D0I:10.13374/1.issm100103.2008.10.0B 第30卷第10期 北京科技大学学报 Vol.30 No.10 2008年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0t.2008 控轧控冷工艺参数对B510L钢性能的影响 刘靖韩静涛 温志强 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要基于热轧轧机压MM模型建立了与某钢厂实际热轧生产线相一致的虚拟生产线，以B51OL钢为研究对象，分析了 不同加热温度、终轧温度和卷取温度下所能获得的铁素体晶粒尺寸及相应的力学性能，并在此基础上为该钢厂提出了生产 6.4mm厚B510L带钢的最佳工艺参数. 关键词B51OL钢：HSMM模型：温度；力学性能 分类号TG335.5 Influence of controlled rolling and controlled cooling parameters on the properties of B510L steel LIU Jing.HA N Jingtao,WEN Zhiqiang School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACT A suppositional hot rolling line which is accordant to the actual production line of a certain steel plant was established by using the HSMM model.The ferrite size and corresponding properties of B510L steel at different heat temperatures,finishing tem- peratures and coiling temperatures were analyzed.Based on the simulation results.the optimal process parameters were put forward for B510L strip steel of 6.4mm in thickness. KEY WORDS B510L steel:HSMM model:temperature:mechanical properties 热轧轧制模型HSMM是由北美钢铁协会 1某钢厂HSMM模型的建立 (AISI)、协同美国能源部(DOE)以及几家北美钢铁 公司共同资助开发的一个预报轧制时微观组织演变 1.1某钢厂虚拟热轧生产线的建立 及力学性能模型，借助于HSMM模型，用户能够建 根据某钢厂热轧车间现有的生产设备配置状 立自己的轧机配置并处理不同的钢种，如低碳钢、合 况，在HSMM中配置出相应的虚拟设备，并输入各 金钢、无间隙原子钢以及双相钢系列). 设备之间的间距和设备性能参数，包括加热炉、粗 HSMM软件可从多方面模拟各种力学和热力 轧、精轧、层流冷却和卷取，从而建立起与该厂的实 学过程，为了完全地实现预测，HSMM包含一个完 际生产线完全相同的虚拟生产线，此后的温度场计 全连接的模型，它允许用户模拟从再加热炉出口到 算和组织性能模拟都将在此虚拟生产线上进行 卷取机或冷床的工艺过程，其跟踪程序跟踪沿工件 1.2新钢种的建立 长度方向的头部、中部和尾部各点，微观组织模型 由于HSMM中内置的钢种成分、热物性参数 可计算亚动态再结晶，静态再结晶，奥氏体晶粒长 和物理模型都是基于国外钢种设定的，而B510L钢 大、碳化物析出、相变及铁素体晶粒，在计算由卷取 是某钢厂特有的钢钟，在成分、热物性参数和物理模 及冷床出来的成品最终温度后，该模型可确定最终 型上都与国外钢种有差别，因此必须根据实际情况 的力学性能如屈服强度和抗拉强度， 对HSMM进行调整.建立新钢种采用以下三个 收稿日期：2007-09-05修回日期.2007-11-20 作者简介：刘靖(l965-),女，副教授，博士，E-mail:liujing@mater,ustb.edu.cn
