一种含Nb非调质钢及其制备方法

摘要

一种含Nb非调质钢及其制备方法，含Nb的非调质钢化学成分以质量百分比计包括C 0.45‑0.47％、Si 0.51‑0.59％、Mn 1.11‑1.29％、Cr 0.15‑0.21％、Nb 0.021‑0.030％、Cu 0.11‑0.19％、N 0.0161‑0.0199％、S 0.055‑0.070％、V 0.12‑0.20％、Ni≤0.10％、Al≤0.015％、Ti≤0.005％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Σ(Nb+V)/N为8‑12，且Nb/N在1.2‑1.8之间。通过控制Σ(Nb+V)/N以及Nb/N的比值，充分发挥V、Nb等强碳化物、氮化物的强化作用，提高N的溶解度，减少连铸坯出现裂纹的倾向。

权利要求

1.一种含Nb非调制钢的制备方法，其特征在于，包括以下生产步骤：转炉冶炼、LF精炼、连铸和轧制；其中，所述连铸过程中，二冷水比水量控制为0.34±

0.02L/kg，且冷却水采用四段式控制；

所述轧制包括预热段、一加热段、二加热段和均热段；

预热段的加热速率控制在≤10℃/min，预热段温度为800±50℃；

若满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，则控制二加热段温度和均热段温度为1230±15℃，且该两段的总加热时间为80‑114min；

若不满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，则控制二加热段温度和均热段温度为

1200±15℃，且该两段总加热时间为115‑160min；

所述含Nb非调制钢，其化学成分以质量百分比计包括C 0.45‑0.47％、Si 0.51‑

0.59％、Mn 1.11‑1.29％、Cr 0.15‑0.21％、Nb 0.021‑0.030％、Cu 0.11‑0.19％、N 

0.0161‑0.0199％、S 0.055‑0.070％、V 0.12‑0.20％、Ni≤0.10％、Al≤0.015％、Ti≤

0.005％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Σ(Nb+V)/N为8‑12，且Nb/N在1.2‑1.8之间；碳当量Ceq在1.10‑1.20之间，其中碳当量Ceq＝C+Si/6+Mn/5+Cr/4+Ni/15+Cu/15+1.5V+

2.0Nb。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，冷却水四段式控制中，第一段、第二段采取快冷，第三段、第四段采取弱冷，前两段的冷却水总流量大于后两段的冷却水总流量。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，前两段的冷却水总流量占二冷却水总流量的70％±5％，后两段的冷却水总流量占二冷却水总流量的30％±5％。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第四段的冷却水流量占二冷却水总流量的比例≤10％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，控制结晶器冷却水强度为2600±80L/min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，连铸后的连铸坯进行入坑缓冷，且入坑前要进行烘坑，确保钢坯入坑前坑温≥250℃；

控制钢坯入坑温度≥650℃，出坑温度≤200℃，且在坑时间≥72h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二加热段和所述均热段炉内铸坯上下温差≤30℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轧制过程中，在粗轧阶段，控制单道次压下率≤15％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，采用6座粗轧机进行轧制。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轧制过程中轧机冷却水按加热段工艺的不同，采用不同的控制方法；

若满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，粗轧时6座粗轧机架按关1开1的顺序，将第

1、3、5座轧机的轧机冷却水关闭；中轧时将前2座机架的冷却水控制在正常范围的50％，其他4座冷却水正常开启；

若不满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，粗轧时6座粗轧机的第1座轧机的冷却水关闭，其他轧机冷却水正常开启；中轧时将第1座机架的冷却水控制在正常范围的50％，其他5座正常开启。

说明书

一种含Nb非调质钢及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明钢铁生产领域，具体而言，涉及一种含Nb非调质钢及其制备方法。

背景技术

[0002] 非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入一些细化晶粒元素，如钒、钛、铌，这些细晶元素在加热过程中溶于奥氏体中，且固溶度随着冷却而减小，可与钢中碳、氮元素结合，将以细小的碳化物和氮化物形式在先析出的铁素体和珠光体中析出，通过析出强化、细晶强化等方式提高了钢的强韧性。这类钢在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能达到或接近调制钢，既缩短了生产周期，又节省了能源。

