一冷、二冷均采用弱冷制度。

由于含碳在C≤0.20％，尤其是碳含量在0.10％～0.18％的铌微合金化包晶钢对连铸坯表面裂纹比较敏感，主要原因是连铸坯过矫直区时温度在700～900℃的低塑性区，此时铌的碳氮化物沿奥氏体晶界及其附近大量析出，造成晶界脆性，一冷、二冷通过采用弱冷制度，保证铸坯进连铸机矫直区温度在低塑性区以上，并且采用整体式水口，拉速1.8±0.1m/min，防止铸坯出现裂纹。通过上述连铸速度与冷却方式的控制，避免了铌的碳氮化物沿奥氏体晶界及其附近大量析出，造成晶界脆性，防止铸坯出现裂纹，为轧制工艺创造了更优的轧制条件。

钢水经连铸后获得的铸坯根据下述轧制及冷却方式以获得晶粒细化的含Nb钢盘条。

轧制采用控轧控冷工艺，轧制条件可为：

加热温度1100～1190℃，例如为：1100℃、1130℃、1150℃、1170℃、1190℃，均热段加热时间≥20min；对于含Nb钢，诸如Q390D等，加热制度制定的是否合理至关重要：必须使Nb充分固溶，但加热温度又不能过高，以防奥氏体晶粒过分粗大，因此加热温度比Q355D等不含Nb等微合金的碳素结构钢提高，温度小于1100℃，温度低，无法使Nb充分固溶，温度大于1190℃，温度过高，会导致奥氏体晶粒过分粗大，进而导致室温显微组织晶粒度增大，降低强度、韧性。均热段加热时间可保证钢坯温度均匀。

钢坯开轧温度1000～1060℃，例如为：1000℃、1020℃、1030℃、1040℃、1060℃；

通过水箱冷却控制终轧温度≤880℃，例如为：830℃、850℃、870℃、880℃；

吐丝温度≤870℃，例如为：820℃、840℃、860℃、870℃。

通过控制上述开轧温度、终轧温度、吐丝温度，可有效降低变形温度，使相变前奥氏体晶粒细小。

不同直径设置，盘条直径越大，因直径增加造成的芯部等部位冷却速度降低，导致相变前奥氏体晶粒有粗大趋势，且进一步地在吐丝之后，因盘条直径的区别，导致后续冷却时，出现温度分布不均匀，不利于细小NbC夹杂析出及粒度控制，进一步影响晶粒组织的细化，因此需要根据盘条直径不同，选择合适的终轧温度、吐丝温度。

下述表1给出了不同规格的线材与轧制条件的示例性对应关系，示例为：

盘条直径5.5≤d≤10mm时，终轧温度825～860℃，吐丝温度810～850℃；

盘条直径10＜d≤15mm时，终轧温度830～870℃，吐丝温度825～860℃；

盘条直径15＜d≤20mm时，终轧温度840～880℃，吐丝温度830～870℃。

由表1可知，发明人根据盘条直径的不同，在开轧温度相同的条件下，设置了不同的终轧温度、吐丝温度，且随着盘条直径增大，不断提高终轧温度和吐丝温度，避免了大直径盘条在同等冷却条件下冷却速度越小带来的一系列问题，由此为冷却过程中提高冷却速度提供了可能，从而避免了因直径增加造成的芯部等部位冷却速度降低，导致相变前奥氏体晶粒粗大趋势，在吐丝之后出现温度分布不均匀，影响晶粒组织的细化等问题。

虽然表1中不同盘条直径对应的终轧温度、吐丝温度范围存在一定重叠，基于上述同样的原因，在同一直径规格内随着直径的增加、以及不同规格直径范围间随着直径的增加，选择更高的终轧温度、吐丝温度，更有利于避免了大直径盘条在同等冷却条件下冷却速度越小带来的一系列问题，达到晶粒细化的目的，进一步提高含Nb钢盘条的强度、韧性。

表1轧制温度控制

规格	开轧温度	终轧温度(℃)	吐丝温度(℃)
				5.5≤d≤10mm	1000～1060	825～860	810～850
10＜d≤15mm	1000～1060	830～870	825～860
				15＜d≤20mm	1000～1060	840～880	830～870

轧制、吐丝后得到的线圈经冷却后获得盘条产品，冷却采用斯太尔摩风冷线冷却，风冷线设置多个运输辊道段沿输送方向运送散卷，多个所述运输辊道段中两两相邻的运输辊道段具有辊道速度差，其中，在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₂，其他两两相邻的运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₁，△V₂＞△V₁，且在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度沿输送方向依次增大。

