含铌铁水强韧化机理

研究低碳微合金化铌钢的最佳成份范围、性能与客观组织的关系以及铌的作用机理;研究按原子当量比例加入

微量铌(铌钛)及热轧条件对超低碳钢性能的影响;中碳、高碳含铌钢的探索;低碳硅铌双相钢丝强韧化机理的研究;利用计算机进行铌钛复合微合金化的设计等等。这此机理研究，曾径有效地指导了鞍钢含铌微合金化钢的开发。 合金化铌钢

1.U强化效果显著U:铌的强化作用为硅的35~78倍、锰的41~87倍、铬的50~117倍、镍的87~175倍，可以顶替二倍的钒或三倍的钛，而且价格平稳、廉宜;

2.U延缓奥氏体再结晶和细化晶粒的作用强烈U:在这方面，铌的能力大于钒，更大于钛。如仅含0.03%铌的钢，在变形温度低于950度时，每道次标准变形量的轧制后不会发生再结晶。这样得到的伸长奥氏体晶粒由于形核的晶界及亚晶界面积增加，就能再结晶成细小的晶粒。因此，对于低碳锰钢来说，就可以通过加入少量的铌，用普通轧机实现控轧达到晶粒细化，这是铌的重要优点之一。

3.生产工艺比较简便:目前中国除宝钢、武钢外，大多数钢厂尚未完善真空冶炼设备，在常规冶炼条件下，钛的收得率较低，其氮、氧、硫化物残留在钢中形成非金属夹杂，而铌与氧的亲和力极小，能适应中国普通冶炼设备。但是，如果利用钛的强化学性，先加入极少量(约0.01~0.015%)与铌或和钒等复合微合金化，夺去钢中的氧和氮，并形成非常稳定的TIN、TiO质点的话，便会形成易于固溶在钢中的NbC或VC化合物，则可更有效地发挥铌及钒的晶粒细化和沉淀强化作用，并可有效地限制焊接热影响区的晶粒长大，改善其性能。此外，如在轧后予以加速冷却(湍流或水幕)，可使相变开始温度降低，过冷奥氏体中形核更多，且晶粒来不及长大，就能进一步提高韧性。

铁水预处理过程用BaO基脱磷剂对0.1%的含铌铁水进行去磷保铌的热力学问题。分析结果表明:BaO基脱磷剂是实现含铌铁水去磷保铌的最佳选择;铁水中碳含量越高，越有利于含铌铁水的去磷保铌;铁水中碳含量为4.0%、铌含量保持在0.1%时，与之相平衡的磷含量可降到10^-6以下。

使用包头铁水和铌渣,测定了铁水预处理温度下的渣-铁平衡状态。同时,使用固体电解质定氧探头测定含碳铁液中α,以计算铌渣中α_(Nb_2O_5)。实验结果表明;在平衡状态下,当[Si]>0.02%,渣中SiO_2/MnO<2时,Nb_2O_5/Nb<4。因此铁水中Si能够在脱Nb之前优先去除。1350℃下的γ_(Nb_2O_5)在10~0-10~(-2)数量级范围内;渣中SiO_2/MnO对Nb的平衡分配比及γ_(Nb_2O_5)有较大影响。

