钢中超细夹杂物控制方法及中厚板材冶炼和轧制的基础研究

氧化物冶金技术是提高大线能量焊接用钢热影响区(HAZ)强度和韧性的关键技术，其核心是钢中高熔点超细夹杂物的形成与控制。在现有高强度钢合金成分优化成果的基础上，利用冶金学原理，通过对钢液-炉渣-夹杂物体系的理论分析及实验研究，确定含Ca、Mg高熔点超细夹杂物在钢液中的最佳成分和生成条件，精炼、连铸、凝固过程夹杂物粒子的形核、长大、析出及弥散分布规律，外场（电场、磁场等）作用下钢中的夹杂物行为及凝固前沿的行为特征，轧制再结晶过程的形态、取向和分布变化，大线能量焊接时夹杂物抑制HAZ晶粒长大和诱导晶内铁素体相变的作用。掌握高热稳定性超细夹杂物在钢中的生成与控制方法，形成生产大线能量焊接用高强度中厚板材的氧化物冶金工艺基础。

随着钢铁工业的发展及大线能量焊接技术的不断应用，用户对钢提出了更高的要求，在具有高强度、高韧性的同时保证能够进行大线能量焊接。在大线能量焊接条件下，钢板的焊接热影响区（HAZ）出现晶粒粗化、性能恶化、易产生焊接裂纹等问题，HAZ的韧性成为制约钢板大线能量焊接的关键因素。氧化物冶金技术利用钢中细小的夹杂物颗粒，促进晶内针状铁素体的形核，细化晶粒，改善焊接热影响区的组织，是目前有效提高钢板焊接热影响区韧性的关键技术。. 课题针对大线能量焊接用钢，利用氧化物冶金的思想，采用Ti、Ca、Al、Zr、Mg、B等合金元素进行复合脱氧，利用真空感应炉制备了实验钢。通过优化研究脱氧工艺对钢中夹杂物、析出相、钢的组织、力学性能及焊接性能的影响规律，确定了工业试验方案，开展了工业试验，并对工业试验钢的力学性能及焊接性能进行了研究。. 课题完成了项目预期的计划进度，开展了大量、翔实的理论和实验研究工作。获得的主要结论如下：. （1）不同脱氧工艺实验钢在不同线能量热模拟后具有不同的性能。采用Ti-Zr-Mg脱氧工艺的钢样，经过100 kJ/cm线能量热模拟焊接后，热影响区的低温冲击功大于100 J。. （2）Ti-Zr/Mg脱氧产物在大线能量焊接条件下，能起到钉扎和促进针状铁素体形成的作用，改善焊接热影响区的组织，提高低温韧性。. （3）工业试验制备的钢样，具有良好的力学性能及焊接性能。抗拉强度及屈服强度分别达到了605 MPa和465 MPa，经410 kJ/cm线能量模拟焊接后，低温冲击韧性达到50 J以上，满足国家标准中对钢母材冲击韧性的要求。. 该成果已推广到国内钢铁企业生产中，取得了良好应用效果。项目已申请专利4项，发表论文62篇，其中被SCI/EI/ISTP检索超过30篇，培养博士2名，硕士10余名（已毕业9名）。