控轧控冷工艺参数对 B510L 钢性能的影响 刘 靖 韩静涛 温志强 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 摘 要 基于热轧轧机 HSMM 模型建立了与某钢厂实际热轧生产线相一致的虚拟生产线．以 B510L 钢为研究对象分析了 不同加热温度、终轧温度和卷取温度下所能获得的铁素体晶粒尺寸及相应的力学性能并在此基础上为该钢厂提出了生产 6∙4mm 厚 B510L 带钢的最佳工艺参数． 关键词 B510L 钢；HSMM 模型；温度；力学性能 分类号 TG335∙5 Influence of controlled rolling and controlled cooling parameters on the properties of B510L steel LIU JingHA N JingtaoW EN Zhiqiang School of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT A suppositional hot rolling line which is accordant to the actual production line of a certain steel plant was established by using the HSMM model．T he ferrite size and corresponding properties of B510L steel at different heat temperaturesfinishing temperatures and coiling temperatures were analyzed．Based on the simulation resultsthe optimal process parameters were put forward for B510L strip steel of 6∙4mm in thickness． KEY WORDS B510L steel；HSMM model；temperature；mechanical properties 收稿日期：2007-09-05 修回日期：2007-11-20 作者简介：刘 靖（1965—）女副教授博士E-mail：liujing＠mater．ustb．edu．cn 热轧轧制模型 HSMM 是由北美钢铁协会 （AISI）、协同美国能源部（DOE）以及几家北美钢铁 公司共同资助开发的一个预报轧制时微观组织演变 及力学性能模型．借助于 HSMM 模型用户能够建 立自己的轧机配置并处理不同的钢种如低碳钢、合 金钢、无间隙原子钢以及双相钢系列［1—2］． HSMM 软件可从多方面模拟各种力学和热力 学过程．为了完全地实现预测HSMM 包含一个完 全连接的模型它允许用户模拟从再加热炉出口到 卷取机或冷床的工艺过程其跟踪程序跟踪沿工件 长度方向的头部、中部和尾部各点．微观组织模型 可计算亚动态再结晶静态再结晶奥氏体晶粒长 大、碳化物析出、相变及铁素体晶粒．在计算由卷取 及冷床出来的成品最终温度后该模型可确定最终 的力学性能如屈服强度和抗拉强度． 1 某钢厂 HSMM 模型的建立 1∙1 某钢厂虚拟热轧生产线的建立 根据某钢厂热轧车间现有的生产设备配置状 况在 HSMM 中配置出相应的虚拟设备并输入各 设备之间的间距和设备性能参数包括加热炉、粗 轧、精轧、层流冷却和卷取从而建立起与该厂的实 际生产线完全相同的虚拟生产线．此后的温度场计 算和组织性能模拟都将在此虚拟生产线上进行． 1∙2 新钢种的建立 由于 HSMM 中内置的钢种成分、热物性参数 和物理模型都是基于国外钢种设定的而 B510L 钢 是某钢厂特有的钢钟在成分、热物性参数和物理模 型上都与国外钢种有差别因此必须根据实际情况 对 HSMM 进行调整．建立新钢种采用以下三个 第30卷 第10期 2008年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．10 Oct．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．10．003
第10期 刘靖等：控轧控冷工艺参数对B510L钢性能的影响 ,1123. 步骤 出模型、相变模型、组织一性能模型以及轧制力模 (l)创建钢种成分.在Grade Base Chemistry中 型，并利用实测数据对部分模型中的系数进行回归， 输入B510L钢的实际成分（见表1），完成新钢种成 其余模型的系数采用HSMM内含的HSLA Nb/ 分的创建. T50的值作为参考， (2)定义热物理性能参数.热物性参数主要包 2控轧控冷工艺参数对B510L带钢组织性 括热扩散率a、比热容Cp、导热系数入，密度P以及 热辐射系数，它们并不是常数，而是随材料的组织状 能的影响 态和温度变化的.本研究中的热物性参数取自热物 2.1加热温度对最终组织性能的影响 性实验3] 板坯在加热时，原始奥氏体晶粒大小、碳化物的 (3)模型的选择及对应系数的回归. 固溶程度都直接影响变形过程中的再结晶状态、变 表1B510L钢的化学成分（质量分数） 形后的奥氏体晶粒尺寸、碳化物的析出状态及相变 Table 1 Chemical composition of B510L steel % 后铁素体晶粒的大小.