高强度、高韧性高可悍性管线用钢的技术要求严格，是由于国际上新型工程结构都是根据高技术产品--微合金钢的性能设计的，因之对钢厂的要求也极苛刻。满足了这些前提，就会拿到订单，就解决了钢厂的生存问题。满足了这些要求，其他行业需要的钢材，如:桥梁、立体交通枢纽、高层建筑(要求抗震、防火)、工程机械、铁道、造船、汽车、矿山用钢中大量微合金钢的生产难题也会迎刃而解。举一个例子作为教训:前苏联由于引用含钒微合金化钢较晚，80年代建造的横贯欧亚大陆的高压天然气输送管线所用的上千万吨微合金化管材，不能不给予于德国(欧洲段)和日本(亚洲段)，这也促成了德、日两国制管和微合金化(通常的消耗铌铁的吨位为标尺)的飞速发展。不要忘记，当年苏联的钢铁产量也是居于世界首位。"十五"和下一个五年期间，中国天然气输送管道将形成"两横、两纵、四枢纽、五气库"的供气管网格局。这一时期，中国约需建设天然气干线9000千米，连同区域性管网共约21400千米，折合钢管1600~1800万吨，其中大口径直缝(VOE)管至少占20%，如果我们自己不去占领，这片市场是否也会像前苏联那样，由德国、日本甚至美国来填补?我们岂能甘心别人代庖?提供输油气管线钢的热点问题是:14~15兆巴输送压力下高压输送强度所引发的问题;抗氢致裂纹问题，高甲烷(富气)输送时腐蚀问题;延性断裂(塑性失稳)的止裂问题;近中性(PH)土环境的应力腐蚀问题;高强度屈强比的选择;残余应力的检测以及焊接接热影响区的强韧化问题等等。石油部要求按0.2%C钒(X52)、0.12%C铌钒(X65)、0.08%C铌钛(X70~X80)和0.03%C铌钛钼(X90~X100)为参考成份;强调"用TiO处理的钢优于TiN处理的钢"，因为TiO可协助形成更细的针状铁素体，超低碳奥反体和超级碳马亚体;要求彻底解决:

1.U超纯净钢冶炼技术U(铁水脱硫脱磷，复合炉外精炼，CA处理真空脱气等)，务求全部杂质元素的总量不超过100PPM;

2.U高均匀性连铸技术U(电磁搅拌、适时轻微压下等)，达到无裂纹;

3.U控轧、控冷强制加速冷却技术U(层流冷却、高压喷雾剧冷等)。这些都是我们必需面对的问题。机遇与挑战共存，压力和成就同佑。输油气管线钢能否满足用户需求，也直接带动了IF(无间隙原子)深冲汽车板、CF(无裂纹)造船与容器板、FR(耐600~650度高温)建筑型钢、Z向(要求垂直于板面的应力参数)采油平台用支撑架、高强度耐磨钢轨和高强度工程机械用钢等的生产。随着鞍钢"九五"改造工程投产，夕日鞍钢已旧貌换新颜，加速开发含铌微合金钢，推进产品结构调整，积极参与国内、外两个市场竞争，必能重塑辉煌。

下塔吉尔钢铁公司是含钒半成品(钒渣)的主要生产厂家，钒渣被用来进一步加工成钒中间合金。由于具有多年的冶炼卡齐卡纳尔斯克矿的经验，公司的专家们制定并掌握了高炉用钒钛磁铁矿冶炼生铁的工艺。铁水含钒0.48~0.50%。这种铁水在转炉车间进一步用双联法冶炼出含有18~22%V2O5的钒渣。

但是随着近年来高炉冶炼工艺的改变，使用含钒铁水的转炉车间混铁炉结瘤问题日益突出，结果造成工作空间缩小而被迫提前修炉。

卡齐卡纳尔斯克原矿中含有钛的氧化物，尽管其含量相对不多(占约2~3%)，但它在高炉冶炼过程中被还原到铁水中，给高炉的冶炼和生产组织带来困难。其工艺复杂性首先在于原料还原时形成的钛渣非常难熔。

本书是CBMM亚洲公司组织日本钢铁研究和生产界一流的技术专家编写的一本铌在钢铁制品中应用的基础性和普及性技术著作。书中全面介绍了含铌钢在整个冶炼生产过程中的技术，包括含铌钢的冶炼与连铸技术，含铌钢连铸坯冶金质量控制方法;中厚板和热轧板含铌钢的物理冶金原理及工艺技术;含铌冷轧汽车板的相关技术问题;含铌棒线材及铁素体不锈钢生产技术等。

