張亮亮
（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司板帶廠，山東 濟南 271104）
在軋鋼生產中，影響鋼板力學與化學性能的主要因素包括加熱溫度、開軋溫度、終軋溫度、冷卻速度及卷取溫度等，在這些影響因素的共同作用下，鋼板的力學性能、化學性能以及規格形態極易發生改變，進而影響成品鋼質量。因此，鋼鐵企業應及時分析總結影響鋼板性能的主要因素，并制訂切實可行的優化方案，最大限度地降低鋼板質量缺陷出現的概率。
以B1500HS高強度鋼板為例，當鋼板進入到精軋工序以后，精軋加熱溫度對鋼板內部的晶粒組織將產生嚴重影響，這些晶粒組織也稱之為奧氏體組織，在加熱過程中，一旦奧氏體組織的結構狀態發生改變，鋼板本身的物理力學性能也將隨之改變。例如，在對B1500HS高強度鋼板進行加熱處理后，將鋼板分別保溫0 min、4 min、8 min和12 min，然后利用電子萬能試驗機對鋼板進行單向拉伸實驗，從實驗結果可以看出，B1500HS高強度鋼板在不同的保溫時間段，所表現出來的抗拉強度值也明顯不同，隨著保溫時間的增加，鋼板的抗拉強度呈現出先升后降的趨勢。加熱溫度為830℃時，保溫時間為12 min的情況下，抗拉強度為1 425.02 Mpa。加熱溫度為870℃時，保溫時間為8 min的情況下，抗拉強度為1 615.02 MPa。加熱溫度為910℃時，保溫時間為4 min的情況下，抗拉強度為1 655.02 MPa。加熱溫度為950℃時，保溫時間為4 min的情況下，抗拉強度為1 625.07 MPa。由此可以看出，要想獲得最佳的抗拉強度，應合理控制鋼板的加熱時間，以減少加熱溫度對鋼板力學性能的不良影響[1]。
開軋溫度主要是指軋鋼生產第一道工序的軋制溫度，一般情況下，開軋溫度要低于加熱溫度，據現場生產數據表明，二者的差值介于50～100℃之間。以含磷高強IF鋼為例，在不同開軋溫度下，對鋼板內部組織結構造成的不良影響進行實驗分析，鋼板在經過退火工序后，內部組織結構也發生了改變，當開軋溫度為800℃和850℃時，α纖維組織密度較高，最大值停留在20°附近。開軋溫度為700℃時，α纖維組織密度最大值停留在30°附近，其組織形態均為立方體，這種結構形態對鋼板的深沖性能極為不利。但是，當開軋溫度為750℃時，α纖維組織密度最大值停留在55°附近，在這一區域，α纖維組織密度幾近消失。而從γ纖維組織結構密度看，開軋溫度為850℃時，密度較低，開軋溫度在750℃與800℃時，γ纖維組織結構密度較高，而開軋溫度700℃時，結構密度則略低于850℃開軋溫度時的密度。由此可以看出，鋼板α纖維組織密度與開軋溫度之間存在著正比關系，即開軋溫度降低，α纖維組織密度也隨之降低。而γ纖維組織結構密度則與開軋溫度之間存在著反比關系，即開軋溫度降低，γ纖維組織結構密度則隨之升高。因此，為了獲得深沖性能較好的鋼板，開軋溫度一般控制在750℃左右。
終軋溫度主要是指熱軋板在離開最后一道精軋工序時的溫度，現場實驗數據表明，終軋溫度對熱軋鋼板的顯微組織以及力學性能都將產生不利影響。以12Mn鋼為例，當終軋溫度從900℃降到780℃時，σb由470 MPa提升到510 MPa，σs由320 MPa提升到390 MPa，在這種情況下，鋼板的延伸率也隨之降低。18LT熱軋鏈條鋼本身的強度與終軋溫度之間也存在反比關系，如表1所示。
表1 不同終軋溫度下18LT熱軋鏈條鋼的強度值
