摘  要：对唐钢中型矿工钢执行新标准后，出现抗拉强度超标准上限的情况进行了分析，并结合生产实绩应用回归方程进行预报，提出了满足力学性能要求的最佳供钢成分，有效地指导了生产。

关键词：矿工钢；抗拉强度；屈服强度；回归分析；工程能力

0前言

工字钢主要用于矿山巷道支柱，唐钢中型厂生产的矿用工字钢已有多年的历史，主要规格有矿9工、矿11工、矿12工，钢号20MnK、25MnK。唐钢于2006年1月份正式执行冶金行业推荐性标准YB／T5047—2000，与原YB／T5047—1993比较，钢材力学性能抗拉强度、屈服强度下限有所降低且抗拉强度规定了上限值。为了满足新标准对力学性能的要求，本文对唐钢中型厂2005年12月生产的84炉矿11工进行了现状分析，找出影响矿用工字钢力学性能的主要因素，通过对2006年6月生产的矿11工字钢取样分析钢材成分，并对应钢材力学性能进行回归分析，提出钢材化学成分的合理控制范围以确保钢材性能符合标准

要求。

1唐钢矿用工字钢生产工艺流程

    矿用钢坯料由二钢厂45t转炉冶炼，经一期1号、2号弧型连铸机浇注而成，坯型断面为165mm×225mm，定尺长度3．2m，火车拉运铸坯经半成品库供到中型厂。铸坯进入三段式双排端出料蓄热式加热炉加热温度1 100～1 350~C。经0650×1+0630×3横列式轧机轧制12道次成型，采用滑座式热锯切成合同定尺，在链式冷床自然冷却，经0800型钢矫直机

冷矫直后检验、包装、入库、发货。

2现状分析

    对2005年全年生产的2 316炉矿用工字钢力学性能进行统计，符合新标准YB／T5047—2000要求的比例为97％。不合格指标主要是抗拉强度超标准上限或屈服强度低于标准下限，为进一步查找原因，对12月生产的84炉矿11工进行取样，分析化学成分、力学性能，做直方图并计算工程能力指数

2．1直方图

    图1一图6分别为c、Mn、Si、Ceq、抗拉强度、屈服强度直方图。从图1～4可以看出化学成分C、Mn、Si、Ceq均在一定数据范围内且呈正态分布。其中c分布中心在0．20％，Mn分布中心在1．37％附近，Si分布中心在0．38％附近，Ceq分布中心在0．36％附近。由图5～6可以看出，抗拉强度虽呈正态分布，但分布范围偏离标准上限且离散度较大，分布中心在575MPa附近；屈服强度呈正态分布，分布范围偏标准下限。以上分析说明，矿用工字钢的力学性能离散度较大，特别是抗拉强度存在超标准上限的现象。

2．2抗拉强度、屈服强度工程能力指数分析

2．2．1特性值统计

2．2．2抗拉强度工程能力分析

    根据：C_pL1=(T一2ε)／6S。式中：C_pL1——抗拉强度工程能力指数；T——抗拉强度公差范围，由表1知为160MPa：ε——抗拉强度中心偏移量，即ε＝14MPa：S一标准误差。抗拉强度标准误差为23．3。因此得出工程能力指数1≥C_pL1以，：0．94≥0．67，抗拉强

度工程能力不充分。

2．2．3屈服强度工程能力分析

根据：C_pL2=（R_eL均一R_eLL)／3S式中：C_pL2——屈服强度工程能力指数；R_eL均——屈服强度平均值，由表1知为399MPa：R_eLL—屈服强度下限，由表1知为345MPa：S一标准误差。屈服强度标准误差为18．1。因此得出工程能力指数1≥C_pL2=0．99≥0.67，屈服强度工程能力不充分。根据以上分析得出矿工钢力学性能抗拉强度和屈服强度的工程能力不充分，需采取有效措施提高钢材力学性能。

