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目录1

1 概论1

1.1 薄板坯连铸连轧的工程背景1

1.1.1 电炉冶炼与炉外精炼1

1.1.2 连铸2

1.1.3 连轧2

1.2 世界薄板坯连铸连轧技术的发展及现状3

1.3 我国薄板坯连铸连轧技术的发展5

1.4 转炉流程与电炉流程的共性及差异10

1.4.1 转炉流程与电炉流程的共性10

1.4.2 转炉流程与电炉流程的差异13

1.5 薄板坯连铸连轧的工艺特点13

1.6 钢中纳米析出物的析出原理、作用与控制技术16

1.6.1 钢中纳米相析出的原理16

1.6.2 钢中纳米析出物的作用19

1.6.3 钢中纳米析出物的控制20

1.7 薄板坯连铸连轧钢的冶金质量控制MQC关键技术20

1.7.1 低氮钢生产关键技术20

1.7.2 以氮代氩底吹技术21

1.7.3 终点碳控制技术22

1.7.4 高效化冶炼技术22

1.7.5 强化精炼过程技术23

1.7.6 铸态组织控制技术23

1.8 薄板坯连铸连轧钢的轧制工艺控制RPC关键技术24

1.8.1 RPC的关键技术24

1.8.2 薄板坯连铸连轧生产冷轧基板的技术分析24

1.8.3 薄板坯连铸连轧生产高性能、高附加值产品的技术探讨29

1.9 我国薄板坯连铸连轧的发展方向30

参考文献31

2.1.1 成分控制33

2.1 冶金材料问题的研究思路及冶金质量控制33

2 薄板坯连铸连轧钢的冶金质量控制33

2.1.2 纯洁度控制34

2.1.3 铸态组织控制36

2.2 低碳钢薄板坯连铸连轧的成分控制36

2.2.1 碳的控制36

2.2.2 铝的控制38

2.3 低碳钢薄板坯连铸连轧的纯洁度控制41

2.3.1 氧的控制41

2.3.2 硫的控制43

2.3.3 氮的控制48

2.4 低碳钢薄板坯连铸连轧的铸态组织控制56

2.4.1 CSP工艺生产低碳钢的凝固与铸态组织56

2.4.2 凝固组织的特点与厚板坯的比较57

参考文献59

3.1.1 轧制工艺特点及板坯热历史比较61

3.1 薄板坯连铸连轧工艺与传统工艺的比较61

3 薄板坯连铸连轧钢的轧制工艺控制61

3.1.2 第二相粒子的析出行为不同63

3.1.3 板带在辊道上的传输速度不同63

3.1.4 高效除鳞技术63

3.2 薄板坯连铸连轧的轧机配置及板形板厚控制技术64

3.2.1 高刚度大压下轧制的优化负荷分配64

3.2.2 采用轧制润滑技术65

3.2.3 采用先进的板形板厚控制系统保证高精度的板材质量65

3.2.4 机架间水冷装置与自动活套控制系统66

3.3 薄板坯连铸连轧半无头轧制工艺66

3.3.1 无头轧制的目的66

3.3.2 无头轧制的效果68

3.3.3 薄板坯连铸连轧半无头轧制工艺69

3.4 超薄规格轧制70

3.5 铁素体区轧制71

3.6 柔性轧制工艺控制技术72

参考文献74

4 层流冷却工艺控制与钢的组织连续冷却转变75

4.1 层流冷却工艺75

4.2 不同冷却控制方式的冷却速率76

4.2.1 不同冷却方式下厚度为2.0mm钢板的冷却速率76

4.2.2 不同冷却方式下厚度为4.0mm钢板的冷却速率77

4.3 终轧温度对冷却速率的影响77

4.4 卷取温度对冷却速率的影响78

4.5 厚度规格对冷却速率的影响78

4.5.1 头部连续冷却方式对不同厚度实验用钢冷却速率的影响78

4.5.2 头部间断冷却方式对不同厚度规格实验用钢冷却速率的影响80

4.5.3 尾部连续冷却方式对不同厚度规格实验用钢冷却速率的影响80

4.6 低碳钢板在不同冷却条件下的力学性能及组织81

4.6.1 低碳钢板在不同层流冷却条件下的力学性能81

4.6.2 不同冷却方式下厚度为4.0mm钢板的组织82

4.6.3 不同冷却方式下厚度2.0mm钢板的组织83

4.6.4 终轧温度对钢板组织的影响85

4.6.5 卷取温度对钢板组织的影响87

4.7 典型钢种变形奥氏体组织的连续冷却转变89

4.7.1 低碳钢ZJ330、ZJ400的动态CCT曲线及连续冷却转变温度89

4.7.2 低碳锰钢（16Mn）的动态CCT曲线及连续冷却转变温度92

4.7.3 800MPa级TRIP钢的动态CCT曲线及连续冷却转变温度95

4.7.4 400MPa级耐候钢的动态CCT曲线及连续冷却转变温度98

参考文献99

5 薄板坯连铸连轧典型钢种的变形抗力及模型101

5.1 金属变形抗力的概念及研究方法101

5.1.1 金属变形抗力概念101

5.1.2 金属变形抗力的研究方法101

