晶粒細化是同時提高鋼的強度和韌性的有效途徑，目前細化晶粒的方法主要有形變處理和化學(xué)添加２大類，形變處理方法在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域主要采用控制軋制與控制冷卻技術(shù)細化晶粒；化學(xué)添加法是通過向鋼中添加超細顆粒實現(xiàn)晶粒細化。
在低碳合金鋼中加入粒徑為0.5um的ZrC粒子，促進了再結(jié)晶細化奧氏體晶粒；
在Q235鋼中添加粒徑尺寸為40~~50nm的ZrO2納米粒子細化了晶粒；
在鋼中添加TiN、TiO和TiO等粒子，有夾雜物。
化學(xué)添加法在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用不多，大多處于實驗室研究階段。
目前安陽鋼鐵集團有限公司生產(chǎn)同規(guī)格的Q345B、Q355NC卷板鋼時，與Q345B鋼相比Q355NC卷板鋼在煉鋼過程中需要添加V、Nb、Ti等微合金元素，且需要經(jīng)過LF精煉，軋鋼過程中需要采取控軋等工藝措施，在同規(guī)格產(chǎn)品鋼種更替時對生產(chǎn)效率有較大的影響。
為優(yōu)化Q355NC卷板鋼生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)添加納米顆粒細化晶粒和非金屬夾雜物的相關(guān)研究，在不改變Q345B鋼原有效促進了針狀鐵素體形成，細化了晶粒；
在鋼中添加粒徑為120nm的AlO納米粉，煉鋼和軋鋼工藝的前提下，采用外部加入法在Q345B鋼包中添加納米TiN顆粒進行了Q355NC卷板提高了鋼的強度和常溫沖擊韌性，細化了非金屬鋼的生產(chǎn)工藝試驗，研究了不同納米TiN添加量：鋼包添加納米TiN顆粒優(yōu)化Q355NC卷板鋼生產(chǎn)工藝的試驗對Q345鋼力學(xué)性能和組織的影響。
試驗材料及設(shè)計：
TiN為金屬鍵化合物，具有典型的NaCl型結(jié)構(gòu)，屬面心立方點陣，熔點為2950℃，具有高強度、高硬度、良好的導(dǎo)熱性以及化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性等特點，可作為**相粒子加入鋼中，可以起到一定程度的異質(zhì)核心和釘扎作用。
TiN納米粉體具有比表面積大、易團聚等特點，在煉鋼生產(chǎn)中采用噴粉的方法加入鋼水內(nèi)部比較困難，需要將納米TiN顆粒與其他輔料混合進行預(yù)分散。
試驗采用某廠家生產(chǎn)的納米TiN顆粒預(yù)制塊(直徑10mm)，試驗用納米TiN粒徑為30~~60nm。 本次試驗鋼種為Q345B，計劃在不添加其他合金，不改變Q345B鋼軋鋼工藝的基礎(chǔ)上，通過添加納米TiN顆粒細化晶粒，達到提高其力學(xué)性能及沖擊韌性的目的。為研究鋼中納米TiN含量對試驗鋼性能的影響，將試驗爐次的納米TiN顆粒加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別定為0.05%%、0.10%和0.15%。
生產(chǎn)過程:
1.1工藝路線:
針對安陽鋼鐵裝備及工藝現(xiàn)狀，制定了試驗工藝流程：鐵水預(yù)處理→混鐵爐→轉(zhuǎn)爐冶煉→吹氬→連鑄→加熱→粗軋→切頭→**軋制→冷卻→矯直→定尺鋸切。
1.2過程控制：
煉鋼生產(chǎn)過程中需控制鋼中S、P含量，入爐鐵水經(jīng)預(yù)處理后，鐵水硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.020%以下，預(yù)處理后鐵水扒凈表面渣，兌入轉(zhuǎn)爐進行冶煉；轉(zhuǎn)爐采用單渣工藝冶煉，終渣堿度控制在R=2.8~~3.2，終點控制采用一次拉碳法，提高終點命中率，降低鋼中[O]含量；轉(zhuǎn)爐出鋼添加復(fù)合脫氧劑、硅錳合金進行脫氧合金化，試驗爐次在出鋼前將納米TiN顆粒預(yù)制塊添加到鋼包底部，利用鋼水沖擊促進納米TiN顆粒在鋼中彌散；鋼包全程底吹氬氣攪拌，底吹時間不小于10min，進一步促進納米TiN顆粒在鋼中彌散以及夾雜物上浮；連鑄過程采用全保護澆鑄，控制鋼水過熱度；軋鋼采用Q345B鋼原有軋鋼工藝。
本次試驗共生產(chǎn)20爐，結(jié)果表明，本次試制全部爐次化學(xué)成分控制合理，鋼中有害元素P、S等含量較低，同時各種主要元素進行了精確控制，減少了成分波動對性能的影響。

高強度卷板 Q355NC 5.5 1500 C 20 噸 安陽 安鋼
高強度卷板 Q355NC 5.75 1250 C 20 噸 安陽 安鋼
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高強度卷板 Q355NC 7.75 1500 C 20 噸 安陽 安鋼
高強度卷板 Q355NC 9.75 1500 C 20 噸 安陽 安鋼
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高強度卷板 Q355NC 4.5 1250 C 20 噸 安陽 安鋼
高強度卷板 Q355NC 3.75 1250 C 20 噸 安陽 安鋼
高強度卷板 Q355NC 3.75 1500 C 20 噸 安陽 安鋼