[0003] 但是，由于析出相的作用，也大幅度提高了非调质钢的裂纹敏感性，导致非调质钢连铸坯容易产生裂纹；同时，加热、轧制时表面裂纹发生率要远高于常规钢材。

[0004] 生产过程中，含氮及钒、铌等细化晶粒元素的连铸坯加热温度过高或加热不均以及较低温度轧制等，都容易产生较大的热应力或组织应力造成轧件表面出现裂纹。

[0005] 因此，生产含钒、铌的非调质钢，在控制强韧性的前提下，还需要控制好表面质量。目前，由于生产过程非调质钢的表面质量影响因素较多的影响，裂纹敏感性钢很难定量化或半定量化描述裂纹发生率。

[0006] 有鉴于此，本发明设计制造了一种非调质钢，确保了其强韧性，同时，对连铸坯、钢材表面质量进行控制。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种含Nb非调质钢及其制备方法，对钢材表面质量进行控制，确保了钢材的强度和冲击韧性。

[0008] 本发明是采用以下的技术方案来实现的。

[0009] 一种含Nb非调制钢，其化学成分以质量百分比计包括C 0.45‑0.47％、Si 0.51‑0.59％、Mn 1.11‑1.29％、Cr 0.15‑0.21％、Nb 0.021‑0.030％、Cu 0.11‑0.19％、N 
0.0161‑0.0199％、S 0.055‑0.070％、V 0.12‑0.20％、Ni≤0.10％、Al≤0.015％、Ti≤
0.005％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Σ(Nb+V)/N为8‑12，且Nb/N在1.2‑1.8之间。

[0010] 进一步地，所述含Nb非调制钢的碳当量Ceq在1.10‑1.20之间，其中碳当量Ceq＝C+Si/6+Mn/5+Cr/4+Ni/15+Cu/15+1.5V+2.0Nb。

[0011] 本发明还提供一种涉及以上含Nb非调制钢的制备方法，包括以下生产步骤：转炉冶炼、LF精炼、连铸、轧制。

[0012] 其中，所述连铸过程中，二冷水比水量控制在0.34±0.02L/kg，且冷却水采用四段式控制。

[0013] 进一步地，冷却水四段式控制中，第一段、第二段采取快冷，第三段、第四段采取弱冷，前两段的冷却水总流量大于后两段的冷却水总流量；

[0014] 优选地，前两段的冷却水总流量占二冷却水总流量的70％±5％，后两段的冷却水总流量占二冷却水总流量的30％±5％；

[0015] 更优选地，第四段的冷却水流量占二冷却水总流量的比例≤10％。

[0016] 进一步地，控制结晶器冷却水强度为2600±80L/min。

[0017] 进一步地，连铸后的连铸坯冷却采用入坑缓冷，且入坑前要进行烘坑，确保钢坯入坑前坑温≥250℃；并控制钢坯入坑温度≥650℃，出坑温度≤200℃，且在坑时间≥72h。

[0018] 进一步地，所述轧制包括预热段、一加热段、二加热段和均热段；预热段的加热速率控制在≤10℃/min，预热段温度为800±50℃；

[0019] 若满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，则控制二加热段温度和均热段温度为1230±15℃，且该两段的总加热时间为80‑114min；

[0020] 若不满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，则控制二加热段温度和均热段温度为1200±15℃，且该两段总加热时间为115‑160min。

[0021] 进一步地，二加热段和均热段炉内铸坯上下温差≤30℃。

[0022] 进一步地，所述轧制过程中，在粗轧阶段，控制单道次压下率≤15％。

[0023] 优选地，采用6座粗轧机进行轧制。

[0024] 进一步地，轧制过程轧机冷却水按加热段工艺的不同，采用不同的控制方法；

[0025] 若满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，粗轧时6座粗轧机架按关1开1的顺序，将第1、3、5座轧机的轧机冷却水关闭；中轧时将前2座机架的冷却水控制在正常范围的50％，其他4座冷却水正常开启；

[0026] 若不满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，粗轧时6座粗轧机的第1座轧机的冷却水关闭，其他轧机冷却水正常开启；中轧时将第1座机架的冷却水控制在正常范围的50％，其他5座正常开启。

