摘要：通过对转炉－CSP工艺生产的Q235B热轧带钢实际力学性能、卷取温度、带钢厚度和晶粒尺寸的数据采集和统计分析，得出这些生产工艺参数对力学性能的影响规律，为今后优化工艺参数，开发新产品提供了参考。

关键词：力学性能；CSP；热轧带钢；卷取温度

1  前言

  包钢钢联股份有限公司CSP生产线自2001年投产以来，经过不断探索，产品性能和质量不断提高，力学性能波动已控制在很小的范围内。实际生产中，钢坯原始化学成分和热轧工艺参数对成品最终力学性能影响最大，其中卷取温度对于最终产品的组织形貌、沉淀强化效果以及力学性能具有决定性作用，因此对于钢种开发和带钢组织性能的控制来说，确定带钢厚度、卷取温度和力学性能三者之间的关系至关重要。

2  统计分析的样本选取

    为研究卷取温度对带钢力学性能的影响规律，对包钢CSP线生产的带钢实际数据进行统计分析，样本材料是宽1520～1530mm，厚70～73mm的Q235B连铸板坯，成品带钢厚2～14mm；化学成分为0．18％～0．19％C、0．12％～0．21％Si、0．34％～0．64％Mn、0．009％～0．028％P、0．005％～0．021％S；开轧温度为1030~1150℃、终轧温度为850～880℃、卷取温度为620～700℃.

    本文统计数据均取自包钢薄板厂的生产现场，为避免生产过程中工艺、设备、测量仪表等随机因素影响过大，样本数据选取集中在2004年7、8月，在包钢CSP热轧管理机上随机抽取碳素结构钢Q235B的1055组数据，并按板带成品宽度相同、铸坯成分碳当量(Ceq=C+Mn／6)相同，开轧温度、终轧温度设定相同，成品厚度不同，卷取温度变化筛选，去除重复数据和明显不合理数据，最终得到577项数据。

    对得到的数据项分别按厚度、卷取温度与性能关系进行数据处理。对于厚度相同、卷取温度相同的数据项进行分组，每组进行性能标准偏差计算、均方差计算，除去数据少于10项且标准偏差大于20的数据组，再除去其中均方差大于25的数据。同一厚度、卷取温度的力学性能按平均数计算，对得到的最终数据项进行二维散点图绘图分析。分析时结合数据特征散点图分段讨论。

3   CSP生产的Q235B热轧板卷力学性能统计分析

3．1  力学性能的生产统计

    采集包钢CSP线2004年全年生产的Q235B钢8064卷的标准拉伸试样力学性能测定结果，作出统计分布图，如图1所示，统计结果见表l。由表l可见，约82％的板卷屈服强度为320～360MPa，约88．4％的板卷抗拉强度为450～490MPa，约86．8％的板卷伸长率为27％～34％，平均力学性能较轧制工艺基本相当的常期轧制Q235B钢高，且数值波动不大，但平均屈强比较高。

3．2屈服强度与带钢厚度、卷取温度的关系

    统计表明，带钢厚度与卷取温度存在带钢厚度越小，卷取温度越高的关系，如图2所示。因此分析带钢力学性能时，需考虑带钢厚度的影响。

    成品带钢屈服强度与厚度的关系如图3所示。由图3可见，随厚度减小，带钢屈服强度升高。而屈服强度与卷取温度的关系需分段分析，如图4所示。当卷取温度为620～660℃时，由图2可看出此区域内对应厚度为6～14mm，且卷取温度低对应的厚度大，而图3反映出厚度在6mm以上时，随着厚度增加屈服强度有减小趋势，因此可得到随着卷取温度增加屈服强度降低的结论。而当卷取温度为660～710℃时，随着卷取温度增加屈服强度有增加的趋势，考虑厚度的影响，由图2可看出，660~710℃区间对应厚度为2～8ram，且数据特点为卷取温度高对应的厚度小，因而卷取温度高屈服强度高实际上反映了厚度对屈服强度的影响。通过分析可知，卷取温度对于屈服强度有一定的影响：随着卷取温度升高屈服强度减小。