通過對12Mn鋼和18LT熱軋鏈條鋼力學性能的分析可以看出，如果終軋溫度逐步升高，對這兩個鋼種的強度影響程度也將越來越小，這時，也能夠有效改善鋼板的沖壓成形性能，對提高成品鋼板質量起到積極的作用。因此，技術人員在實際生產當中，完全可以采用提高終軋溫度，或者對軋制鋼進行正火、淬火、回火與再結晶退火等處理方式，避免終軋溫度對鋼板性能產生的不利影響。
現場實驗數據表明，熱軋鋼板經過最后一道軋制工序后，鋼板本身冷卻速度的快慢與鋼板性能存在密切關系，以含碳量（質量分數）為0.15%、含錳量（質量分數）為0.8%的低碳錳鋼板為例，鋼板的強度與韌性都會隨著軋后冷卻速度的變化而發生改變。當冷卻速度在10℃/s以下，或者在40℃/s以上時，抗拉強度σb、屈服強度σs均與冷卻速度呈正比關系，即冷卻速度增加，強度值也隨之增加。當軋后冷卻速度介于10～40℃/s之間時，鋼板強度與冷卻速度的變化不存在關聯性。以12Cr2Mo1VR鋼為例，當軋后冷卻速度介于20～30℃/s之間時，鋼板中的不均勻碳化物經過正火加熱形成的奧氏體將重新融入到鋼板的奧氏體組織中，在這一冷卻速度區間，碳的擴散相比對高冷速時要充分得多，因此，Cr、Mo、V的碳化物形成速度較為平緩，進而延緩了貝氏體的轉變速度。在這種情況下，鋼板的力學性能較為優越。而當冷卻速度介于5～15℃/s之間時，鋼板中的碳擴散速度處于不均衡態勢，在這種情況下，鋼板內部組織的析出物將隨著冷卻速度的加快而出現長大的現象，繼而對鋼板的沖擊韌性產生不良影響。為了規避軋后冷卻速度對鋼板力學性能產生的不利影響，技術人員可以將鋼板經過正火處理后，以25～45℃/s的速度對其進行加速冷卻，然后再利用710～740℃的溫度對鋼板進行回火處理，這對改善成品鋼的力學性能都會起到關鍵性作用[2]。
卷取溫度主要是指熱軋鋼板到達卷取機時的溫度，通過現場實驗發現，卷取溫度對鋼板內部的奧氏體組織結構也會產生不利影響。以09MnNb鋼為例，當軋后冷卻速度介于21～28℃/s之間時，卷取溫度越高，鋼板的強度越低，當卷取溫度分別為690℃和560℃，冷卻速度分別為24℃/s和25℃/s時，鋼板的強度變化幅度較大，沖擊功ak值的提升速度也較為明顯。當冷卻速度介于9～13℃/s之間時，隨著卷取溫度的升高，鋼板強度則隨之下降。在空冷狀態下，冷卻速度為3℃/s時，隨著卷取溫度的升高，鋼板強度曲線也呈現出下降趨勢。卷取溫度達到850℃時，σs的值僅為400 MPa。在對卷取溫度這一影響因素進行分析時發現，卷取溫度的變化對鋼板內部的金相組織影響最大，當卷取溫度為690℃，冷卻速度為24℃/s時，鋼板內部的鐵素體晶粒粗大，形狀呈多邊形，而珠光體則呈現塊狀分布。當卷取溫度為560℃，冷卻速度為25℃/s時，鋼板內部則為粗狀的貝氏體組織結構。為了改善這一狀況，技術人員應當及時對軋后冷卻與卷取工藝參數進行調整與有效控制，進而在改善成品鋼質量的同時，能夠保證鋼板的內部組織結構保持相對穩定的狀態。
通過軋鋼工藝對鋼板性能影響因素的分析可以看出，影響鋼板力學性能與內部組織結構的因素多與每一道生產工序溫度參數有關。因此，鋼鐵企業應當對加熱溫度、開軋溫度、終軋溫度、冷卻速度、卷取溫度進行合理控制，使溫度范圍既能夠滿足軋鋼生產工藝需求，同時，也能夠最大限度地降低對鋼板性能的影響概率，進而使鋼板性能得到有效改善。
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