3确定合理的供钢成分

    在冶炼、轧制工艺稳定不变的情况下，影响低合金钢力学性能的主要因素是钢的化学成分，其中c的化学性质稳定，对钢的力学性能有很大影响，屈服强度、抗拉强度随着含C量的增加而增大；M。在钢中可形成碳化物、硫化物，但大部分进入铁素体，可强化铁素体组织，从而提高钢的屈服点、抗拉强度，增加含锰量可以降低钢的脆性转变温度，但锰含量过高会使塑性、韧性下降；si在钢冶炼过程中是良好的脱氧剂，显著提高钢的抗拉强度和较小程度上提高屈服点，而使塑性、韧性有所下降，含si量过高会增加钢的冷脆性；s、P虽对钢材的力学性能影响较大，但由于它对钢材的有害作用，钢材中的含量非常小，因此可以忽略它对性能的影响。为此选择2006年6月中型连续生产的67炉矿工钢进行了材成分分析，分别对力学性能、化学成分进行回归分析。

3．1  抗拉强度(Rm)与C、Mn、Si的三元回归分析

    计算得出回归方程：Rm=100+669C+233Mn+30Si；复相关系数R=0．78，接近1，此方程相关性较好，F值为32．2>F_(0.05)  (3，60)=2．76，这表明α=0.05水平上方程有意义。用此方程对屈服强度进行预报得

    Rm=100+669C：+23Mn+30Si±U_1-0.05/2S①

    其中U_1-0.05/2=1．96，S=23．3。

3．2屈服强度(ReL)与C、．Mn、Si的三元回归分析

    计算得出回归方程：ReL，=51+412C+177Mn+49Si；复相关系数R=0．69，接近l，此方程相关性较好，F值为18．6>F_(0.05)(3，60)=2．76，这表明α=0．05水平上方程有意义。用此方程对屈服强度进行预报得

    ReL=51+412C+177Mn+49Si±U_1-0.05/2S    ②

其中U_1-0.05/2=1．96，S=21.4。

3．3抗拉强度、屈服强度对Ceq一元回归分析

    计算得出抗拉强度与碳当量((7eq)的一元回归方程：Rm=185+878Ceq  复相关系数月=0．75，接近1，此方程相关性较好，F值为83．2>F_(0.05)(1，60)=4．0，这表明α=0．05水平上方程有意义。用此方程对抗拉强度进行预报得

  Rm=185+878Ceq±U_1-0.05/2S  ③

  其中U_1-0.05/2=1．96，S=21．4。

  计算得出屈服强度与碳当量(Ceq)的一元回归方程：ReL=127+620Ceq复相关系数R=0．64，接近1，此方程相关性较好，F值为44．4> F_(0.05)(1，60)=4．0，这表明α=0．05水平上方程有意义。用此方程对屈服强度进行预报得

    ReL=127+620(]eq±U_1-0.05/2S   ④

    其中U_1-0.05/2=1．96，S=20．7。

3．4成分预报

    从以上回归方程看出影响力学性能的重要因素是c、Mn含量及碳当量，利用以上回归方程，确定合理的供钢成分。满足标准YB／T5047—2000要求抗拉强度为470—630MPa且屈服强度≥345MPa，由方程③④得出0．46≥Ceq≥0．40。唐钢矿用工字钢原内控供钢成分规定：c％0．15～0．26，Mn％1．20～1．60．si％0．20～0．60，S、P％≤0．050，利用方程①②对工字钢抗拉强度、屈服强度值进行预报见表2：(si％含量取平均值0．4％)。

3．5确定合理的供钢成分

    由以上分析并结合唐钢生产实际，为解决抗拉强度超出标准上限值及屈服强度低于标准下限值的现象，提高唐钢生产矿用工字钢力学性能的保证能力，满足新标准要求，为用户提供合格钢材，建议对内控供钢成分调整如下：0．46≥Ceq≥0．40。c％：0．15～0．26，Mn％：1．25～1．45，Si％：0．20～0．60，S、P%：≤0．050。