[0027] 本发明具有以下有益效果：

[0028] 在本发明的含Nb非调制钢中，通过控制Σ(Nb+V)/N以及Nb/N的比值，充分发挥V、Nb等强碳化物、氮化物的强化作用，提高N的溶解度，减少连铸坯出现裂纹的倾向。

[0029] 在本发明含Nb非调制钢的制备方法中，通过严格控制铸坯的结晶器冷却水强度，降低二冷水流量，控制铸坯的冷却方式，降低了铸坯的开裂风险。

[0030] 进一步地，通过对高Nb/N或高N情况下，针对性地采用高温短时加热工艺，以及对低Nb/N且低N时采用低温长时间加热工艺，使得钢在加热时充分固溶，避免产生缺陷，降低裂纹敏感性，避免轧制过程中出现开裂。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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。

[0032] 图1为本发明实施例1的含Nb非调质钢表面微观照片；

[0033] 图2为本发明对比例1的含Nb非调质钢表面微观照片；

[0034] 图3为本发明对比例2的含Nb非调质钢表面微观照片。

具体实施方式

[0035] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0036] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0037] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0038] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0039] 下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

[0040] 本实施例提供一种含Nb非调制钢，其化学成分以质量百分比计包括C 0.45‑0.47％、Si 0.51‑0.59％、Mn 1.11‑1.29％、Cr 0.15‑0.21％、Nb 0.021‑0.030％、Cu 0.11‑
0.19％、N 0.0161‑0.0199％、S 0.055‑0.070％、V 0.12‑0.20％、Ni≤0.10％、Al≤
0.015％、Ti≤0.005％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Σ(Nb+V)/N为8‑12，且Nb/N在1.2‑1.8之间。

[0041] C元素是保证非调质钢强度的重要元素，与强碳化物形成元素V、Ti、Nb、Mo等结合形成碳化物起到沉淀强化和细晶强化的作用，既有利于钢材强度增加，又有利于阻止再结晶，提高再结晶温度；C含量太低会降低钢的强度、提高韧性，难以保证非调质钢的强韧性；C含量提高可增加珠光体体积分数，结果具有较高的强度但是韧性较低，对钢的疲劳性能、切削加工性能等带来不利的影响。因此，综合考虑成本和钢材性能，将C的含量限定在0.45‑0.47％范围内；其中，C含量可以为0.45％、0.46％、0.47％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0042] Si元素是提高钢的强度的合金元素，在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形式存在于铁素体中，即具有显著的固溶强化铁素体、降低其塑性的作用。在其它元素一定的情况下，通过增加Si元素，能够在一定程度上提高钢的强度，但是随着Si含量的进一步增加，会恶化钢的热加工性能，鉴于此，对于本发明所述的非调质钢来说，需要将Si含量控制在0.51‑0.59％；其中，Si含量可以为0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、
0.57％、0.58％、0.59％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0043] Mn元素能溶于铁素体，起到固溶强化的作用，是保证中碳非调质钢使用强度所必需的成分，Mn除了作为合金元素能够提高强度之外，在一定的范围含量之内添加Mn还对提高钢的韧性有一定的帮助。因此，将Mn含量控制在1.11‑1.29％；其中，Mn含量可以为1.11％、1.12％、1.13％、1.14％、1.15％、1.16％、1.17％、1.18％、1.19％、1.20％、1.21％、
1.22％、1.23％、1.24％、1.25％、1.26％、1.17％、1.28％、1.29％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0044] Cr元素固溶于奥氏体中时，增加其淬透性，并改善钢的力学性能；Cr的含量过高时，会影响合金的组织稳定性和加工性能。Cr的含量宜控制在0.15‑0.21％的范围内；其中，Cr含量可以为0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0045] S元素与Mn结合，形成细小、分散的MnS进而改善钢的切削加工性能；S含量过高将损害钢的热加工性能。因此，S含量控制在0.055‑0.070％的范围内；其中，S含量可以为0.055％、0.056％、0.057％、0.058％、0.059％、0.060％、0.061％、0.062％、0.063％、
0.064％、0.065％、0.066％、0.067％、0.068％、0.069％、0.070％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0046] Cu元素改善钢的耐蚀能力，非调质钢可通过添加Cu来提高钢材的强度，但当Cu含量＞0.2％时，易产生“铜脆”现象，在高温加热时偏聚在晶界，使钢的脆性显著增大。Cu与其他合金元素相比，相对成本较高，因此，将Cu含量控制在0.11‑0.19％的范围内；其中，Cu含量可以为0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0047] N元素是为了保证与非调质钢中如V、Nb、Ti、Al等元素生产氮化物或氮碳化物，将晶粒细化，进而通过析出强化和锻造后获得最佳的强韧性能。但是，如果N含量过高，则容易产生空隙缺陷，且如果N含量与V、Nb、Ti、Al的总含量不匹配时，N容易在结晶固溶，导致钢材脆性开裂。因此，本发明中N的含量为0.0161‑0.0199％；其中，N含量可以为0.0161％、0.0163％、0.0165％、0.0167％、0.0169％、0.0171％、0.0173％、0.0175％、0.0177％、
0.0179％、0.0181％、0.0183％、0.0185％、0.0187％、0.0189％、0.0191％、0.0193％、
0.0195％、0.0197％、0.0199％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0048] Nb元素和V元素都是强碳化物、氮化物形成元素，主要表现在热加工过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大。添加Nb元素可获得均匀细小的先共析铁素体，细化了非调质钢晶粒，提高了强度，改善了轧制工艺性；而V元素在连铸冷却过程形成很少碳化物和氮化物，而在轧制大量析出的温度范围较宽，有利于加热、轧钢生产。另外，N元素在钢中由于溶解度较低，含量越高，氮化物反应后剩余的N越容易在晶界固溶，使钢材变脆开裂。而Nb元素和V元素的加入有利于提高N的溶解度。因此，本发明中Nb的含量为0.021‑0.030％；其中，Nb含量可以为0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、
0.027％、0.028％、0.029％、0.030％中的任一者或任意两者之间的范围；另外，本发明中V的含量为0.12‑0.20％；其中，Nb含量可以为0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、
0.17％、0.18％、0.19％、0.20％中的任一者或任意两者之间的范围。