需要说明的是：“辊道台阶处”是指相邻两个运输辊道段之间具有一定高度差之处，高度差为25mm以上。示例性地：斯太尔摩风冷线的辊道沿输送方向分为12个运输辊道段，分别用S0、S1至S10、集卷来表示头部运输辊道段、第一至十运输辊道段以及集卷运输辊道段。由图1可知，第四运输辊道段(S4)和第五运输辊道段(S5)之间具有高度差位置，即为辊道台阶处(1)；第三运输辊道段(S3)和第四运输辊道段(S4)即为在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段，第五运输辊道段(S5)和第六运输辊道段(S6)即为在辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段；头部运输辊道段(S0)和第一运输辊道段(S1)、第一运输辊道段(S1)和第二运输辊道段(S2)、第二运输辊道段(S2)和第三运输辊道段(S3)、第四运输辊道段(S4)和第五运输辊道段(S5)、第六运输辊道段(S6)和第七运输辊道段(S7)......等为其他两两相邻的运输辊道段。其中，第三运输辊道段(S3)和第四运输辊道段(S4)的辊道速度差绝对值△V₂，第五运输辊道段(S5)和第六运输辊道段(S6)的辊道速度差绝对值△V₂，其他两两相邻的运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₁，△V₂＞△V₁。

线环间距W＝V₁×π×d/V₂，其中d为盘条直径，V₁为实际辊速，V₂为实际轧速，在设定的实际轧速V₂不变的情况下，实际辊速V₁增大线环间距增大。本发明利用辊道台阶优势，在辊道台阶处的前后辊道输送段大幅度提高辊道速度，可实现适当提高线环间距，提高冷却均匀性，避免由于盘条线环间距小，局部出现冷却不足，局部温度高导致局部NbC长大，利于大量细小NbC夹杂析出及粒度控制，实现含铌钢盘条晶粒微观组织细化，提高含铌钢盘条的强度、韧性。

可选地，在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₂为0.10～0.14m/s，辊道速度差绝对值△V₂大于0.14m/s，提高的实际辊道速度过大，线环间距过大，冷却线上承载的线环总量减少，导致生产效率降低。辊道速度差绝对值△V₂小于0.10m/s，线环间距增大较少，改善冷却效果不明显，对于控制大量细小NbC夹杂析出及粒度控制作用不明显。其他两两相邻的运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₁为0～0.05m/s，其中辊道速度差绝对值△V₁可为0m/s，即该相邻两个运输辊道段的辊道速度保持一致。

可选地，盘条直径5.5≤d≤10mm时，辊道速度为0.72～1.08m/s，其中辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度为0.84～1.08m/s；

盘条直径10＜d≤15mm时，辊道速度为0.56～0.95m/s，其中辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度为0.65～0.90m/s；

盘条直径15＜d≤20mm时，辊道速度为0.42～0.83m/s，其中辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度为0.50～0.78m/s。

可选地，盘条直径5.5≤d≤10mm时，辊道速度沿着输送方向先增大后减小；

盘条直径10＜d≤15mm时，辊道速度沿着输送方向先增大后减小；

盘条直径15＜d≤20mm时，辊道速度沿着输送方向逐渐增大。

针对不同盘条直径的线环在斯太尔摩风冷线辊道上输送辊速控制、辊道台阶处的辊道速度差异化控制，辊道速度沿着输送方向差异化控制，根据不同盘条直径冷却特点以及辊道输送方向夹杂物析出不同等特点进行精确控制，能更好的控制不同盘条直径线环的冷却过程，确保不同盘条直径线环的线环间距均处于利于冷却的合适范围，辊道输送方向的线环间距均处于利于冷却的合适范围，提高冷却均匀性，避免不同盘条直径的线环在辊道输送过程中不同，导致盘条线环间距小，局部出现冷却不足，局部温度高导致局部NbC长大等问题，利于大量细小NbC夹杂析出及粒度控制，实现含铌钢盘条晶粒微观组织细化，提高含铌钢盘条的强度、韧性。通过上述针对不同盘条直径线环输送以及不同辊道输送段输送的辊道速度的控制，最终盘条产品心部至表面的显微组织为均匀的铁素体和片层状珠光体，且均能稳定控制在片层状珠光体的面积占比为5-14％，铁素体的面积占比为86-95％，铁素体平均晶粒度直径范围为1.33μm到18.94μm，显微组织中纳米级析出相包括NbC，NbC析出相等效圆直径为5～10nm，个数密度200～300个/μm²。