本文中由于设定层流冷却水 Si Mn P S Nb Al Ti 量、轧制制度不变，故加热温度的变化还会使终轧温 0.08960.231.220.0190.00420.0230.020.011 度和卷取温度产生变化，这些都会影响热轧钢板的 综合力学性能.终轧温度、卷取温度、铁素体晶粒尺 本模拟所采用的模型包括奥氏体演变模型、析 寸、力学性能随加热温度变化的关系曲线见图1. 900 (a) (b) 560 (c) 850t 6 520 800 14 750 一终轧温度 星 一屈服强度 70m 0卷取温度 480 ◆抗拉强度 10 腰 650 440 600 8 550 9- 400 1150 120012501300 1150 12001250 1300 1150 12001250 1300 加热温度/℃ 加热温度/℃ 加热温度/℃ 115 26.8 (d) 26.4 26.0 105 25.6 25.20 100 1150 120012501300 1150 12001250 1300 加热温度℃ 加热温度℃ 图1加热温度对最终组织性能的影响.(a)终轧/卷取温度；(b)铁素体晶粒尺寸；(c)屈服/抗拉强度；()延伸率：(c)析出强化 Fig.I Influence of heat temperature on the final structure and properties:(a)finishing temperature/coiling temperature:(b)ferrite size (c)yield strength/tensile strength:(d)elongation:(e)precipitation strength 板坯在1150℃以上加热时，屈服强度和抗拉强 ()所示)，这主要是由于加热温度的升高会使原始 度随加热温度升高而增大，尤其在1150~1300℃， 奥氏体晶粒粗大所造成，但其值都超过了25%，仍 实验钢的屈服强度和抗拉强度明显提高，这主要是 能达到标准要求，在控制轧制中主要利用的强化手 由于提高加热温度能够使Nb的碳氮化合物更多地 段是固溶强化、沉淀强化、晶界强化、亚晶强化和位 固溶到奥氏体中，在随后的轧制和冷却过程中有更 错强化，这些因素对钢的强度的影响可用Hl 多的Nb从基体中析出从而抑制相变过程中铁素体 Petch形式表示： 晶粒的聚集和长大，起到细晶强化作用（图1(b)所 g,=(n十△om十△a十△a)十K1D-1/ 示)[与].延伸率随加热温度的提高有所下降（图1 式中，o为铁素体的屈服强度，△o。为固溶强化的
步骤． （1） 创建钢种成分．在 Grade Base Chemistry 中 输入 B510L 钢的实际成分（见表1）完成新钢种成 分的创建． （2） 定义热物理性能参数．热物性参数主要包 括热扩散率 α、比热容 Cp、导热系数 λ、密度 ρ以及 热辐射系数它们并不是常数而是随材料的组织状 态和温度变化的．本研究中的热物性参数取自热物 性实验［3］． （3） 模型的选择及对应系数的回归． 表1 B510L 钢的化学成分（质量分数） Table1 Chemical composition of B510L steel ％ C Si Mn P S Nb Al Ti 0∙0896 0∙23 1∙22 0∙019 0∙0042 0∙023 0∙02 0∙011 本模拟所采用的模型包括奥氏体演变模型、析 出模型、相变模型、组织—性能模型以及轧制力模 型并利用实测数据对部分模型中的系数进行回归 其余模型的系数采用 HSMM 内含的 HSLA Nb／ Ti50的值作为参考． 2 控轧控冷工艺参数对 B510L 带钢组织性 能的影响 2∙1 加热温度对最终组织性能的影响 板坯在加热时原始奥氏体晶粒大小、碳化物的 固溶程度都直接影响变形过程中的再结晶状态、变 形后的奥氏体晶粒尺寸、碳化物的析出状态及相变 后铁素体晶粒的大小．本文中由于设定层流冷却水 量、轧制制度不变故加热温度的变化还会使终轧温 度和卷取温度产生变化这些都会影响热轧钢板的 综合力学性能．终轧温度、卷取温度、铁素体晶粒尺 寸、力学性能随加热温度变化的关系曲线见图1． 图1 加热温度对最终组织性能的影响．（a） 终轧／卷取温度；（b） 铁素体晶粒尺寸；（c） 屈服／抗拉强度；（d） 延伸率；（e） 析出强化 Fig．1 Influence of heat temperature on the final structure and properties：（a） finishing temperature／coiling temperature；（b） ferrite size； （c） yield strength／tensile strength；（d） elongation；（e） precipitation strength 板坯在1150℃以上加热时屈服强度和抗拉强 度随加热温度升高而增大尤其在1150～1300℃ 实验钢的屈服强度和抗拉强度明显提高．