工艺参数对热轧双相钢力学性能的影响.doc

工艺参数对热轧双相钢力学性能的影响柳建韬阮雪榆 曹璇琛(上海交通大学)(上海梅山集团有限公司)唐多光刘以宽(上海大学)摘要在正交试验的基础上，采用方差分析的方法研究了四个工艺参数(终轧温度f，终轧变形量f，淬火温度q，以及轧后缓冷时间tn)对单张热轧双相钢(0.07 %C-1.69 %Mn-0.93 %Si)力学性能的影响，据此，提出了较优的生产工艺参数。关键词热轧双相钢工艺参数力学性能正交试验方差分析EFFECT OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON MECHANICALPROPERTIES OF HOT-ROLLED DUAL-PHASE STEELLIU JiantaoRUAN Xueyu(Shanghai Jiaotong University)CAO Xuanchen(Shanghai Meishan Group Co.， Ltd.)TANG DuoguangLIU Yikuan(Shanghai University)ABSTRACTBased on the results of orthogonal experiment,the effect of four technological parameters (final rolling temperature f,degree of final reduction f,quenching temperature q,time of slow cooling after rolling tn) on mechanical properties of hot-rolled steel single of dual-phase(chemical composition:0.07 %C-1.69 %Mn-0.93 %Si)sheet were investigated and optimum technological parameters were proposed.KEY WORDShot-rolleddual-phase steel,technology parameters,mechanical properties,orthogonal design,variance analysis1前言热轧双相钢的主要生产方式为连轧和单张轧制。由于单张轧制生产方式存在效率低，成本高，能耗较大的缺点，所以，人们对其研究较少。但是，这种生产方式对设备要求低，生产灵活，便于控制，适于小批量生产，尤其适合于我国有众多单机架、双机架中板生产线装备的实际情况。因此，对单张热轧双相钢的轧制工艺进行研究有重要意义。本文通过正交试验的方法研究了工艺参数对单张热轧双相钢力学性能的影响。2试验2.1试验材料试验用钢化学成分见表1。试样尺寸为4 mm34 mm180 mm。表 1试验用钢化学成分%Table 1Chemical composition of tested steel %CMnSiCrAlPS0.071.690.930.030.030.0120.0032.2试验工艺曲线及工艺参数试验工艺曲线见图1。试验用钢的最佳工艺1：f800 ，tn2030 s，q620660 。对于上述每个工艺参数，本试验都另取两个不同的值进行比较。而对于f，在钢板轧制中，为了保证板厚精度和板形，f应较小，但是，为了避免再结晶晶粒粗大，要避开临界变形量，一般大于8 %10 %2，本试验取f为10 %，另取两个不同的值f120 %，f230 %作为比较。所有试验工艺参数见表2。图 1工艺曲线Fig.1Technological curve1空冷；2轧制；3缓冷；4淬火表 2试验工艺参数表Table 2Test technological parametersf/tn/sq/f/%840860155501080020306002074076030650302.3正交试验设计工艺参数正交试验安排见表3。实际完成试验的工艺参数见表4。2.4试验结果单张热轧双相钢的力学性能测试结果见表5。 3正交试验的方差分析本试验采用的是“四因素，三水平”的正交试验。因素、水平列表见表6，各因素的水平号确定采取随机方式(抽签)。表 3工艺参数正交试验安排Table 3Orthogonal design of experiment工艺号f/tn/sq/f/%174076015650302840860203060030378080030550304740760306002058408601555020678080020306502077407602030550108840860306501097808001560010表 4实际试验工艺数Table 4Actual technological parameters of experiments工艺号f/tn/sq/f/528702858529.437652954529.647554059019.158681353920.167902764520.07790335408.958840256509.579795145559.79表 5双相钢力学性能测试结果Table 5Measured mechnical properties test of dual-phase