进一步地，斯太尔摩风冷线冷却的控制工艺为：冷却为在风冷线上以5～8℃/s的速度冷却至600～650℃，再以0.2～2℃/min的速度冷却至室温，所述风冷线的辊道速度控制在0.4～1.1m/s。示例地，风冷线上冷却速度可为：5.0℃/s、5.5℃/s、6.0℃/s、6.5℃/s、7℃/s、7.5℃/s、8℃/s；600～650℃温度范围，具体可为：600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃；0.2～2.0℃/min速度范围，更优的范围可为：0.3～1.9℃/min，0.5～1.5℃/min，具体可为：0.2℃/min、0.3℃/min、0.4℃/min、0.5℃/min、0.7℃/min、0.9℃/min、1.1℃/min、1.3℃/min、1.5℃/min、1.7℃/min、1.9℃/min、2.0℃/min；辊道速度具体可为：0.4m/s、0.5m/s、0.6m/s、0.7m/s、0.8m/s、0.9m/s、1.0m/s、1.1m/s。

斯太尔摩风冷线冷却采用两段式冷却方式冷却，先以5～8℃/s大冷速冷却到600～650℃，以尽可能减少铁素体的生成，然后再以0.2～2℃/min的小冷速冷却，使盘条形成更多的珠光体，辊道速度控制在0.4～1.1m/s控制风冷线运输辊道的运送过程，通过上述两段式冷却方式以及整体辊道速度控制，盘条线圈在斯太尔摩风冷线冷却过程可得到更进一步控制，进一步控制盘条线圈中含Nb析出相的析出，在冷却相变中得到更为细小的铁素体和更为细化的片层状珠光体，进而提高钢的强度和韧性。

在第二方面，本申请示例提供了一种含Nb钢，其由上述制备方法制得。所述含Nb钢主要化学成分如下：C≤0.20％、Si≤0.55％、Mn：1.0～1.70％、P≤0.025％、S≤0.025％、Nb≤0.05％、V≤0.13％、Ti≤0.05％、Als≥0.025％、Ni：0.005～0.3％、Cr：0.01～0.3％、Cu：0.01～0.3％、Ni+Cr≤0.40％、Mo：0.001～0.10％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。进一步地，Nb含量可选0.015％、0.020％、0.025％、0.05，Ni+Cr可选0.10％、0.15％、0.40％。

可选地，其显微组织为铁素体和片层状珠光体，片层状珠光体的面积占比为5-14％，铁素体的面积占比为86-95％，铁素体平均晶粒度直径范围为1.33μm到18.94μm，显微组织中纳米级析出相包括NbC，NbC析出相等效圆直径为5～10nm，个数密度200～300个/μm²。

盘条轧制过程中随着轧制温度的降低和变形量的增加，Nb在奥氏体中的溶解度逐渐降低，促进Nb化物在轧制过程中析出，推迟奥氏体再结晶，形变奥氏体中大量的位错亚结构和形变带增加铁素体形核位置，细化晶粒。采用透射电子显微镜观察轧制后盘条线环的微观组织形貌和析出相形态。可观察到一定数量的纳米级析出相，尺寸为几至几十纳米，呈圆球状或棒状，主要分布在片层珠光体附近。

利用电解萃取法确定析出相成分为NbC和M₃C，NbC析出相等效圆直径为5～10nm，个数密度200～300个/μm²，等效圆直径100～200nm以上的析出相为M₃C相。M₃C型碳化物中的M是以Fe为主体的，即析出M₃C型的碳化物，经过测定其组成是(Fe_0.961Mn_0.037Cr_0.002)₃C。

钢中的Nb元素约有55％与C结合形成NbC析出相，其余为固溶在钢中。铌元素能够显著细化热轧后的晶粒与组织，这一作用主要归因于两点：细小的析出相具有对再结晶后晶粒长大界面的钉扎作用；固溶的铌原子对晶界迁移起到拖曳作用。通过较低温度下沉淀析出的尺寸非常细小的微合金碳氮化物能够产生强烈的沉淀强化效果。

以下结合实施例对本申请的含Nb钢盘条及提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种Q390D含Nb钢盘条，包括规格直径为8mm、10mm、13mm、16mm的四种不同规格含Nb钢盘条，其按照以下生产方法制得：