这主要是 由于提高加热温度能够使 Nb 的碳氮化合物更多地 固溶到奥氏体中在随后的轧制和冷却过程中有更 多的 Nb 从基体中析出从而抑制相变过程中铁素体 晶粒的聚集和长大起到细晶强化作用（图1（b）所 示） ［4—5］．延伸率随加热温度的提高有所下降（图1 （d）所示）这主要是由于加热温度的升高会使原始 奥氏体晶粒粗大所造成但其值都超过了25％仍 能达到标准要求．在控制轧制中主要利用的强化手 段是固溶强化、沉淀强化、晶界强化、亚晶强化和位 错强化．这些因素对钢的强度的影响可用 Hal-l Petch 形式表示： σs＝（σ0＋Δσm＋Δσt＋Δσv）＋ K1D —1／2． 式中σ0 为铁素体的屈服强度Δσm 为固溶强化的 第10期 刘 靖等： 控轧控冷工艺参数对 B510L 钢性能的影响 ·1123·
.1124 北京科技大学学报 第30卷 作用，△。为沉淀强化的作用，△。，为位错强化的作 分发挥合金元素Nb的强化作用，就得在提高加热 用，D为晶粒直径，K1为晶粒尺寸系数 温度的同时增大冷却水量，以降低卷取温度， 图1(e)表示析出强化作用随加热温度的变化 2.2终轧温度对最终组织性能的影响 情况，从图中可看出，随加热温度的提高，析出强化 在加热温度为1200℃，压下规程和层流冷却制 作用有所下降，这可能是因为加热温度的升高使得 度不变的情况下，考察终轧温度的改变对组织性能 终轧温度升高，而轧后冷却水量却没有增加，从而导 的影响，卷取温度、析出强化效果和力学性能随终 致了在冷床上Nb的析出量有所减少，可见，要想充 轧温度变化的关系曲线见图2. 800m 130m (a) (b) 750 125 650 600 到 15 110 550 100F 500 750800.850900950 925775825875925975 终轧温度/℃ 终轧温度/℃ 560F(c) 29 (d) 520F 28 肚 一屈服强度 。抗拉强度 27 26 400 25 360L 750800850900950 750800850900950 终轧温度/℃ 终轧温度/℃ 图2终轧温度对最终组织性能的影响.(a)卷取温度：(b)析出强化：(c)屈服/抗拉强度：(d)延伸率 Fig.2 Influence of finishing temperature on the final structure and properties:(a)coiling temperature:(b)precipitation strength:(e)yield strength/tensile strength:(d)elongation 在冷却水量，亦即层流冷却集管开启数量保持 大，于是出现了混晶组织，混晶组织的出现会使热轧 不变的情况下[3]，低的终轧温度必然导致低的卷取 板带的强度降低6].B510L钢的A3点温度为 温度，随终轧温度的降低卷取温度几乎呈直线下降 780℃[3]，由于变形造成Ar3升高，可使终轧提前进 (图2(a)所示) 入两相区，屈服强度降低比抗拉强度降低得快，是 终轧温度高于861.7℃时，屈服强度和抗拉强 因为晶粒细化对提高屈服强度的作用大于提高抗拉 度随着终轧温度的降低迅速增大，且屈服强度的增 强度的作用] 加比抗拉强度快，屈强比呈上升趋势，延伸率则呈下 从图2(b)可看出，终轧温度的降低对提高析出 降趋势，但仍能够达到24%的标准要求.这主要是 强化有明显作用，终轧温度从949.9℃降低到 由于随着终轧温度的降低，在形变奥氏体中形成较 759.8℃，析出强化作用增加了21.9MPa.这主要 多的形变带，增加了奥氏体向铁素体转变时铁素体 是因为，低温变形导致奥氏体变形储存能的增加，在 晶粒的形核位置和形核速率，从而细化铁素体晶粒， 随后的控制冷却过程中将促使大量细小的Nb(C、 提高了屈服强度和抗拉强度.但低于861.7℃终轧 N)弥散析出，从而起到析出强化作用[10] 时，屈服强度和抗拉强度反而出现了一定幅度的下 当B510L钢在高于932℃终轧温度时，若仍采 降；这是因为，当终轧温度降到有铁素体出现的两相 用原有的层流冷却控制方式和冷却水量，所得到的 区终轧时，动态变形条件下铁素体晶粒的变形程度 抗拉强度值低于510MPa,不能满足使用要求.因 不均匀，其中一部分在一定变形量的诱导下迅速长 此，在932℃以上终轧温度时，若冷却方式保持不