[0049] 在上述技术方案中，本发明对非调质钢的成分和含量进行改进和精准调控，通过严格限制Nb和V的含量，充分发挥了V、Nb的强化作用，减少了在高氮钢的凝固冷却过程中析出微米、亚微米尺寸的氮化物，减少其在晶界偏聚，从而弱化晶界的结合力和增加铸坯出现裂纹的倾向；同时，通过Nb和V元素的加入提高了N的溶解度；将Σ(Nb+V)/N比值控制在8‑12范围内，在该区间范围内，可控制Nb元素和V元素以(Nb、V)(C、N)析出相析出，避免以固溶的方式进行强化，而弱化了钢的强度，同时也节省了成本。

[0050] 优选地，将Σ(Nb+V)/N控制在9‑11范围内。

[0051] 更优选地，将Σ(Nb+V)/N控制为10。

[0052] 由于Nb元素的裂纹敏感性相比V元素更强，尤其是在连铸时，因此对Nb、N的配比还需要单独管控。本发明进一步通过精确限制Nb和N的含量，将Nb/N的比值控制在1.2‑1.8范围内，在该区间范围内，可在保证强韧性的基础上，抑制铸坯产生裂纹。

[0053] 优选地，将Nb/N的比值控制在1.3‑1.7范围内；

[0054] 优选地，将Nb/N的比值控制在1.4‑1.6范围内；

[0055] 更优选地，将Nb/N的比值控制为1.5。

[0056] 在本发明的具体实施方式中，通过对碳当量值限定，进一步确保了非调质钢的强度和冲击韧性。本发明的含Nb非调制钢的碳当量Ceq在1.10‑1.20之间，且由以下关系式得到：

[0057] 碳当量Ceq＝C+Si/6+Mn/5+Cr/4+Ni/15+Cu/15+1.5V+2.0Nb。

[0058] 优选地，控制碳当量值Ceq在1.10‑1.18之间。

[0059] 本实施例提供的一种含Nb非调制钢，其抗拉强度≥1000MPa，断面收缩率≥25％。

[0060] 此外，本实施例还提供一种含Nb非调制钢的制备方法，包括以下生产步骤：转炉冶炼、LF精炼、连铸和轧制。

[0061] 在上述实施方式中，其按前述含Nb非调制钢的化学成分调制钢水成分，依次采用转炉冶炼、LF精炼、连铸和轧制。

[0062] 连铸：控制结晶器的冷却水强度为2600±80L/min，结晶器振动工艺为振幅5mm，振频180±5opm。示例性地，冷却水强度可为2520L/min、2530L/min、2540L/min、2550L/min、2560L/min、2570L/min、2580L/min、2590L/min、2600L/min、2610L/min、2620L/min、2630L/min、2640L/min、2650L/min、2660L/min、2670L/min、2680L/min中的任一者或任意两者之间的范围。