本书较全面地论述了各类含铌钢中铌的作用和相关生产工艺，特别适合我国冶金企业的广大技术人员在研发含铌钢时参考，同时也适合研究生在从事相关领域科研时参考。

下塔吉尔钢铁公司试验了往高炉铁水罐中加入公司车间生产的金属混合料取代焦粉的工艺。该混合料有助于抑制悬浮物的形成，从而减少了铁水罐和混铁炉生成难熔的含钛炉瘤的可能性。

同时还制定了转炉车间混铁炉的工作章程，两座混铁炉定期轮换使用含钒铁水和炼钢铁水。该工作流程可减少混铁炉结瘤并提高其工作期限。

铁水炼制

含钒铁水-开发含钒铁水的前景展望高强度、高韧性高可悍性管线用钢的技术要求严格，是由于国际上新型工程结构都是根据高技术产品--微合金钢的性能设计的，因之对钢厂的要求也极苛刻。满足了这些前提，就会拿到订单，就解决了钢厂的生存问题。满足了这些要求，其他行业需要的钢材，如:桥梁、立体交通枢纽、高层建筑(要求抗震、防火)、工程机械、铁道、造船、汽车、矿山用钢中大量微合金钢的生产难题也会迎刃而解。举一个例子作为教训:前苏联由于引用含钒微合金化钢较晚，80年代建造的横贯欧亚大陆的高压天然气输送管线所用的上千万吨微合金化管材，不能不给予于德国(欧洲段)和日本(亚洲段)，这也促成了德、日两国制管和微合金化(通常的消耗钒铁的吨位为标尺)的飞速发展。不要忘记，当年苏联的钢铁产量也是居于世界首位。"十五"和下一个五年期间，中国天然气输送管道将形成"两横、两纵、四枢纽、五气库"的供气管网格局。这一时期，中国约需建设天然气干线9000千米，连同区域性管网共约21400千米，折合钢管1600~1800万吨，其中大口径直缝(VOE)管至少占20%，如果我们自己不去占领，这片市场是否也会像前苏联那样，由德国、日本甚至美国来填补?我们岂能甘心别人代庖?提供输油气管线钢的热点问题是:14~15兆巴输送压力下高压输送强度所引发的问题;抗氢致裂纹问题，高甲烷(富气)输送时腐蚀问题;延性断裂(塑性失稳)的止裂问题;近中性(PH)土环境的应力腐蚀问题;高强度屈强比的选择;残余应力的检测以及焊接接热影响区的强韧化问题等等。石油部要求按0.2%C钒(X52)、0.12%C铌钒(X65)、0.08%C铌钛(X70~X80)和0.03%C铌钛钼(X90~X100)为参考成份;强调"用TiO处理的钢优于TiN处理的钢"，因为TiO可协助形成更细的针状铁素体，超低碳奥反体和超级碳马亚体;要求彻底解决:

1.U超纯净钢冶炼技术U(铁水脱硫脱磷，复合炉外精炼，CA处理真空脱气等)，务求全部杂质元素的总量不超过100PPM;

2.U高均匀性连铸技术U(电磁搅拌、适时轻微压下等)，达到无裂纹;

3.U控轧、控冷强制加速冷却技术U(层流冷却、高压喷雾剧冷等)。这些都是必需面对的问题。机遇与挑战共存，压力和成就同佑。输油气管线钢能否满足用户需求，也直接带动了IF(无间隙原子)深冲汽车板、CF(无裂纹)造船与容器板、FR(耐600~650度高温)建筑型钢、Z向(要求垂直于板面的应力参数)采油平台用支撑架、高强度耐磨钢轨和高强度工程机械用钢等的生产。随着鞍钢"九五"改造工程投产，夕日鞍钢已旧貌换新颜，加速开发含钒微合金钢，推进产品结构调整，积极参与国内、外两个市场竞争，必能重塑辉煌。

铁水出炉