作用Δσt 为沉淀强化的作用Δσv 为位错强化的作 用D 为晶粒直径K1 为晶粒尺寸系数． 图1（e）表示析出强化作用随加热温度的变化 情况．从图中可看出随加热温度的提高析出强化 作用有所下降这可能是因为加热温度的升高使得 终轧温度升高而轧后冷却水量却没有增加从而导 致了在冷床上 Nb 的析出量有所减少．可见要想充 分发挥合金元素 Nb 的强化作用就得在提高加热 温度的同时增大冷却水量以降低卷取温度． 2∙2 终轧温度对最终组织性能的影响 在加热温度为1200℃压下规程和层流冷却制 度不变的情况下考察终轧温度的改变对组织性能 的影响．卷取温度、析出强化效果和力学性能随终 轧温度变化的关系曲线见图2． 图2 终轧温度对最终组织性能的影响．（a） 卷取温度；（b） 析出强化；（c） 屈服／抗拉强度；（d） 延伸率 Fig．2 Influence of finishing temperature on the final structure and properties：（a） coiling temperature；（b） precipitation strength；（c） yield strength／tensile strength；（d） elongation 在冷却水量亦即层流冷却集管开启数量保持 不变的情况下［3］低的终轧温度必然导致低的卷取 温度随终轧温度的降低卷取温度几乎呈直线下降 （图2（a）所示）． 终轧温度高于861∙7℃时屈服强度和抗拉强 度随着终轧温度的降低迅速增大且屈服强度的增 加比抗拉强度快屈强比呈上升趋势延伸率则呈下 降趋势但仍能够达到24％的标准要求．这主要是 由于随着终轧温度的降低在形变奥氏体中形成较 多的形变带增加了奥氏体向铁素体转变时铁素体 晶粒的形核位置和形核速率从而细化铁素体晶粒 提高了屈服强度和抗拉强度．但低于861∙7℃终轧 时屈服强度和抗拉强度反而出现了一定幅度的下 降；这是因为当终轧温度降到有铁素体出现的两相 区终轧时动态变形条件下铁素体晶粒的变形程度 不均匀其中一部分在一定变形量的诱导下迅速长 大于是出现了混晶组织混晶组织的出现会使热轧 板带的强度降低［6］．B510L 钢的 Ar3 点温度为 780℃［3］由于变形造成 Ar3 升高可使终轧提前进 入两相区．屈服强度降低比抗拉强度降低得快是 因为晶粒细化对提高屈服强度的作用大于提高抗拉 强度的作用［7—8］． 从图2（b）可看出终轧温度的降低对提高析出 强化有明显作用终轧温 度 从 949∙9℃ 降 低 到 759∙8℃析出强化作用增加了21∙9MPa．这主要 是因为低温变形导致奥氏体变形储存能的增加在 随后的控制冷却过程中将促使大量细小的 Nb（C、 N）弥散析出从而起到析出强化作用［9—10］． 当 B510L 钢在高于932℃终轧温度时若仍采 用原有的层流冷却控制方式和冷却水量所得到的 抗拉强度值低于510MPa不能满足使用要求．因 此在932℃以上终轧温度时若冷却方式保持不 ·1124· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第10期 刘靖等：控轧控冷工艺参数对B510L钢性能的影响 ,1125. 变，即仍采用后段冷却方式，则必须加大层流冷却水 规程不变的情况下，考察卷取温度的改变对最终力 量，即增加冷却集管的开启数量，来降低卷取温度， 学性能的影响.B510L钢的铁素体晶粒尺寸、析出 保证获得510MPa以上的抗拉强度 强化作用和最终力学性能随卷取温度变化的关系曲 2.3卷取温度对最终组织性能的影响 线如图3所示， 在加热温度1200℃、终轧温度866.8℃和压下 560F(a)a6 29 (b) 540 520 500 28 ◆屈服强度 。抗拉强度 27 蒙40 420 400 26 380 360 340 400450500550600650700750 25l 400450500550600650700750 卷取温度℃ 卷取温度℃ 114 (c) (d) 24 112 110 106 12 104 102 100F 4400450500550600650700750 98 400450500550600650700750 卷取温度℃ 卷取温度℃ 图3卷取温度对最终组织性能的影响.(a)屈服/抗拉强度；(b)延伸率；(c)铁素体晶粒尺寸；()析出强化 Fig.3 Influence of coiling temperature on the final structure and properties:(a)yield strength/tensile strength:(b)elongation:(c)ferrite size: (d)precipitation strength 卷取温度对带钢的性能影响很大，过高的卷取 取温度为438℃时，铁素体晶粒细化到极值5.6m, 温度，会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗晶 同时屈服强度和抗拉强度达到最大，分别为 组织及碳化物的积聚，导致力学性能变坏，以及产生 475.3MPa和561.9MPa,且延伸率不低于25%，仍 坚硬的氧化铁皮，但卷取温度过低，一方面使卷取 达到标准要求，但是当卷取温度降到438℃以下 困难，且有残余应力存在，容易松卷，影响成品钢卷 时，随卷取温度的继续降低，铁素体晶粒尺寸反而有 的质量；另一方面，卷取后也没有足够的温度使过饱 所增大，力学性能稍有下降.