1、文章編號 :100622777 (2002) 0420004204馬鋼熱軋 H 型鋼產品質量的統計分析李忠義 ,陳霞 ,蒲玉梅(馬鞍山鋼鐵股份有限公司 ,安徽 馬鞍山 243000)摘要 :統計并分析了馬鋼股份公司 1998 年 9 月至 1999 年 9 月熱軋 H 型鋼試生產期間的有關數據 ,結果表明 ,馬鋼產 Q235B 和 Q345B 熱軋 H 型鋼在化學成分 、機構性能 、外形尺寸和表面質量等方面都表現優異 ,完全滿足或優于相關國家標準的要求 。雖然高強韌性和特殊用途 H 型鋼產品的數量一直在增長 ,但 H 型鋼的生產和 應用目前仍以 Q345B 和 Q235B 為主要的品種 ,對于

2、 H 型鋼產品的開發 、生產 、銷售和應用有參考價值 。關鍵詞 :H 型鋼 ;產品質量 ;統計 ;分析中圖分類號 :TG142 . 1 + 2文獻標識碼 :AStatistical Analysis of the Product Quality of Hot Rolling H2Bea m Produced by Ma2steelL I Zhong2yi ,CHEN Xia ,PU Yu2mei(Maanshan Iron and Steel Co . ,Ltd. Anhui Maanshan 243000 ,China)Abstract : Data on hot rolling H2bea

3、m produced by Ma2steel from 9/ 1998 to 9/ 1999 are analyzed. The statistical result shows thatthe quality of grade Q235B and Q345B H2beam is excellent ,composition ,mechanioai properties ,size tolerance and surface quality meet the re2quirement of national standard very well . Now main products of h

4、ot rolling H2beam are grade Q235B and Q345B although the products of high tenacity are increasing. So this paper is worth reference while developing ,producing ,selling and applying hot rolling H2beam.Key Words :H section ;product guality ; statistics ;analysis鋼產的這兩類型 鋼 在 化 學 成 分 、力 學 性 能 、外 形 尺寸 、表

5、面質量等方面都表現優異 ,完全滿足或優于相 關國家標準的要求 。1998 年投產以來 ,馬鋼股份公司在 H 型鋼新產 品的開發 、新技術的應用和產品質量控制方面已經 取得突出的進步 。品種和質量較試生產期間更加的 豐富和 優 秀 。先 后 開 發 生 產 了 海 洋 石 油 平 臺 用 H 型鋼 、鐵道車輛用 H 型鋼和耐候 、耐火 H 型鋼等 ,并 可以按照國標 、美國標準和英國標準組織生產 。但因 H 型鋼的生產和 應 用 目 前 仍 以 Q345B 和 Q235B 為主要的品種 ,所以本文對 H 型鋼產品的開發 、生 產 、銷售和應用有參考價值 。1概述熱軋 H 型鋼是一種經濟斷面型材

6、,具有優良的 力學性能和優越的使用性能 ,是建造鋼結構的主要 材料 。馬鞍山鋼鐵股份有限公司 ( 馬鋼) 熱軋 H 型 鋼生產線采用了近終形異形坯連鑄 、UR1 - E - UR2 串 列往復軋制等多項先進技術 ,為馬鋼開發高質量的 熱軋 H 型鋼產品創造了良好的條件 。根據 1998 年 9 月至 1999 年 9 月馬鋼熱軋 H 型 鋼試生產期間的生產數據 ( 逐批檢驗) ,以鋼種為分類選取 Q235B 和 Q345B 的 H 型鋼對力學性能 、化學成分和外形尺寸等進行統計和分析 。結論表明 : 馬 收稿日期 :2002205227作者簡介 :李忠義 (19742) ,男 ,工程師 ,安徽

