摘  要：采用Gleeble一2000 热／力模拟试验机模拟了含Nb钢在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、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，可为薄板坯连铸连轧工艺轧制含Nb钢时控制冷却工艺的制定提供指导。

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

    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一铁素体一奥氏体的二次相变，而只发生了一次相变，因此其相变机理是否与传统流程相同就成为研究的主要问题。大多数钢厂采用Nb微合金化方式，通过Nb的固溶强化、析出强化以及细晶强化等来生产高附加值产品，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。本文将重点研究终轧温度、Nb的固溶与析出对相变的影响，包括对Ar₃的影响以及对铁素体晶粒尺寸的影响。

l  实验方法

为了模拟FTSR薄板坯连铸连轧生产线生

    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一温度曲线。从膨胀量一温度曲线的变化可以确定出相变的开始温度Ar₃并测量铁素体晶粒的平均截距。

2   实验结果及分析

2．1  Nb含量对Ar₃的影响

    图2a给出了880℃终轧时以1℃／s的冷却速率冷却时Ar₃随Nb含量的变化规律。

    从图2a可以看出，Nb含量对Ar₃基本无影响。Ar₃的变化是以下因素共同作用的结果：(1)相变前奥氏体晶粒尺寸随Nb含量的增加而逐渐减小，因而导致铁素体相变开始温度Ar。随Nb含量的增加呈上升趋势。(2)很多研究表明，随着固溶Nb含量的增加，铁素体相变开始温度呈下降趋势，固溶Nb含量每增加0．01％，Ar₃下降10～30℃。(3)由于冷却速度相对较慢，虽终轧温度相对较低，但少量应变诱导析出的细小颗粒在相变前能充分粗化，形成了铁素体相变的形核点，促进了铁素体的形核。

    在薄板坯连铸连轧生产线上冷却速率大都在20℃／s左右。图2b给出了终轧温度为880℃，冷却速率为20℃／s时，铁素体相变开始温度随Nb含量的变化规律。从图2b可明显看出，当冷却速度较大时，随着Nb含量的增加，铁素体相变开始温度呈下降趋势，这是Nb固溶拖曳作用的结果；当Nb含量超过0．025％时，铁素体相变开始温度又呈上升趋势。这主要是由于在相变前施加了较大的变形，同时Nb含量相对较高。由文献[5]可知，变形量越大，Nb含量越高，发生应变诱导析出的时间越短。析出的含Nb颗粒，成为铁素体相变潜在的形核位置，并且抑制了相变前奥氏体晶粒的长大。因而促进了奥氏体向铁素体相变，提高了Ar₃。

2．2终轧温度对Ar₃的影响

    图3给出了4号钢880℃终轧和950℃终轧时Ar₃的比较，图4给出了冷却速率为1、5℃／s时对应的金相组织。

    由图3可见，冷却速率较低时，终轧温度越高，铁素体相变开始温度越高。这主要是南于在950℃变形时，相对于880℃变形更容易发生应变诱导析出行为，发生相变前析出粒子有充分的时间进行粗化导致的。同时，从图4还可看出，880℃变形的铁素体晶粒尺寸明显较950℃变形的铁素体晶粒尺寸细小得多。这主要与影响铁素体晶粒成核的有效奥氏体晶粒边界面积有关。再结晶奥氏体和形变奥氏体转变为铁素体的相变行为，在一定的温度范围内有着极大的不同。在再结晶奥氏体中，铁素体成核仅发生在奥氏体晶粒边界上，而在形变奥氏体中，铁素体既在变形带上成核，又在晶粒边界上成核。形变奥氏体对铁素体形核地点的影响用有效奥氏体晶粒面积(即形变奥氏体晶粒边界面积和变形带之和)来表示。而当冷却速率相对较高时，部分细小的析出颗粒来不及长大，因而对铁素体相变开始温度Ar₃影响不大。

2．3    Nb含量对铁素体晶粒尺寸的影响

    图5给出了2道次变形(第2道次变形温度为880℃)后，冷却速度为l℃／s时，Nb含量对铁素体晶粒尺寸的影响。随着Nb含量的增加大，铁素体晶粒尺寸呈下降趋势。因此对于薄板坯连铸连轧生产线，增加Nb含量可以细化晶粒，从而可以轧制出更高级别的钢。

3  结论

    通过对FTSR薄板坯连铸连轧生产线轧制含Nb钢相变行为的分析，可得出以下结论：

    (1)当终轧温度为880℃时，随着Nb含量的变化，奥氏体向铁素体相变实际转变温度呈不同的变化趋势，当冷却速率较小时，Nb含量对铁素体相变实际转变温度影响不大，当冷却速率为20℃／s时，随Nb含量的增加，奥氏体向铁素体相变实际转变温度先降低后升高。

    (2)随着终轧温度的升高，奥氏体向铁素体相变实际转变温度呈升高趋势，但当冷却速率相对较大时，终轧温度的影响不明显。

    (3)随着Nb含量的增加，铁素体晶粒平均直径呈下降趋势。