Высокая себестоимость продукции влияет на конкурентоспособность продукции сталелитейного завода. Для производства высокопрочных стальных прутков существует работоспособное решение по снижению себестоимости сплава — использовать Ti вместо N-V для микролегирования.
Упрочняющее действие ниобия на сталь заключается в основном в упрочнении мелкозернистой структуры и диффузионном упрочнении. Ниобий, добавленный в сталь в качестве микролегирующего элемента, не изменяет структуру стали, но соединяется с углеродом и азотом в стали, образуя стабильные карбиды и нитриды углерода, изменяя микроструктуру стали, при этом достигая диффузного распределения карбидов и нитридов углерода путем вызывания преципитации и регулирования скорости охлаждения, тем самым производя сталь с мелкой кристаллизацией.
Добавление ниобия в сталь имеет три недостатка:
1) Высокая скорость вытяжки стали в зоне высокотемпературной хрупкости при затвердевании приводит к образованию поперечных трещин на поверхности непрерывнолитой заготовки;
2) Нестабильность образующихся карбонитридов приводит к отсутствию предела текучести стали;
3) Высокая стоимость сплава Nb, используемого для обеспечения достижения сталью определенного предела текучести. Использование сплава N-V может эффективно решить вышеуказанные проблемы, но стоимость сплава относительно высока.
Микролегирование непрерывнолитой заготовки Ti и другими редкоземельными элементами вместо Nb и N-V приводит к образованию большого количества диффузных мелкодисперсных фаз внутри стали, содержащей титан, а дисперсионное упрочнение достигается за счет диффузного мелкодисперсного TiN, препятствующего движению дислокаций, а мелкозернистое упрочнение достигается за счет того, что TiN препятствует росту зерен аустенита в процессе нагрева и выдержки и подавляет рекристаллизацию аустенита в процессе прокатки.
Это решение может решить проблему поверхностного растрескивания непрерывнолитых заготовок в высокотемпературной хрупкой зоне в условиях высокоскоростной вытяжки низколегированной стали, повысить прочность и ударную вязкость стальных прутков и достичь оптимизации затрат на основе обеспечения стабильных характеристик сейсмических стальных прутков. Переработка Ti и других редкоземельных элементов в порошковую проволоку и добавление их в сталь через проволочный фидер для микролегирования относительно Nb или N-V может снизить стоимость сплава.