7、馬鞍山人 ,從事控制軋制和控制冷卻工藝技術研究工作 。·13 ·第 22 卷第 4 期李忠義等 :馬鋼熱軋 H 型鋼產品質量的統計分析的峰度 ,那么有可能在一次生產中可以同時滿足多種相近的標準要求 ,這將非常有助于生產組織 、開拓 和適應市場需要 。212 力學性能力學性能的主要指標包括屈服強度 、抗拉強度 、 延伸率和沖擊值 。沖擊值試驗中 ,按標準 GB700 - 88和 GB/ T1591 - 94 的規定 ,對厚度不小于 12 mm 和厚度 6 mm 至小于 12 mm 的型鋼分別采用 10 mm ×10 mm ×55 mm 和 5 mm 

8、15;10 mm ×55 mm 試樣 ,將由兩種 沖擊試樣所得的沖擊值分開統計 。統計結果見表 2 。Q235B 和 Q345B 的樣本數分別是 622 和 189 。2主要技術參數的統計結果211化學成分馬鋼產 Q235B 和 Q345B 熱軋 H 型鋼化學成分 統計結果見表 1 。Q235B 和 Q345B 的樣本數分別是 555 和 177 。 工序能力指數考慮到分布中心與標準允許上下限中心偏離的情況 。統計結 果 表 明 , 各 化 學 成 分 大 致 呈 正 態 分 布 。 若能在此基礎上進一步加強對化學成分的控制 ,特別是對碳元素的控制 ,使之具有更小的標準差 、更大表

9、1化學成分統計結果項目鋼種CSiMnPS均值 , %Q235B0. 15120 . 19470 . 46090 . 02150 . 0209Q345B0. 16690 . 36731 . 34800 . 02545. 92 E2034. 39 E2030 . 2540 . 02354 . 41 E2035 . 27 E2030 . 446標準差 , %Q235B0. 02090 . 03500 . 0545Q345B0. 01730 . 04650 . 0754偏度Q235B0 . 5320. 1761 . 043Q345B- 0 . 124- 0 . 478- 0 . 2300 . 2200

10、 . 615峰度Q235B Q345B Q235B Q345BQ235B0 . 2240 . 2800 . 8590 . 6490 . 120 . 200 . 20- 0 . 3280. 0711. 0241. 3390 . 300 . 553 . 033- 0 . 4590 . 9821 . 1180 . 300 . 701 . 001 . 600 . 0730 . 2011 . 3231 . 1140 . 0450 . 0100 . 2440 . 2001 . 8151 . 0570 . 0450 . 040工序能力指數國家標準Q345B表 2力學性能統計結果AkV ,JsMPabMPa5

11、%項 目鋼種5 mm ×10 mm ×55 mm10 mm ×10 mm ×55 mm均值Q235B303. 46434 . 6335. 8467 . 04151 . 00Q345B387. 83541 . 6732. 8166. 0134 . 0標準差Q235B24 . 5721. 663 . 087. 9733 . 31Q345B22 . 1323. 532 . 107. 0225 . 16偏度Q235B0 . 3310. 892- 1 . 2320 . 578- 0 . 801Q345B0 . 149- 0 . 036- 0 . 8180 . 45

12、527340 . 832峰度Q235B Q345B Q235BQ345B0 . 8460 . 2292253253. 1220. 2953755004706302. 4532. 4612621國家標準從統計數據可見 ,力學性能的各項指標如屈服強度 、抗拉強度 、延伸率和常溫沖擊 ,都完全符合 ,甚·14 ·江 西冶 金2002 年 8 月至大幅度優于國家標準 GB700288 、GB/ T1591 - 94 和GB/ T11263 - 1998 的要求 。和化學成分的分布情形 一樣 ,偏度值比較合適 ,峰度值較低 ,與正態分布相 比較 ,分布的離散程度略大 。213 外形尺

13、寸馬鋼產 Q235B 和 Q345B 熱軋 H 型鋼外形尺寸 偏差統計結果見表 3 。尺寸 控 制 比 較 好 , 偏 差 很 小 , 完 全 符 合 GB/T11263 - 1998 的公差要求 。214金相組織及晶粒尺寸馬鋼 Q235B 和 Q345B 熱軋 H 型鋼的金相組織均 為鐵素體 + 珠光體 ,晶粒度為 810 級 ,細小均勻 。215H 型鋼力學性能與翼緣厚度的關系按翼緣厚度分類統計分析 ,結果見表 4 。強度 、 沖擊功與翼緣厚度的關系見圖 1 、圖 2 和圖 3 。表 3外形尺寸偏差統計結果 ,mm型鋼 規 格樣本數 ,個均值標準差標準允許偏差高度 H 偏差H < 4