3．3  抗拉强度与带钢厚度、卷取温度的关系

    从图5可看出，带钢厚度变化对于抗拉强度影响不大。从图6可看出，随着卷取温度增加，抗拉强度变化趋势不大，仅有稍微减小的趋势。由于上述变化特点为卷取温度升高，带钢厚度明显下降，而带钢厚度减小，抗拉强度变化不大。因而可知，只有随着卷取温度增加抗拉强度有减小趋势时，才能出现图6中的现象。

3．4伸长率与带钢厚度、卷取温度的关系

  带钢厚度对伸长率的影响较大，由图7可见，随着厚度增加，伸长率降低。图8反映出随卷取温度增加伸长率有升高的趋势，但图2示出卷取温度高时带钢厚度较小。图7反映出厚度降低，伸长率明显增加，因此图8反映的现象并不能说明随卷取温度增加伸长率有升高趋势。于是，对同一厚度带钢的卷取温度与伸长率关系进行了统计分析。由图9可见，厚5．5mm Q235B带钢伸长率有随卷取温度升高而增加的趋势，因此可得出结论：随卷取温度升高，伸长率增加。

3．5  分析

        成品厚度、卷取温度对钢板成品性能的影响可以用细晶强化机理来说明，卷取温度对成品组织特别是晶粒尺寸有明显影响。最终铁素体的尺寸取决于奥氏体的晶粒尺寸、非再结晶阶段的总应变和冷却速率。不同的带钢厚度对应不同的变形量，而冷却速度与其厚度和冷却方式有关。薄带材相对厚带材的总变形量大，总压缩比大，导致其组织具有高密度位错结构和亚晶结构，晶界有效面积增加，使7一a相变驱动力和形核率增大，且薄带材表面温降大，相同冷却方式下产品越薄冷速越快，也促进了晶粒细化；终轧温度设定基本相同时，不同卷取温度的钢板终轧后需经历不同的层流冷却工艺处理，卷取温度越低，在终轧温度一定时，冷却强度越大；由于冷速快，铁素体在奥氏体晶界和晶粒内部大量形核，冷却强度越大，相变形核速率越大，晶粒长大越慢，最终导致组织明显细化，所以强度较高且塑性优良。

    抽取Q235B试样定量测定成品组织中铁素体晶粒尺寸，作出带钢厚度－a晶粒尺寸、卷取温度一a晶粒尺寸、组织一性能关系图，如图10至图13所示。从图中可以看出带钢厚度和卷取温度对尺寸的的影响，及晶粒尺寸对力学性能的影响。

4   结语

    从对包钢CSP线生产的Q235B带钢力学性能统计及厚度、卷取温度与力学性能统计关系散点图分析来看：

    (1)CSP线生产的Q235B成品薄板的屈服强度、抗拉强度、伸长率都较国标的Q235钢高，屈强比也较高，多为0．63～0．85。

    (2)从现行工艺的数据统计可看出，成品厚度、卷取温度的变化对屈服强度有一定影响，卷取温度降低、成品厚度减小，屈服强度有增大趋势；成品厚度的变化对抗拉强度的影响不大，其值在某一范围内波动，卷取温度增加时抗拉强度略有减小趋势，但影响不大；卷取温度、成品厚度对伸长率的影响较大，随着卷取温度升高，成品厚度减小，伸长率增大。

    (3)在制定冷却工艺时，对于成分相同、不同成品厚度的钢板需采用不同的工艺，通过层流冷却工艺和卷取温度的配合可在一定范围内控制冷却的相变过程，以获得不同的成品组织和晶粒尺寸，最终得到所需的力学性能。成品厚度增大，相应减小卷取温度，可提高强度指标；对于Q235B钢，卷取温度在650～680℃可获得较好的综合力学性能。