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武钢CSP供冷轧基料的力学性能和组织研究

杨奕¹，张永锟²，谭佳梅²

(1武钢钢铁(集团)公司研究院，湖北 武汉430080；

2武汉钢铁股份公司条材总厂，湖北 武汉430083)

摘 要：对比研究了武钢CSP厂和传统热轧工艺提供的冷轧基板的力学性能以及由其生产的冷轧普板的力学性能，并对CSP厂供冷轧基板的组织和第二相粒子进行了研究分析。CSP厂供冷轧基板的屈服强度和抗拉强度比传统热轧工艺生产供冷轧基板分别高30～40MPa、10～40MPa，其晶粒度为8级，比常规热轧供基板细。对该冷轧基板第二相粒子分析看出，有较多Ti(C，N)、CuS、MnS的复合相存在，故该冷轧基板有较高的力学性能。

关键词：连铸连轧；冷轧；力学性能；晶粒度；第二相粒子

TSCR(Thin Slab Casting and Rolling)技术在全世界的广泛应用，极大地迎合了当今节约能源和资源的要求。武钢CSP生产线在2009年3月进行了试生产。从开始生产到现在，已经取得了极大的进步。以CSP热轧卷作为原料的冷轧和镀锌产品已经投放市场，逐渐被市场所接受。由于CSP生产的热轧卷和武钢常规热轧生产的热轧卷生产工艺存在较大差异，CSP热轧卷强度较高，屈强比大，表面质量较差^[1-4]，对于后续的冷轧生产存在影响。本文针对武钢CSP生产的冷轧基料的力学性能和组织进行分析。

1武钢CSP的工艺配置

武钢CSP生产线由连铸、辊底式均热炉和热连轧3部分组成。热连轧的主要设备有事故剪1台、立辊轧机1架、七机架精轧机组、带钢层流冷却系统1套、地下卷取机2台，预留用于半无头轧制的高速飞剪，见表1^[5]。武钢薄板坯连铸连轧车间生产热轧酸洗镀锌原料卷、硅钢原料卷及热轧直供卷，设计年产量为250万t热轧卷。

2性能分析

2．1  化学成分

武钢CSP生产的冷轧料主要是DC01，化学成分见表2。

2．2  力学性能

武钢现在共有3个热轧厂和1个CSP厂，其中常规热轧厂已经能够生产超深冲的汽车基板，表3为3个常规热轧厂和CSP供冷轧基料的力学性能均值对比表。表4为3个常规热轧厂和CSP厂提供给冷轧生产出的CQ级别冷轧产品的力学性能的均值对比表。

从表3可以看出，CSP生产的冷轧基料较其它常规热轧供冷轧基料的屈服强度要高30～40MPa，抗拉强度要高10～20MPa，伸长率要低3％。从表4可以看出，二热轧热轧卷生产出来的冷轧产品力学性能要好于其它厂的产品，CSP热轧卷生产出来的冷轧DC01冷轧产品的力学性能和一热轧和三热轧的产品力学性能上相差不大。

图1～图3为CSP热轧卷生产的DC01冷轧产品的性能直方图，可以看出屈服强度主要集中在205～230MPa，抗拉强度主要集中在300～330MPa，伸长率主要集中在34％～43％。

2．3  力学性能原因分析

2．3．1金相晶粒度分析

在冷轧前取样进行金相分析，组织为铁素体和少量珠光体，晶粒度为8级，组织较为均匀，见图4。冷轧后的组织为变形的铁索体和少量珠光体，见图5。

在高的终轧温度和卷取温度下，由于CSP工艺的生产特性，CSP供冷轧的基料的晶粒度较细小，导致了与常规热轧基料相比，屈服强度和抗拉强度偏高，伸长率偏低。根据晶粒细化的Hall-Petch公式，晶粒度对强度有较大影响，因此相对于其它常规热轧的冷轧基料，强度偏高。而一般常规热轧产出的冷轧基料的晶粒度一般在6～7级。

2．3．2  第二相分析

将CSP生产的冷轧用的热轧卷取样，用二次复型法制成透射电镜样品，在JEM2100F型透射电镜中观察析出相形貌，并用INCA能谱仪对析出相进行成分分析，见图6。

由图6可看出：析出相数量多，分布不均，主要为方形或不规则颗粒，其中方形相以Ti(C，N)为主，尺寸大小为20～180nm；不规则颗粒是CuS、MnS和Ti(C，N)的复合相，其中大部分硫化物占主导，尺寸大小为20～80nm。有少量条状的Ti(C，N)颗粒及不规则的AlN和Ti(C，N)的复合颗粒。由于CSP热轧生产的工艺特性，析出相较多，钢中细小弥散的沉淀与位错发生交互作用，造成对位错运动的阻碍加强，因此也导致了强度增加。

虽然由于晶粒度较细以及较多第二相析出，但是由于在冷轧后进行罩式退火，温度控制在650℃以上，保温时间充分，使得冷轧后的变形组织回复和再结晶过程充分，所以最终得到的冷轧产品力学性能与常规热轧的冷轧产品差别不大。

3结论

1)武钢CSP生产的冷轧基料与常规热轧供冷轧基料相比，屈服强度要高30～40MPa，伸长率要低3％～4％，但是由于冷轧的工艺控制得当，冷轧产品的性能相差不大；

2)武钢CSP生产的冷轧基料的晶粒度一般在8级左右，第二相粒子析出较多，主要为Ti(C，N)、CuS、MnS和Ti(C，N)的复合相，是造成冷轧基料强度略高的主要原因，因此要控制炼钢过程的ω(N)。

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