5.2 低碳钢SS330（Q195成分）的变形抗力及模型104

5.2.1 低碳钢SS330的变形抗力实验结果104

5.2.2 低碳钢SS330的变形抗力模型106

5.3.1 低碳钢SS400的变形抗力实验结果108

5.3 低碳钢SS400（Q235成分）的变形抗力及模型108

5.3.2 低碳钢SS400的变形抗力模型110

5.4 低碳-锰钢（510L）的变形抗力及模型112

5.4.1 低碳-锰钢（510L）的变形抗力实验结果112

5.4.2 低碳-锰钢（510L）的变形抗力模型116

5.5 集装箱用耐候钢的变形抗力及模型118

5.5.1 集装箱用耐候钢的变形抗力实验结果118

5.5.2 集装箱用耐候钢的变形抗力模型120

5.6 600MPa级（屈服）微合金低碳贝氏体钢的变形抗力及模型121

5.6.1 600MPa级微合金低碳贝氏体钢的变形抗力实验结果 ..121

5.6.2 600MPa级微合金低碳贝氏体钢的变形抗力模型128

5.7 700MPa级低碳微合金高强钢的变形抗力及模型131

5.7.1 实验用钢的化学成分及实验方法131

5.7.2 700MPa级低碳微合金高强钢的变形抗力实验结果132

5.7.3 700MPa级低碳微合金钢与600MPa级工业钢变形抗力比较136

5.7.4 700MPa级低碳微合金钢变形工艺讨论138

5.7.5 700MPa级低碳微合金钢变形抗力模型139

参考文献142

6 薄板坯连铸连轧低碳钢的组织细化144

6.1 钢的组织细化机理144

6.1.1 快速凝固144

6.1.2 溶质拖曳145

6.1.3 第二相粒子的阻碍作用145

6.1.4 形变细化147

6.1.5 相变细化147

6.2 CSP热连轧过程中的组织细化过程148

6.2.1 热连轧6道次轧卡件取样及试样制备148

6.2.2 组织观察结果与分析149

6.3 CSP热轧低碳钢再结晶规律的热模拟实验155

6.3.1 ZJ330钢的动态再结晶156

6.3.2 ZJ330钢的静态再结晶160

6.3.3 ZJ330钢的再结晶终止温度161

6.4 低碳钢热连轧过程中的奥氏体组织演变模型164

6.4.1 动态再结晶过程164

6.4.2 静态再结晶过程165

6.4.3 奥氏体未再结晶区变形165

6.5 微观取向与奥氏体、铁素体状态的关系168

6.5.1 EBSD微观组织分析168

6.5.2 EBSD取向分析169

6.6 550MPa级高强碳锰钢的奥氏体再结晶规律171

6.6.1 实验材料及方法171

6.6.2 变形工艺参数对奥氏体再结晶数量的影响172

6.6.3 变形工艺参数对奥氏体再结晶晶粒尺寸的影响175

6.7 不同热历史条件下生产低碳钢板组织性能的实验分析176

6.7.1 CSP与传统工艺生产低碳热轧板的生产性对比实验177

6.7.2 两种工艺板材的力学性能与组织比较分析178

参考文献181

7 CSP工艺低碳钢的组织及控制184

7.1 连铸坯的组织184

7.1.1 凝固组织的特征184

7.1.2 CSP薄板坯凝固组织与传统厚板坯的比较192

7.2 CSP连铸坯中的成分偏聚194

7.2.1 凝固过程导致的偏聚194

7.2.2 低碳钢薄板坯的成分偏聚197

7.3 以γ→α相变为基础的组织控制198

7.3.1 钢中奥氏体分解转变动力学的应用198

7.3.2 层流冷却系统200

7.3.3 轧后冷却制度对低碳钢组织的影响201

7.3.4 终轧温度与卷取温度的影响204

7.4 低碳锰钢的带状组织及其控制208

7.4.1 薄板坯工艺低碳锰钢的铁素体／珠光体带状组织208

7.4.2 表面带状组织213

7.4.3 带状组织的控制原理215

7.4.4 带状组织与冷弯裂纹217

参考文献219

8 薄板坯连铸连轧钢在高温区的第二相粒子析出221

8.1 钢中的硫化物与氧化物及其影响221

8.2 薄板坯连铸连轧低碳钢中高温区的纳米级析出相223

8.2.1 薄板坯连铸的凝固与冷却条件223

8.2.2 EAF-CSP低碳钢中纳米级硫化物与氧化物的实验观察225

8.2.3 加速凝固与冷却条件下纳米级硫化物与氧化物的形成机制233

8.2.4 凝固与δ/γ相变时溶质元素再分布对硫化物析出的影响241

8.3 纳米尺寸硫化物、氧化物对钢板组织与性能的影响245

8.3.1 纳米级硫化物与氧化物的细化晶粒作用245

8.3.2 纳米硫化物与氧化物粒子对γ→α转变的影响247

8.3.3 硫化物对其他沉淀相的形核作用249

参考文献252