14、00H 400 < 600B 100 < 200B 200t 1 < 16t 2 < 16t 2 16 < 251326987117204153510 . 7662 . 0410 . 3120 . 156- 0 . 0451- 0 . 226- 0 . 3390 . 92881 . 27171 . 09131 . 52160 . 32750 . 36340. 440±2 . 0±3 . 0±2 . 5±3 . 0±0 . 7±1 . 0±1 . 5寬度 B 偏差厚度 t 1 偏差厚度 t 2 偏

15、差表 4按翼緣厚度分類的力學性能s ,MPa 均值b ,MPa 均值5 , % 均值 Akv ,J 均值樣本數厚度mmQ345BQ235BQ345BQ235BQ345BQ235BQ345BQ235BQ345BQ235B81214161820242843939139037037336836435232330729829129128527926758054153852053352851553745343943043142942342041832 . 033 . 532 . 834 . 032 . 732 . 232 . 730 . 936. 236. 136. 536. 435. 435. 935

16、. 635. 1/138 . 9/ 93145 . 6/ 131151 . 8/ 40134 . 8/ 43134 . 1/ 76130 . 1/ 29115 . 9/ 19/165 . 7/ 475171 . 6/ 652168 . 3/ 232162 . 8/ 244158 . 9/ 181140 . 6/ 103122. 7/ 4929100148594482351917559980033627821714665注 : Akv - 常溫沖擊功 ; 該欄數據取自投產至 2000 年 , 沖擊功/ 樣本數 。圖 1 屈服 、抗拉強度與翼緣厚度的關系- Q345B 屈服 ; - Q235B 屈

17、服 ; - Q345B 抗拉 ; ×- Q235B 抗拉圖 2延伸率與翼緣厚度的關系- Q345B 延伸率 ; - Q235B 延伸率·15 ·第 22 卷第 4 期李忠義等 :馬鋼熱軋 H 型鋼產品質量的統計分析由表 4 和圖 13 可以看出 ,在坯料斷面尺寸一定的前提下 ,產品的平均強度 、延伸率和常溫沖擊功 隨著翼緣厚度的增加呈下降趨勢 。對于大規格 、厚 翼緣的 H 型鋼 ,在軋制時有必要考慮到翼緣厚度的 增加所伴隨產生的性能方面的損失 ,通過調整化學成分 、微合金化或采取控制軋制等方式改善大規格 、 厚翼緣 H 型鋼的性能 。若要開發超厚 H 型鋼 ,控

18、制 冷卻設備是必不可少的 。就總體而言 ,在現有規格 范圍內 ,產品的強度 、塑性和韌性指標較國家標準規 定值均有較大富余量 。輕微的由型鋼腰腿接合部的低谷向兩側翼緣邊緣爬高的趨勢 。初步分析認為 H 型鋼不同部位力學性 能的差異與軋制過程中不同部位的變形方式和軋后 冷卻速率有關 。應用控制冷卻技術可以使 H 型鋼 截面性能的均勻性得到進一步改善 。表 5翼緣和板力學性能的差異s ,MPab ,MPa5 , %規格 ,mm部位H300 ×300翼緣腹板2803284817. 1425450255 . 93732- 5+ 、-%差值H400 ×200翼緣腹板285436363

19、4845732+ 、-%6321- 4差值22. 14 . 8H600 ×200翼緣腹板+ 、-28144333363489308246- 3差值%29. 110 . 44 H 型鋼力學性能和化學成分間關系的逐步回歸分析力學性能和化學成分 、規格等多種因素之間的 關系的研究會給軋制工藝的改進提供更多的參考信 息 。Q235B 和 Q345B 系碳素鋼有相同或相近的冶煉 和軋制工藝條件 ,都基于固熔強化機制 ,對化學成分 和力學性能間關系進行回歸分析是可行的 。由不同的異形坯軋制的成品因軋制壓縮比差異 而不能處于相同的比較基準 ,因此據依照原料規格 分開統計 。自變量包括成分 、型鋼翼