(1)冶炼：按照以下化学成分依次进行转炉冶炼、LF精炼炉精炼、RH炉精炼，冶炼得到钢水并连铸成钢坯，化学成分按质量百分数计包括：C 0.18％、Si 0.50％、Mn：1.45％、P0.018％、S 0.015％、Nb 0.02％、V 0.007％、Ti 0.006％、Als 0.035％、Ni：0.015％、Cr：0.06％、Cu：0.04％、Ni+Cr≤0.075％、Mo：0.005％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。

(2)轧制：铸坯根据下述轧制方式进行轧制，轧制温度控制数据如下表2所示。

表2轧制温度控制

规格(d/mm)	开轧温度(℃)	终轧温度(℃)	吐丝温度(℃)
				8mm	1015	841	830
10mm	1025	852	840
				13mm	1035	860	850
16mm	1055	870	860

(3)冷却：采用斯太尔摩风冷线将线圈向前运输并冷却得到盘条，斯太尔摩风冷线的辊道沿输送方向分为12个运输辊道段，分别用S0、S1至S10、集卷来表示头部运输辊道段、第一至十运输辊道段以及集卷运输辊道段，第三运输辊道段(S3)和第四运输辊道段(S4)即为在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段，第五运输辊道段(S5)和第六运输辊道段(S6)即为在辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段。上述运输辊道段的具体辊道速度控制数据如下表3所示。

表3辊道速度的控制数据(m/s)

规格	S0	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	集卷
													8mm	0.72	0.75	0.80	0.84	0.95	0.97	1.08	1.03	0.98	0.93	0.88	0.83
10mm	0.76	0.80	0.84	0.88	0.98	0.98	1.10	1.05	1.00	0.95	0.90	0.85
													13mm	0.56	0.58	0.62	0.65	0.78	0.80	0.90	0.95	0.95	0.90	0.85	0.80
16mm	0.42	0.44	0.46	0.50	0.62	0.64	0.78	0.78	0.78	0.78	0.80	0.83

采用透射电子显微镜观察试样的微观组织形貌(参见图2(a)、图2(b)、图3)和析出相形态(图4)。通过观察可知，实施例1的不同规格盘条的显微组织为铁素体+片层状珠光体，片层状珠光体的面积占比为5-14％，铁素体的面积占比为86-95％，铁素体平均晶粒度直径范围为1.33μm到18.94μm；进一步利用电解萃取法确定析出相成分为NbC和M₃C，NbC析出相等效圆直径为5～10nm，个数密度200～300个/μm²，等效圆直径100～200nm以上的析出相为M₃C相，经过测定其组成是(Fe_0.961Mn_0.037Cr_0.002)₃C。

检测盘条的各项性能指标，结果见表4：

表4 Q390D线材性能结果

通过采用Nb微合金化及控轧控冷工艺，Q390D盘条线材的力学性能和低温冲击韧性完全满足标准要求，Q390D盘条性能指标相比标准要求，屈服强度最小值由365MPa提高到427MPa，抗拉强度最小值由520MPa提高到609MPa，断后伸长率指标相当，低温冲击韧性(由-20℃冲击吸收能量(KV2/J)表征)性能提升，产品综合性能显著提升；在提高强度的同时盘条顶锻性能合格，满足客户深加工使用需求，且Q390D线材制造成本低。

对比例1

本对比例提供一种Q355D盘条，其与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于，化学成分按质量百分数计包括：C 0.18％、Si 0.50％、Mn：1.45％、P 0.018％、S 0.015％、V0.007％、Ti 0.006％、Als 0.035％、Ni：0.015％、Cr：0.06％、Cu：0.04％、Mo：0.005％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。

对比例1的不同规格盘条的显微组织中铁素体平均晶粒度直径范围为2.40μm到21.51μm(参见图5)，由此可见，实施例1中加Nb后相比对比例1，显微组织中铁素体平均晶粒度直径范围变细。

对比例2

本对比例提供一种Q390D钢，其与实施例1的生产方法大致相同，不同之处在于，辊道速度控制数据如下表5所示：

表5辊道速度的控制数据(m/s)