9.1.1 AlN第二相粒子的形貌及分布255

9.1 钢中AlN粒子的析出255

9 薄板坯连铸连轧钢中氮化物析出形态与机制255

9.1.2 影响AlN第二相粒子析出的因素258

9.2 AlN粒子析出热力学分析259

9.2.1 AlN粒子析出的热力学259

9.2.2 薄板坯连铸连轧生产ZJ330钢中AlN粒子析出的影响因素261

9.3 AlN析出动力学研究263

9.3.1 AlN析出的动力学模型263

9.3.2 模型的计算方法与步骤265

9.3.3 AlN析出的动力学条件及其模拟结果266

9.4 AlN粒子对钢板组织性能的影响269

参考文献270

10 微合金元素碳、氮化物和弥散沉淀272

10.1 Nb、V、Ti的碳、氮化物沉淀的一般规律273

10.1.1 微合金元素在钢中的碳、氮化物273

10.1.2 碳、氮化物析出的温度范围274

10.1.3 微合金元素碳、氮化物的沉淀动力学278

10.1.4 应变诱导沉淀280

10.1.5 钢的成分偏聚对碳、氮化物析出的影响282

10.2 薄板坯连铸连轧钢中的微合金元素碳、氮化物285

10.2.1 薄板坯连铸连轧条件下的碳、氮化物沉淀285

10.2.2 CSP微钛低碳锰钢中析出相的实验研究290

10.2.3 CSP工艺条件下微量钛的沉淀行为295

10.3 低碳微合金洁净钢中的沉淀298

10.3.1 凝固过程中的析出298

10.3.2 碳、氮化物在奥氏体及α相中的析出301

10.4 碳、氮化物在钢中的作用306

10.4.1 钛的碳、氮化物对低碳钢的组织与性能的影响306

10.4.2 铌的碳、氮化物308

参考文献309

11.1 钢的强化机制313

11.1.1 固溶强化313

11 薄板坯连铸连轧钢的强化机制313

11.1.2 晶粒细化强化315

11.1.3 亚晶强化317

11.1.4 位错亚结构强化317

11.1.5 沉淀强化318

11.2 薄板坯连铸连轧低碳钢的性能强化特点321

11.2.1 工业钢的强度321

11.2.2 EAF-CSP低碳钢热轧板的强化分析323

11.3 小结330

参考文献330

12 低碳高强度钢中的纳米铁碳析出物及其对钢力学性能的影响332

12.1 钢中纳米颗粒的析出特征332

12.2 化学相分析及X射线小角散射分析及结果333

12.3 纳米铁碳化物析出的质量平衡336

12.4 透射电镜分析结果337

12.4.1 分析电镜分析结果337

12.4.2 高分辨率电镜分析结果338

12.5 纳米铁碳析出物析出的热力学分析339

12.6 HSLC钢中纳米铁碳析出物的控制——回火快冷技术341

12.7 纳米铁碳化物对钢力学性能的影响及纳米铁碳化物的析出强化作用343

12.8 影响纳米级铁碳化物析出因素的分析344

参考文献345

13 薄板坯连铸连轧钢的组织与性能特征347

13.1 薄板坯连铸连轧低碳钢的力学性能347

13.1.1 电炉CSP生产SS330低碳钢热轧板卷的力学性能347

统计分析347

13.1.2 薄板坯连铸连轧生产低碳热轧板拉伸曲线特征分析349

13.2 薄板坯连铸连轧汽车用热轧高强度C-Mn钢的力学性能350

13.2.1 CSP工艺生产低碳高强510L、550L的力学性能350

13.2.2 低碳高强钢板的冲击韧性351

13.2.3 低碳高强钢板的成形性能353

13.3 薄板坯连铸连轧高强耐候钢的力学性能355

13.4.1 不同厚度规格CSP低碳钢板的化学成分359

13.4 不同规格CSP热轧低碳高强钢板的组织性能对比分析359

13.4.2 力学性能实验及分析360

13.4.3 显微组织特征360

13.5 CSP与传统工艺生产的低碳热轧板的组织性能对比分析363

13.5.1 CSP与传统工艺生产的低碳热轧板的组织性能比较363

13.5.2 CSP热轧低碳钢薄板组织性能影响因素分析364

13.6 薄板坯连铸连轧生产超薄规格钢板的组织及性能367

13.6.1 CSP工艺生产1.0mm超薄规格低碳钢板的力学性能367

13.6.2 CSP热轧1.0mm超薄规格低碳钢板的显微组织368

13.6.3 FTSR工艺半无头轧制生产0.8mm超薄规格低碳钢板的力学性能370

13.6.4 FTSR工艺半无头轧制生产0.8mm超薄规格低碳钢板的显微组织371

13.7 CSP热轧超薄规格低碳钢板中各强化因素分析372

13.7.1 强化机理中各强化因素的分析及相互影响374

13.7.2 各强化项的影响因素及其对屈服强度的贡献377

参考文献378