唐钢DC01冷轧带钢力学性能稳定性浅析

3 原因分析
DC01 冷轧带钢的生产过程涉及炼钢、连铸、热轧、冷轧、退火等工艺，生产过程流程长、工序多，造 成影响最终产品质量的因素较多且复杂交织。鉴于此，在分析研究过程中，采用过程追溯和试验相结合的方 法，一方面，对力学性能数值接近标准边缘和超出标准的带钢进行力学、金相和成分复验检测，结合检测结 果，利用唐钢信息化系统里的“全过程质量跟踪系统”，重点查找关键工艺的过程参数；另一方面，有针对 性的选取不同热轧工艺的钢卷，在罩退工序采用相同退火工艺进行对比试验。通过以上方法，发现以下几方 面存在影响 DC01 产品力学稳定性的因素。
2 产品现状
唐钢 DC01 的产品厚度规格为 0.3～2.0mm，宽度为 820～1650mm。为了保证最终的产品质量，在 欧洲标准的基础上，企业产品出厂标准对原料熔炼成分和产品力学性能的上下限进行了加严处理，具体 结果见表 1。
杨建伟，男，学士，工程师，从事轧钢技术管理。
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第八届（2011）中国钢铁年会论文集
1唐钢 DC01 冷轧带钢力学性能稳定性浅析
杨建伟 1 顾晓军 1 刘宏伟 1 董欣欣 1 吴 静 2 董春雨 1
（1.唐钢技术中心，唐山 063009；2.唐山科技职业技术学院，唐山 063000）
摘 要 本文以唐钢 DC01 冷轧带钢的力学性能作为研究对象，从异常的力学性能入手，采用分析化学成分、金相 组织，追溯生产过程的关键工艺参数，有针对性地开展实验等方法， 对连铸、热轧、罩退三个工艺过程中影响力 学性能稳定性的因素进行详细的分析，辅以实际生产数据进行推理论证，针对造成力学性能波动的影响因素，制定 相应的管理措施，提高力学性能稳定性。 关键词 力学性能 影响因素 管理措施
厚度＜0.5mm ≥31.5
企标加严后，从产品终端用户了解的信息表明：产品质量整体上有了较大提升，但存在力学性能不稳定 性的现象。根据用户反馈的意见，在近几个月 DC01 产品的生产数据中，随机抽取了 1000 个样本数据，对 力学性能进行统计分析，结果见表 2。
样本个数 1000
分析值
最大值 最小值 平均值
标准名称 欧标 企标
表 1 唐钢内控企标和欧标对照表
原料熔炼成分/%/最大
C
P
S
Mn Rm（N/㎜2） Rel（N/㎜2）
0.12 0.045 0.045 0.60
≤280
270～410
0.060 0.022 0.015 0.40
≤240
270～370
力学性能
厚度＞0.7mm ≥35.5
A80/% ≥28 0.5mm≤厚度≤0.7mm ≥33.5
Cpk
表 2 唐钢冷轧低碳罩退产品力学性能现状统计表
Rm（横向）/MPa 365 270 324 1.14
罩退后DC01力学性能 Rel/MPa 240 154 208 0.72
A80/% 46.5 31.5 38.9 0.58
钢水成分 C/% 0.06 0.004 0.043 0.55
从统计结果来看，抗拉强度波动值为 95 MPa，屈服强度波动值为 86 MPa，伸长率 A80 波动值为 15%； 从工序能力指数 Cpk 的结果看，抗拉强度工序能力指数尚可，屈服强度工序能力指数不充分，伸长率 A80 的工序能力指数不足。
表 4 卷取温度造成同工艺、同成分的两卷钢性能差异的数据
冶炼 钢种
判定 钢种
热卷号
卷取温度/℃
卷取温度 平均值/℃
冷卷号
RM（横 向）/MPa
Rel/MPa A80/%
备注
DD11 SPHC 1227CY1530
628~669
`
1Y13473
350
245
38.5
强度偏高
DD11 SPHC 1224BY3380
3.1 混浇造成化学成分不均匀
按含碳量不同，碳素钢可分为低碳钢（含碳量≤0.25%）、中碳钢（含碳量＞0.25%～0.60%）和高碳钢（含 碳量＞0.60%）【1】。目前唐钢 DC01 钢带使用的热轧原料（以下简称冷轧料）含碳量控制在低碳钢的范围内。
在连铸工序，高碳钢、中碳钢或超低碳钢（双零碳）等钢种和冷轧料混浇后，会造成冷轧料钢坯头中尾 化学成分不均匀，由 Fe-C 平衡体相对重量增加， 并与铁素体构成层片状珠光体，导致钢板的硬度和强度不断增加，塑性、韧性不断降低【2】；另外冷轧带钢 在退火过程中将发生回复、再结晶、晶粒长大 3 个不同的过程，这些过程在一个温度范围内进行，且需要保 持一定的时间。碳含量太低的钢带，使用 DC01 退火程序后，由于热点温度低、加热周期短，会出现再结晶、 晶粒长大过程不能充分完成的现象，导致产品的力学性能异常。
S/%
0.008 0.008 0.007
Als/%
0.044 0.043 0.039
备注
与超低碳 钢种连浇
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第八届（2011）中国钢铁年会论文集
3.2 热轧工艺的影响
唐钢 DC01 冷轧带钢采用公司内部的两条热轧生产线的原料，一条为薄板坯连铸连轧生产线（1810 线）， 一条为中薄板坯连铸连轧生产线（1700 线），其中 1810 线为短流程工艺，连铸采用意大利达涅利公司 FTSC 技术，铸坯厚度为 70～90 mm；1700 线为传统工艺，依靠国内自主集成实现对全线的技术支撑，铸坯厚度 为 150 mm。