规格	S0	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	集卷
													8mm	0.72	0.75	0.80	0.84	0.89	0.94	0.99	0.94	0.89	0.84	0.80	0.79
10mm	0.76	0.80	0.84	0.88	0.93	0.98	1.03	0.98	0.93	0.88	0.83	0.78
													13mm	0.56	0.58	0.62	0.65	0.70	0.75	0.80	0.85	0.85	0.75	0.73	0.71
16mm	0.42	0.44	0.46	0.50	0.55	0.60	0.65	0.65	0.65	0.65	0.70	0.73

通过观察可知，对比例1的不同规格盘条的显微组织为铁素体+片层状珠光体，片层状珠光体的面积占比为4-12％，铁素体的面积占比为88-96％，铁素体平均晶粒度直径范围为2.06μm到21.51μm；进一步利用电解萃取法确定析出相成分为NbC和M₃C，NbC析出相等效圆直径为8-15nm，个数密度100-200个/μm²。

综上，本申请提供的一种提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法，实现含铌钢盘条晶粒微观组织细化，提高含铌钢盘条的强度、韧性。

以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种提高含Nb钢盘条强度、韧性的方法，包括冶炼、连铸机连铸、轧制、吐丝、冷却，获得含Nb钢盘条，其特征在于，所述冷却采用风冷线冷却，所述风冷线设置多个运输辊道段沿输送方向运送散卷，多个所述运输辊道段中两两相邻的运输辊道段具有辊道速度差，其中，在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₂，其他两两相邻的运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₁，△V₂＞△V₁，且在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度沿输送方向依次增大；

在辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₂为0.10～0.14 m/s，其他两两相邻的运输辊道段的辊道速度差绝对值△V₁为0～0.05 m/s；

所述含Nb钢主要化学成分如下：C≤0.20%、Si≤0.55%、Mn：1.0～1.70%、P≤0.025%、S≤0.025%、Nb≤0.05%、V≤0.13%、Ti≤0.05%、Als≥0.025%、Ni：0.005～0.3%、Cr：0.01～0.3%、Cu：0.01～0.3%、Ni+Cr≤0.40%、Mo：0.001～0.10%，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；其显微组织为铁素体和片层状珠光体，片层状珠光体的面积占比为5-14%，铁素体的面积占比为86-95%，铁素体平均晶粒度直径范围为1.33μm到18.94μm，显微组织中纳米级析出相包括NbC，NbC析出相等效圆直径为5~10nm，个数密度200~300个/μm²；

所述轧制采用控轧控冷工艺，加热温度1100～1190℃，均热段加热时间≥20 min，钢坯开轧温度1000～1060℃，通过水箱冷却控制终轧温度≤880℃，吐丝温度≤870℃；

所述冷却为风冷线上以5～8℃/s 的速度冷却至600～650℃，再以0.2～2℃/min的速度冷却至室温，所述风冷线的辊道速度控制在0.4～1.1m/s。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，盘条直径5.5≤d≤10mm时，终轧温度825～860℃，吐丝温度810～850℃；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，盘条直径5.5≤d≤10mm时，辊道速度为0.72~1.08m/s，其中辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度为0.84~1.08m/s；

盘条直径10＜d≤15mm时，辊道速度为0.56~0.95m/s，其中辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度为0.65~0.90m/s；

盘条直径15＜d≤20mm时，辊道速度为0.42~0.83m/s，其中辊道台阶处之前的两相邻运输辊道段以及辊道台阶处之后的两相邻运输辊道段的辊道速度为0.50~0.78m/s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，盘条直径5.5≤d≤10mm时，辊道速度沿着输送方向先增大后减小；

盘条直径15＜d≤20mm时，辊道速度沿着输送方向逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连铸采用整体式水口，拉速1.8±0.1m/min，一冷、二冷均采用弱冷制度。

6.一种含Nb钢，其特征在于，其由权利要求1-5任一项所述的方法制得，所述含Nb钢主要化学成分如下：C≤0.20%、Si≤0.55%、Mn：1.0～1.70%、P≤0.025%、S≤0.025%、Nb≤0.05%、V≤0.13%、Ti≤0.05%、Als≥0.025%、Ni：0.005～0.3%、Cr：0.01～0.3%、Cu：0.01～0.3%、Ni+Cr≤0.40%、Mo：0.001～0.10%，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；其显微组织为铁素体和片层状珠光体，片层状珠光体的面积占比为5-14%，铁素体的面积占比为86-95%，铁素体平均晶粒度直径范围为1.33μm到18.94μm，显微组织中纳米级析出相包括NbC，NbC析出相等效圆直径为5~10nm，个数密度200~300个/μm²。