因此，并不能一味地通 和的碳氨化合物析出，影响轧材性能，因此，准确控 过降低卷取温度来获得高强度的B510L带钢，当卷 制带钢的卷取温度具有重要的意义， 取温度低于438℃时，再降低卷取温度对提高强度 从图3可看出，在438℃以上进行卷取时，随着 没有明显作用. 卷取温度的降低，铁素体晶粒尺寸急剧减小，屈服强 在438℃以上进行卷取时，最终的抗拉强度低 度和抗拉强度明显升高，屈强比呈升高趋势，这是 于510MPa,不能满足使用要求.因此，生产中，卷取 因为，在终轧温度和轧后运行速度相同的情况下，卷 温度应控制在438℃以下，以保证达到B510L钢所 取温度的降低意味着冷却速度的增加，高的冷速增 要求的力学性能指标. 加了相变前的过冷度，使奥氏体到铁素体相变温度 降低，抑制了相变铁素体的长大，从而得到细小的铁 3结论 素体组织.同时，低卷取温度提高了析出强化效果 (1)提高加热温度，可使更多Nb的碳氨化物固 (图3(d)所示)，大量沉淀物弥散析出增加了沉淀强 溶到奥氏体基体中，由于固溶强化和细晶强化的作 化的比例，从而使得强度提高，塑韧性有所下降，卷 用，而使基体的屈服强度和抗拉强度得到提高，但
变即仍采用后段冷却方式则必须加大层流冷却水 量即增加冷却集管的开启数量来降低卷取温度 保证获得510MPa 以上的抗拉强度． 2∙3 卷取温度对最终组织性能的影响 在加热温度1200℃、终轧温度866∙8℃和压下 规程不变的情况下考察卷取温度的改变对最终力 学性能的影响．B510L 钢的铁素体晶粒尺寸、析出 强化作用和最终力学性能随卷取温度变化的关系曲 线如图3所示． 图3 卷取温度对最终组织性能的影响．（a） 屈服／抗拉强度；（b） 延伸率；（c） 铁素体晶粒尺寸；（d） 析出强化 Fig．3 Influence of coiling temperature on the final structure and properties：（a） yield strength／tensile strength；（b） elongation；（c） ferrite size； （d） precipitation strength 卷取温度对带钢的性能影响很大．过高的卷取 温度会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗晶 组织及碳化物的积聚导致力学性能变坏以及产生 坚硬的氧化铁皮．但卷取温度过低一方面使卷取 困难且有残余应力存在容易松卷影响成品钢卷 的质量；另一方面卷取后也没有足够的温度使过饱 和的碳氮化合物析出影响轧材性能．因此准确控 制带钢的卷取温度具有重要的意义． 从图3可看出在438℃以上进行卷取时随着 卷取温度的降低铁素体晶粒尺寸急剧减小屈服强 度和抗拉强度明显升高屈强比呈升高趋势．这是 因为在终轧温度和轧后运行速度相同的情况下卷 取温度的降低意味着冷却速度的增加高的冷速增 加了相变前的过冷度使奥氏体到铁素体相变温度 降低抑制了相变铁素体的长大从而得到细小的铁 素体组织．同时低卷取温度提高了析出强化效果 （图3（d）所示）大量沉淀物弥散析出增加了沉淀强 化的比例从而使得强度提高塑韧性有所下降．卷 取温度为438℃时铁素体晶粒细化到极值5∙6μm 同时 屈 服 强 度 和 抗 拉 强 度 达 到 最 大分 别 为 475∙3MPa和561∙9MPa且延伸率不低于25％仍 达到标准要求．但是当卷取温度降到438℃以下 时随卷取温度的继续降低铁素体晶粒尺寸反而有 所增大力学性能稍有下降．因此并不能一味地通 过降低卷取温度来获得高强度的 B510L 带钢当卷 取温度低于438℃时再降低卷取温度对提高强度 没有明显作用． 在438℃以上进行卷取时最终的抗拉强度低 于510MPa不能满足使用要求．因此生产中卷取 温度应控制在438℃以下以保证达到 B510L 钢所 要求的力学性能指标． 3 结论 （1） 提高加热温度可使更多 Nb 的碳氮化物固 溶到奥氏体基体中由于固溶强化和细晶强化的作 用而使基体的屈服强度和抗拉强度得到提高．但 第10期 刘 靖等： 控轧控冷工艺参数对 B510L 钢性能的影响 ·1125·