3.2.1 不同工艺的对比分析 1810 线热轧工艺较 1700 线相比，存在以下特点：（1）连铸坯厚度薄，其凝固冷却速率远远大于传统的 厚板坯，二次枝晶间距大幅度减小；（2）薄板坯轧制板坯总压缩比小，但变形速率大于传统工艺，单道次变 形量更大，而道次变形量越大，再结晶进行得就越快，再结晶晶粒尺寸就越小；（3）钢材表现为强度高，屈 强比高，各向性能较均匀，适合生产高强度钢板[3]；这些特征会一定程度遗传到 DC01 冷轧钢带中。目前， 在罩退工序，1810 线和 1700 线冷轧料采用相同的退火工艺，该工艺在改善 1810 线混晶、晶粒尺寸小的特 征上效果不明显，导致最终产品的力学性能和 1700 线存在一定差距，统计产品的力学性能发现：强度平均 值高于 1700 线 4MPa 左右，伸长率 A80 低 4MPa 左右，这也是导致 DC01 冷轧钢带力学性能出现波动的因 素之一。 3.2.2 热轧卷取温度的影响 根据在传统工艺流程中的生产经验，总结出罩退工艺使用的冷轧料典型热轧工艺为“三高一低”，即高 的加热温度、开轧温度、终轧温度和低的卷取温度。其主要目的是在铸坯加热过程中尽量使 AlN 溶解于钢 的奥氏体基体中，在随后的轧制和冷却过程中尽可能抑制 ALN 析出，而在冷轧后的再结晶退火过程中再使 AlN 析出，促使晶粒择优取向，形成强的｛111｝结构【4】，以提高钢板的冲压性能。 热轧卷取温度高，AlN 会在卷取过程中析出，这些先析出的细小 AlN 在冷轧后的退火过程中，阻碍晶 粒的长大，形成细小的等轴晶粒，使屈服强度和抗拉强度升高。先析出的 AlN 对｛111｝织构的择优发展不 起作用[5]，影响钢板的冲压性能。分析研究中，选取两卷同成分卷取温度不同的两个钢卷进行对比试验，经 相同冷轧工艺，同一罩式炉退火后，最终产品力学性能差距较大，卷取温度高的钢卷屈强比明显低于卷取温 度低的钢卷，具体数据见表 4。
追溯同一罩式炉退火，最终产品力学性能差距较大的钢卷，发现连铸后各工序生产过程均正常，仅在连 铸工序存在混浇的现象，对产品头中尾取样，进行化学成分检测，结果显示化学成分相差较大，金相分析显 示，混浇部分存在再结晶不完全现象，典型代表数据见表 3。通过以上分析，确定由于混浇造成化学成分不 均匀，最终可导致钢卷通条力学性能波动。
以选取的样本数据为依据，分别绘制正态分布图，见图 1～图 3。
图 1 Rm（横向）的正态分布图
LB:270，UB:370，标准差（组内）：14.601，标准差（整体）：14.597
图 2 Rel 的正态分布图
UB:240，标准差（组内）：14.879，标准差（整体）：14.875
唐钢 DC01 冷轧带钢力学性能稳定性浅析
579~674
606
1Y04452
325
205
37.5
正常
另外，针对一卷力学性能异常的钢卷，追溯全过程生产工艺参数，发现只有热轧卷取温度出现异常，波
动较大，具体数据见表 5、图 4。由此可见，卷取前水冷控制不稳定，造成卷曲温度大幅波动，也会导致最 终 DC01 产品力学性能异常。
判定 钢种 SPHC
（1.Technical Centre of Tangshan Steel, Tangshan, 063009; 2.Tangshan Vocational College of Science and Technology,Tangshan, 063000）
Abstract In this paper, mechanical properties of DC01 cold rolling strip steel at Tang Steel as the object of study, starting from the unusual mechanical properties, using the analysis of chemical composition, microstructure, trace the key process parameters of the production process, targeted to carry out experiments etc. Detailed analysis factors about affecting the stability of the mechanical properties at the continuous casting, hot rolling, annealing, Reasoning, argumentation by the actual production data , develop appropriate management measures agAlNst the factors,the purpose is improving stability of mechanical properties. Key words mechanical properties, factor of effect, management measure