[0063] 在上述实施方式中，含Nb钢裂纹敏感性较强，且高氮钢连铸冷却快，尤其是铸坯角部冷却速度太快，容易产生表面裂纹或角裂；本发明通过控制结晶器的冷却水强度及振动参数，可防止含Nb钢产生横向微裂纹。

[0064] 在本发明的具体实施方式中，降低二冷水比水量至0.34±0.02L/kg，采用弱冷方式；冷却水采用四段式控制，其中，第一段、第二段采取快冷方式，两段的冷却水总量占二冷却水总量的70％±5％；第三段、第四段采取弱冷方式，两段的冷却水总量占二冷却水的总量30％±5％；且第四段的冷却水量占二冷却水量的比例≤10％。示例性地，二冷水比水量可为0.32L/kg、0.33L/kg、0.34L/kg、0.35L/kg、0.36L/kg中的任一者或任意两者之间的范围。

[0065] 在上述实施方式中，由于钢中加入了较高含量的Nb、V，与N、C形成大量的(Nb、V)(C、N)析出相，且在铸坯中容易富集，容易增加铸坯开裂几率。而冷却水强度越大，(Nb、V)(C、N)析出相会加大钢的开裂风险，另外，冷却速率越大时，产生的残余组织应力、热应力越大，铸坯开裂风险同样越大。本发明通过降低二冷水比水量和不同阶段的冷却水流量，减少铸坯表面开裂风险，避免形成裂纹。

[0066] 在本发明的具体实施方式中，连铸坯冷却采用入坑缓冷，且入坑前要进行烘坑，确保钢坯入坑前坑温≥250℃；并控制钢坯入坑温度≥650℃，出坑温度≤200℃，且在坑时间≥72h。

[0067] 在上述实施方式中，含Nb钢铸坯冷却时，在650‑200℃左右处于贝氏体相变、马氏体相变区间，冷却速率越大，产生贝氏体、马氏体几率越大，大量的贝氏体、马氏体容易产生较强的残余组织应力、热应力，导致铸坯产生微裂纹，在后续加热过程，微裂纹会扩展形成表面大缺陷。因此，要在相变温度前将铸坯放到缓冷坑中进行缓冷，且入坑前进行烘坑，防止先入坑的热坯接触冷坑，导致铸坯表面快速降温，在铸坯表面到内部形成较大的温降，产生大量热应力，导致铸坯表面开裂。

[0068] 在本发明的具体实施方式中，所述轧制包括预热段、一加热段、二加热段和均热段过程。

[0069] 在上述实施方式中，钢种含有较高的Nb、V和N，为抑制析出相的偏聚、降低轧制过程用力集中开裂的几率，本发明通过四段式加热工艺充分发挥了钢中Nb(C，N)、V(C，N)的析出强化作用，提高这些析出相在奥氏体中的溶解度，有利于第二相在钢中的充分溶解；另外，通过提高轧制过程中的Nb(C，N)、V(C，N)在晶界中的弥散析出量，促进先共析铁素体的析出，进一步细化了铁素体晶粒，从而提高钢材的强度。

[0070] 其中，预热段的加热速率控制在≤10℃/min，预热段温度为800±50℃，可选地，预热段温度可为750℃、755℃、760℃、765℃、770℃、775℃、780℃、785℃、790℃、795℃、800℃、805℃、810℃、815℃、820℃、825℃、830℃、835℃、840℃、845℃、850℃中的任一者或任意两者之间的范围；加热速率可为0.5℃/min、1℃/min、1.3℃/min、1.6℃/min、2.5℃/min、2.9℃/min、3.5℃/min、3.8℃/min、4.0℃/min、4.3℃/min、4.6℃/min、5.0℃/min、5.6℃/min、5.9℃/min、6.2℃/min、6.4℃/min、6.8℃/min、7.1℃/min、7.6℃/min、7.8℃/min、8.2℃/min、8.5℃/min、8.9℃/min、9.1℃/min、9.3℃/min、9.5℃/min、9.8℃/min、10℃/min中的任一者或任意两者之间的范围。