.1126 北京科技大学学报 第30卷 加热温度升高，也会造成原始奥氏体晶粒的粗大，从 北京科技大学，2007) 而影响塑性指标， [4]Wang Y M.Li M Y.Wei G.Controlled Rolling and Controlled (2)终轧温度高于861.7℃时，屈服强度和抗 Cooling for Steel.Beijing:Metallurgical Industry Press.1995 (王有铭，李曼云，韦光。钢材的控制轧制和控制冷却。北京： 拉强度随着终轧温度的降低迅速增大，且屈服强度 冶金工业出版社，1995) 的增加比抗拉强度快，屈强比呈上升趋势，延伸率则 [5]Wang Z D.Development of HQ685 High Strength Plate by 呈下降趋势.终轧温度低于861.7℃时，由于板材 Means of Thermomechanical Treatment Dissertation ] 处于两相区而造成屈服强度和抗拉强度出现了一定 Shenyang:Northeast University,1998 (王昭东.应用形变热处理原理开发HQ685高强度钢板[学位 幅度的下降. 论文]沈阳：东北大学，1998) (3)在438℃以上进行卷取时，随着卷取温度 [6]Zhang K H.Chang J.Li J.Study of hot rolling temperature pa- 的降低，铁素体晶粒尺寸急剧减小，屈服强度和抗拉 rameters for micro-carbon steel in laboratory.Iron Steel Vanadi- 强度以及延伸率明显升高，屈强比呈升高趋势 um Titanium,2002,23(1):12 (4)通过模拟结果可确定某厂在压下规程保持 (张开华，常军，李军。微碳钢热轧温度参数的实验室研究 不变的情况下，实际生产厚度为6.4mm的B510L 钢铁钒钛，2002,23(1)：12) 带钢的最佳工艺制度为：加热温度1230~1260℃； [7]Chen J.Research on Cooling Process after Rolling of Hot-rolling Narrow Strip [Dissertation].Beijing:University of Science and 终轧温度840~880℃；卷取温度（后段冷却）418~ Technology Beijing.2007 467℃，或卷取温度（前段冷却）470~530℃. (陈娟·热轧窄带钢轧后冷却研究[学位论文]·北京：北京科 技大学，2006：38) 参考文献 [8]Wan Z X.Controlled Rolling and Controlled Cooling-Beijing: [1]Yu W H,Liu J.Han J T.Hot strip mill model HSMM.Henan Metallurgical Industry Press,1988 Metall,.2005,13(3):3 (王占学，控制轧制与控制冷却.北京：冶金工业出版社， (余万华，刘靖，韩静涛.热轧轧机模型HSMM.河南冶金， 1988) 2005,13(3):3) [9]Yang C M,Peng J.Influences of finishing temperature and cool- [2]Yu W H.Han JT,Zhang Z P.et al.Application of HS MM soft- ing after rolling on properties of Nb-V micro alloy steel.Met ware to predict the microstructure and properties of V alloyed Form,2000,18(3):12 steel.Steel Rolling.2005.22(6):39 (杨春楣，彭建，终轧温度和轧后冷却对Nb一V微合金钢性能 (余万华，韩静涛，张中平，等.利用HSMM软件预报钒微合 的影响.金属成形工艺，2000,18(3)：12) 金钢的组织性能.轧钢，2005,22(6)：39) [10]Sun CS.Li W Q.Influences of technological parameters of con- [3]WenZ Q.Structure-Properties Prediction of B510L Hot Rolled trolled rolling and controlled cooling on mechanical properties of Strip [Dissertation].Beijing:University of Science and Technol- low carbon Mn-Nb-Cu-RE steels.Iron Steel,1994.29(2):52 ogy Beijing.2007 (孙传水，李文卿.控轧控冷工艺对低碳MmNh-CuRE钢力 (温志强.B510L热轧带钢组织性能预报[学位论文】北京： 学性能的影响.钢铁，1994,29(2)：52)
