连铸坯热送热装技术具有降低能源消耗,简化工艺流程,提高金属收得率等特点,为钢铁企业带来诸多经济效益。但含Nb等微合金钢连铸坯采用热送热装技术时,常常会造成轧材表面裂纹率大大增加。铸坯表面淬火技术能够改变铸坯表层组织的热履历,有效解决含Nb等微合金钢连铸坯热送裂纹问题。但是连铸坯表面淬火技术的一些具体工艺参数,如淬火开始温度、淬火速度等,以及淬火过程中铸坯温度变化情况,仍需要进一步的研究。本文以国内某钢厂生产的含Nb微合金钢中厚板坯为研究对象。首先,测定了含Nb微合金钢静态CCT曲线,并计算分析了微合金元素碳氮化物析出热力学与动力学,研究发现:随着冷却速度的增大,相变温度降低,冷却速度为0.2℃/s时,Ar3约为782℃,Ar1约为701℃;冷却速度为5℃/s时,Ar3约为665℃,Ar1约为610℃。钛的析出温度较高,在铸坯出连铸机时已基本析出完成,铌相对析出温度较低,碳氮化铌在晶界、位错、均匀形核机制下的“鼻子点”温度分别为928℃、820℃、836℃。其次,利用MSC.Marc有限元仿真软件,对中厚板连铸坯淬火过程进行模拟计算,发现铸坯表面淬火过程中铸坯宽面中心温度由955℃下降到403℃,随后经过铸坯心部潜热,其表面温度能回升至780℃以上。铸坯宽面中心皮下10 mm处经过淬火冷却由980℃下降到550℃,满足快速冷却组织转变温度要求。再次,通过Gleeble热态模拟实验研究了不同淬火开始温度、不同淬火速度对铸坯组织演变及碳氮化物析出行为的影响,发现淬火开始温度为950℃时,晶界处没有发现先共析铁素体,析出物为方形,主要为含Ti的析出物,析出物尺寸细小约为10 nm;当淬火速度为5℃/s时,不存在魏氏组织形态,铁素体呈细针状,析出物尺寸细小约为20nm,且呈弥散化分布。最后,结合现场实际生产情况,设计开发铸坯表面淬火装置并开展现场生产试验,表面淬火工艺下铸坯中析出物呈弥散分布,尺寸细小约在20 nm以下,且不存在膜状先共析铁素体和魏氏组织,可在铸坯表层生成20 mm厚的等轴状或细针状铁素体细晶层。淬火铸坯直接热送至加热炉,轧制成35 mm厚的板材,一检、二检全部合格,探伤全部合格,均可实现合格供货。