[0071] 其中，二加热段阶段，依照Nb/N的比值以及N含量不同时采用不同的加热工艺；

[0072] 具体地，若满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，则控制二加热段温度和均热段温度为1230±15℃，且该两段的总加热时间为80‑114min；示例性地，二加热段温度或均热段温度可为1215℃、1218℃、1220℃、1223℃、1225℃、1228℃、1230℃、1234℃、1238℃、1241℃、1243℃、1245℃中的任一者或任意两者之间的范围；两段的总加热时间可为80min、85min、91min、96min、100min、104min、111min、114min中的任一者或任意两者之间的范围。

[0073] 若不满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，则控制二加热段温度和均热段温度为1200±15℃，且该两段总加热时间为115‑160min；示例性地，二加热段温度或均热段温度可为1185℃、1188℃、1192℃、1195℃、1198℃、1201℃、1206℃、1209℃、1211℃、1213℃、1215中的任一者或任意两者之间的范围；两段的总加热时间可为115min、119min、123min、
127min、130min、135min、139min、142min、146min、149min、152min、157min、160min中的任一者或任意两者之间的范围。

[0074] 在上述实施方式中，发明人基于生产实践发现，由于不同Nb/N以及N含量的情况下，钢对于加热温度和加热时间的敏感性不同；高Nb/N、高N情况下，对于加热温度的敏感性大于加热时间，此时采取高温短时加热，可避免产生裂纹缺陷；当Nb/N较低且低于1.50时，含N量低于180ppm时，采取低温长时间加热，确保Nb在加热时候可以充分固溶，对于产生缺陷的敏感性更小。

[0075] 在本发明的具体实施方式中，二加热段和均热段炉内铸坯上下温差≤30℃，防止因为铸坯不同区域温度差异过大增加铸坯热应力开裂。

[0076] 在本发明的具体实施方式中，为降低应力裂纹敏感性，在粗轧阶段，控制单道次压下率≤15％；优选采用6座粗轧机进行轧制。

[0077] 在本发明的具体实施方式中，轧制过程轧机冷却水按加热段工艺的不同，采用不同的控制方法；

[0078] 若满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，粗轧时6座粗轧机架按关1开1的顺序，将第1、3、5座轧机的轧机冷却水关闭；中轧时将前2座机架的冷却水控制在正常范围的50％，其他4座冷却水正常开启；

[0079] 若不满足1.50≤Nb/N≤1.80或N＞180ppm时，粗轧时6座粗轧机的第1座轧机的冷却水关闭，其他轧机冷却水正常开启；中轧时将第1座机架的冷却水控制在正常范围的50％，其他5座正常开启。

[0080] 在上述实施方式中，可防止钢材边角位置冷却过快，造成内外温差过大，产生应力裂纹。此处，所述正常范围为冷却水正常开启状态时，冷却水流量。

[0081] 在本发明的具体实施方式中，冷却至室温后，对钢材逐支进行矫直，按0.2mm缺陷深度进行表面漏磁探伤检查钢材表面质量。

[0082] 本发明实施例提供的一种含Nb非调质钢及其制备方法具有以下有益效果：

[0083] 通过控制Σ(Nb+V)/N以及Nb/N的比值，充分发挥V、Nb等强碳化物、氮化物的强化作用，提高N的溶解度，减少连铸坯出现裂纹的倾向；通过严格控制铸坯的结晶器冷却水强度，降低二冷水流量，控制铸坯的冷却方式，降低了铸坯的开裂风险；通过对高Nb/N或高N情况下，针对性地采用高温短时加热工艺，以及对低Nb/N且低N时采用低温长时间加热工艺，使得钢在加热时充分固溶，避免产生缺陷，降低裂纹敏感性，避免轧制过程中出现开裂。