steel工艺号0.2/MPab/MPa5/%0.2/bn142378222.60.5410.237242873121.20.5850.206340573223.40.5530.215441970528.10.5940.188559289318.10.6630.146641776821.40.5430.215741972726.10.5760.208851183819.50.6100.179949282818.70.5940.185表 6正交因素水平表Table 6Levels of orthogonal factors水平因素A：f/%B：f/C：q/D：tn/s1大终轧变形量2830低终轧温度740770高淬火温度630660短轧后缓冷152中终轧变形量1820高终轧温度840870中淬火温度580600中轧后缓冷20303小终轧变形量810中终轧温度780810低淬火温度540560长轧后缓冷30以0.2为指标的方差分析结果见表7，其C列的方差最小，并且与其它列的方差相差很大。C列对0.2指标的影响最小，故将其列为误差列。从M值的大小比较可得出，为了获得较小0.2的最佳工艺为A1B1C2D2(各列最小M值相应的因素、水平组合)，而通过显著性的比较可以看出，FBFDFA，说明工艺参数对单张热轧双相钢0.2的影响程度依次为f，tn，f，而q对0.2指标的影响较小。 表 7以0.2为指标的方差分析Table 7Variance analysis the taking 0.2 as the target工艺号及指标因素0.2/MPaA：WTBZfB：WTBZfC：WTBZqD：tn111114232122242831333405421234195223159262312417731324198321351193321492M1M1)WTBX1A1 256M1B1 261M1C1 351M1D1 507M2M2A1 428M2B1 531M2C1 339M2D1 264T2)4106M3M3A1 422M3B1 314M3C1 416M3D1 335极差R差Sj6 352.888 913 644.222 31 144.222 310 408.222 3Sj的自由度fj2222Sj/fj3 176.444 56 822.111 2572.111 25 204.111 2显著性统计量Fj3)5.5511.989.10注：1)M的第一个下标表示水平，第二个下标表示因素，例如，M1A表示A因素1水平的各工艺所得双相钢0.2的总和；2)T为任意一列M值的总和，各列的M值的总和是相等的；3)FjF0.05(2，2)19.00，jA，B，D。 同样，分别以强度极限b，屈强比0.2/b，延伸率5和应变硬化指数n为指标进行方差分析，可以获得各工艺参数对上述各指标影响的强弱次序以及相应的最佳工艺。所有方差分析结果汇总于表8。表 8方差分析结果汇总Table 8Summary of variance analysis指标工艺参数影响指标的强弱次序最佳工艺安排0.2ftnfqA1B1C2D2btnffqA3B2C1D10.2/bffqtnA1B3C1D25f1)tnqfA2B1C2D3nffqtnA1B1C1D21)该工艺参数对相应指标有显著影响。 4讨论从表8可以看出，对于单张热轧双相钢的不同的力学性能指标，各工艺参数对其影响的强弱是不一致的。而且，所得到的最佳工艺安排也不一致，除f对5指标有显著影响外，其余各工艺参数对各指标的影响均未达到显著。表8的最佳工艺一栏显示，总的来说，为了获得低屈服极限，低屈强比，大延伸率以及高应变硬化指数的单张热轧双相钢应采取A1B1C1D2的工艺安排，即大终轧变形程度，低终轧温度，高淬火温度，中等长度的轧后缓冷时间。按照1号及9号工艺生产的双相钢分别是本试验各工艺所得双相钢中综合力学性能较好的和较差的，其金相组织见图2。这两个工艺所得组织均为多边形铁素体基体上分布着岛状马氏体。由图可见，1号工艺所得双相钢组织马氏体含量较小，经测定知其马氏体体积分数(MVF)为20.2 %，组织中极少见到大块马氏体岛，马氏体在铁素体基体上的分布均匀；9号工艺所得双相钢组织马氏体含量较大，其MVF为52.4 %，组织中有大量的大块马氏体岛，马氏体在铁素体基体上的分布不均匀，虽然该工艺所得双相钢有较高的b，但其0.2较大，5较低，0.2/b较高，n较小，也就是说它的综合力学性能较差。由此可见，MVF及马氏体在铁素体基体上分布是否均匀对单张热轧双相钢综合力学性能有着重要影响：1号工艺所得双相钢MVF较小，马氏体在铁素体基体上分布也较均匀，因而，它的综合力学性能较好；9号工艺所得双相钢MVF较大，马氏体在铁素体基体上分布也不均匀，所以，导致了它的综合力学性能较差。就工艺安排而言1号工艺安排与最佳工艺安排较接近，相反，9号工艺安排与最佳工艺安排的差别较大，这也反映了最佳工艺安排的科学性。对于f，tn，f这几个对单张热轧双相钢力学性能有重要影响的工艺参数要严格控制，由于q对单张热轧双相钢力学性能影响不大，而且，从控制工艺参数角度出发，控制tn要比控制q容易，所以，q可不作为工艺控制对象。5结论(1) 综合来看，各工艺参数影响单张热轧双相力学性能的强弱次序为终轧温度f，轧后缓冷时间tn，终轧变形量f，淬火温度q。其中，前三者为重要影响因素，后者为次要影响因素。(2) 终轧温度f对单张热轧双相钢的延