20、緣厚度等 ;因變 量暫僅選取抗拉強度 TENSIL E ( 其余的可采用同樣 的方法) 。分析采用逐步回歸方法 ,變量剔除和入選的信度水平為 0 . 05 。回歸方程見表 6 。圖 3 常溫沖擊功與翼緣厚度的關系- Q345B 常溫沖擊功 ; - Q235B 常溫沖擊功3H 型鋼力學性能在橫截面上的分布H 型鋼的材料性能在其截面上的分布一般是不均勻的 。檢驗結果表明 馬 鋼 產 Q235B 和 Q345B 熱軋 H 型鋼腹板的屈服強度 、抗拉強度和屈強比的數 值都相應地高于翼緣部分的數據值 。而且隨著腹板 與翼緣厚度差的增加 ,這種差別增加 。進口產品存 在相同的現象 。部分規格的力學性能平均

21、值可以粗略地表明腹板和翼緣間的差異 ,見表 5 。H 型鋼截面腹板部分各處性能無明顯差異 。僅 翼緣部分或者顯示出極微小的鋸齒狀波動 ,或者有表 6 化學成分與抗拉強度關系的回歸方程H坯料規格 ,mm回歸方程 ,MPa相關系數1500 ×300 ×120750 ×450 ×120TENSIL E = 301. 2933 + 75 . 785 + Mn + 420 . 942 ×C+ 150 . 23TENSIL E = 295. 177 + 111 . 82 ×Mn + 551 . 721 ×C×Si + 504

22、. 322×P0 . 86420 . 863注 :為該元素以 wt %表示的含量 。(下轉第 30 頁)·30 ·江 西冶 金2002 年 8 月01999995 ;Ni 的收率 YB 為 0199 。分離系數 Cr ( ) / Ni 隨 Ni 純度的提高而發 生 變 化 ,取萃取段平均分離系數 Cr ( ) / Ni為 80 ;洗滌段平 均分離系數 Cr ( ) / Ni為 500 。根據串級萃取理論計算可得 :見表 3 。很大 ,因而 P507是硫酸鎳提純的一個良好的萃取劑 。表 4 產品質量及收率編號Ni 含量 , %總 Cr 量 , %Ni 的收率 , %

23、NiSO - 13. 2 ×10 - 42. 5 ×10 - 41. 8 ×10 - 421. 298 . 154NiSO4 - 2NiSO4 - 321. 621. 398 . 4898 . 263 串級實驗及結果有機相為 1. 0 M 的 P507 ( 煤油稀釋) , 皂化劑為8 . 0 M 的 NaOH ,皂化度為 30 %35 % ,以一定濃度 的 H2 SO4 作為洗酸和反酸 ,料液體積為 30 mL/ 次 ,按照以上設計的工藝參數進行串級 ,經過兩個排級比 的試驗 ,萃取體系基本上達到了平衡 。連續收集第 二個串級工藝中 10 個水相出口溶液 ,合并為一個大 樣 ,經蒸發結晶 ,得 NiSO4 ·6 H2O 晶體 。鎳含量用容 量法測量 ,總鉻含量用原子吸收法測定 。收率為硫酸鎳產品及母液中 Ni 的含量與料液中 Ni 的含量的 比值 ,結果見表 4 。從表 4 可以看出 ,串級試驗結果達到或超過理 論計算所設立的分離指標 ,鎳鉻分離效果明顯 。(2) 通過對分離系數的研究 ,發現在產品的純化過程中 ,萃取劑對某些雜質的分離系數不是常數 ,而 是隨著產品純度的變化而發生改變的 ,在計算工藝參數時須考慮這個因素 。(3) 鎳鉻的分離工藝完全符合串級萃取理論數 學模型 ,若生產過程中料液組分發生變化 ,可