[0084] 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的描述：

[0085] 实施例1

[0086] 本实施例提供一种含Nb非调质钢，其化学成分包括C 0.46％、Si 0.58％，Mn 1.13％、Cr 0.17％、Nb 0.030％、Cu 0.17％、N 0.0197％、S 0.067％、V 0.16％、Ni 
0.01％、Al 0.008％，Ti≤0.005％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其中，Σ(Nb+V)/N为
9.6，Nb/N在1.52，碳当量Ceq为1.14。

[0087] 按上述含Nb非调制钢的化学成分调制钢水成分，依次采用转炉冶炼、LF精炼、连铸和轧制。连铸过程中，控制结晶器冷却水强度为2600L/min，结晶器振幅5mm，振频180opm；二冷水的比水量0.34L/kg，前两段的冷却水总量占总二冷却水总量70％，第四段冷却水占比10％；钢坯入坑前坑温为301℃，铸坯入坑温度为722‑684℃，在坑冷却时间91h，出坑温度
187℃。轧制前铸坯进行加热，二加段、均热段温度：1227‑1234℃，高温段时间96min，炉内铸坯上下温差21℃；轧机冷却水按关1开1的顺序将1、3、5架3座轧机的轧机冷却水关闭，中轧前两座机架的冷却水控制在正常范围的50％控制。

[0088] 实施例2‑3及对比例1‑5的化学成分以及工艺参数见表1和表2。

[0089] 表1本发明实施例1‑3及对比例1‑5的含Nb非调质钢的化学成分

[0090] 成分 C Si Mn S Ni Cr Cu Nb V Al N Ceq Σ(Nb+V)/N Nb/N实施例1 0.46 0.58 1.13 0.067 0.01 0.17 0.17 0.030 0.16 0.008 0.0197 1.14 9.6 1.52实施例2 0.47 0.57 1.17 0.063 0.02 0.18 0.14 0.028 0.15 0.010 0.0163 1.13 10.9 1.72实施例3 0.45 0.54 1.15 0.057 0.01 0.16 0.11 0.024 0.14 0.008 0.0177 1.12 9.3 1.36对比例1 0.43 0.53 1.12 0.065 0.01 0.12 0.11 0.022 0.14 0.009 0.0165 1.03 9.8 1.33对比例2 0.46 0.54 1.18 0.058 0.01 0.18 0.12 0.023 0.16 0.006 0.0211 1.13 8.7 1.09对比例3 0.45 0.57 1.16 0.062 0.01 0.19 0.14 0.027 0.15 0.011 0.0194 1.11 9.1 1.39对比例4 0.46 0.59 1.17 0.060 0.01 0.15 0.18 0.028 0.17 0.009 0.0165 1.17 12.0 1.70对比例5 0.46 0.57 1.16 0.058 0.01 0.16 0.15 0.025 0.16 0.008 0.0176 1.13 10.5 1.42[0091] 表2本发明实施例1‑3及对比例1‑5的含Nb非调质钢的制备工艺

[0092]

[0093]

[0094] 其中，实施例2的轧机冷却水控制与实施例1相同，按关1开1的顺序将1、3、5架3座轧机的轧机冷却水关闭，中轧前2座机架的冷却水控制在正常范围的50％，其他4座冷却水正常开启。实施例3、对比例1、对比例3‑5中轧机冷却水控制为将粗轧机的第1座轧机的冷却水关闭，其他轧机冷却水正常开启；中轧前第1座机架的冷却水控制在正常范围的50％左右，其他5座正常开启。对比例2中轧机冷却水为全开启状态。

[0095] 通过对以上实施例1‑3和对比例1‑5的含Nb非调质钢表面质量、性能检测结果。

[0096] 表3本发明实施例1‑3及对比例1‑5的含Nb非调质钢表面质量、性能检测结果[0097]

[0098]

[0099] 注:大缺陷指深度大于0.40mm的表面缺陷，小缺陷指深度为0.20mm‑0.39mm的表面缺陷。

[0100] 由表3可以看出，与对比例相比，本发明实施例所提供的含Nb非调质钢具有良好的表面质量，大缺陷比例最低降低至22.4％，且表面漏磁初检合格率可以达到92％以上。由此可见，本发明的技术方案可以在满足非调质钢的力学性能的基础上，大大提高其表面质量，尤其是能够减少表面裂纹。

[0101] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。