利用沉淀模型开发

CSP 高强度钢

1 前言

　　成本的降低以及可以生产出薄的热带等优点使人们产生了将

HSLA 和 TRIP 这类

高强度钢从综合钢厂转移至

CSP 生产线上进行生产的想法。对于热轧 HSLA 和 TRIP 钢种而

言，

Nb 是一种很重要的合金元素。CSP 生产参数和 Nb(C，N)沉淀状态之间的关系对获得目

标性能极为重要。此项研究阐明了

CSP 生产中的各种热机械处理对电炉钢中的 Nb(C，N)沉

淀的影响。电炉钢通常具有较高的杂质含量。通过不同的热处理过程确定了增加的

N 含量对

Nb(C，N)溶解度温度的作用。同时还确定了 Cu、Ni 和 Cr 的效果。将该结果与开发用于描述
平衡沉淀状态的模型的预测结果进行比较。

2 模型制作
　　

OCAS 开发了一种称之为 Phedre 的模拟工具，它能计算相和沉淀物的平衡条件。该

软件根据

CALPHAD 法以吉布斯自由能的极小化为基础。用递归过程测试各子系统，并用

Lagrange 乘数和 Newton

—Raphson 法解决非线性问题。以亚点阵模型和文献中的数据为基础

描述各种相。本文中，该模型用以测定试验装置和实际生产线中的热循环之效果。相变特性
以及混合

(Nb，Ti)(C，N)的形成也由该模型计算得出。

3 试验
3.1 第一步研究：HSLA 钢种
(1)材料选择一种工业 Nb 基微合金化钢作研究以确认这种模型的有效性。为了避免显著

的共沉淀，

Ti 仅作为一种残余元素存在。

(2)平衡沉淀状态为了确定平衡特性，于 900、1000、1050、1100、1150 和 1200

℃时完成等

温循环，最高温度与最低温度的保持时间分别为

80min 和 1475min 以确保完全平衡。

(3)动力学
　　用试验方法测定成核及生产速率。试样在真空下密封于石英管内，在

1250

℃时预

热

30min 以使 Nb 回到溶液中。其中一个试样被水淬，其余试样在 900

℃时等温保持

3、10、100 和 1100min。从在没有绝缘但带有热电偶的试样上进行的虚拟测量中发现，达到温
度的瞬变时间小于

20s，因此可以假定平均冷却速度约为 20

℃/s。

(4)样品分析用电解法从钢基体中萃取颗粒。在孔隙直径为 20nm 的氧化铝过滤器上进行

过滤。根据以往的试验，我们知道，通过随后过滤，可滤掉最小

5～10nm 的沉淀物。

3.2 第二步研究：TRIP 钢种
　　考虑到平衡模型在

HSLA 钢种上得以证实(参看第一步研究结果)，它可用于预测

第二步研究的

TRIP 钢种的平衡条件。模型结果用于确定使用 CSP 生产线的热机械循环的试

验室试验。

　　在

CSP 生产线中，材料被垂直浇铸并朝着水平位置弯曲以便在凝固期间进入均衡

炉，这就在材料中引起了

2 的平均变形。由于这种变形可能对促进核化很重要，因此被包括

在试验室小型钢厂模拟内。对

5.3m/min 的传统铸速，凝固过程使用约 5

℃/s 的冷却率。之后，

材料在均衡炉内均质化。就

128m 的典型炉长以及 5.3m/rain 的铸速而言，工业实践和这些试