加热温度升高也会造成原始奥氏体晶粒的粗大从 而影响塑性指标． （2） 终轧温度高于861∙7℃时屈服强度和抗 拉强度随着终轧温度的降低迅速增大且屈服强度 的增加比抗拉强度快屈强比呈上升趋势延伸率则 呈下降趋势．终轧温度低于861∙7℃时由于板材 处于两相区而造成屈服强度和抗拉强度出现了一定 幅度的下降． （3） 在438℃以上进行卷取时随着卷取温度 的降低铁素体晶粒尺寸急剧减小屈服强度和抗拉 强度以及延伸率明显升高屈强比呈升高趋势． （4） 通过模拟结果可确定某厂在压下规程保持 不变的情况下实际生产厚度为6∙4mm 的 B510L 带钢的最佳工艺制度为：加热温度1230～1260℃； 终轧温度840～880℃；卷取温度（后段冷却）418～ 467℃或卷取温度（前段冷却）470～530℃． 参 考 文 献 ［1］ Yu W HLiu JHan J T．Hot strip mill model HSMM．Henan Metall200513（3）：3 （余万华刘靖韩静涛．热轧轧机模型 HSMM．河南冶金 200513（3）：3） ［2］ Yu W HHan J TZhang Z Pet al．Application of HSMM software to predict the microstructure and properties of V alloyed steel．Steel Rolling200522（6）：39 （余万华韩静涛张中平等．利用 HSMM 软件预报钒微合 金钢的组织性能．轧钢200522（6）：39） ［3］ Wen Z Q．Structure-Properties Prediction of B510L Hot Rolled Strip ［Dissertation］．Beijing：University of Science and Technology Beijing2007 （温志强．B510L 热轧带钢组织性能预报 ［学位论文 ］．北京： 北京科技大学2007） ［4］ Wang Y MLi M YWei G．Controlled Rolling and Controlled Cooling for Steel．Beijing：Metallurgical Industry Press1995 （王有铭李曼云韦光．钢材的控制轧制和控制冷却．北京： 冶金工业出版社1995） ［5］ Wang Z D． Development of HQ685 High Strength Plate by Means of Thermomechanical T reatment ［ Dissertation ］． Shenyang：Northeast University1998 （王昭东．应用形变热处理原理开发 HQ685高强度钢板［学位 论文］．沈阳：东北大学1998） ［6］ Zhang K HChang JLi J．Study of hot rolling temperature parameters for micro-carbon steel in laboratory．Iron Steel V anadium Titanium200223（1）：12 （张开华常军李军．微碳钢热轧温度参数的实验室研究． 钢铁钒钛200223（1）：12） ［7］ Chen J．Research on Cooling Process after Rolling of Hot-rolling Narrow Strip ［Dissertation］．Beijing：University of Science and Technology Beijing2007 （陈娟．热轧窄带钢轧后冷却研究 ［学位论文］．北京：北京科 技大学2006：38） ［8］ Wan Z X．Controlled Rolling and Controlled Cooling．Beijing： Metallurgical Industry Press1988 （王占学．控制轧制与控制冷却．北京：冶金工业出版社 1988） ［9］ Yang C MPeng J．Influences of finishing temperature and cooling after rolling on properties of Nb-V micro-alloy steel． Met Form200018（3）：12 （杨春楣彭建．终轧温度和轧后冷却对 Nb—V 微合金钢性能 的影响．金属成形工艺200018（3）：12） ［10］ Sun C SLi W Q．Influences of technological parameters of controlled rolling and controlled cooling on mechanical properties of low carbon Mn-Nb-Cu-RE steels．Iron Steel199429（2）：52 （孙传水李文卿．控轧控冷工艺对低碳 Mn-Nb-Cu-RE 钢力 学性能的影响．钢铁199429（2）：52） ·1126· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