45钢断面收缩率初探.pdf

年月 玩 钢铁研究第期总第期 钢断面收缩率初探 喻淑仁 武汉钢铁学院邮编 摘要 通过回归分析研究了涟钢总厂钢化学成分对断面收缩率的影响 以正交试验确 定了该钢的最佳内控成分 关键词断面收缩率化学成分 回归分析正交试验 衣 脚 招皿 碑司 论块 初 书 吧 而拌 钾 加 司 介 骊 衅 前言 钢是一种用途 很广的优质碳素结构 钢 按照国家标准一 钢的化 学成分与机械性能纳入表 表 表化学成分 簇 表 屈服点 芬 机机强度 机械性能 延伸率断面收缩率 涟钢总厂的钢主要 由第二炼钢厂的 吨 电弧炉 冶炼 下注成时钢锭 近几 年采 用含碳量 为的复合保护渣 浇 注 直径大于的圆钢是直接用钢锭 由第五轧钢厂的 轧机一火轧制成材 供 机械性能检验的拉伸试祥 按标准规定 直径 大于 的圆钢在直径的李处取样 而直 一 曰 一一 砂 一 一 径小于 和等于的 圆钢是在 中心处取 样 试样进行正火处理 保温分钟 空冷 涟钢历年来在对钢所进行的常规检 验中发现 直径大于的圆钢一直存 在强度指标偏高 而断面收缩率偏低 质量不 稳 定 的间题 其中尤以直 径为与 两种圆钢特别突 出 抽样调查情况 见 表与表 为了解决这一问题 有关部门曾 对钢锭成分偏析 钢 中气体与非 金属夹杂物 的含量及分布情况 以及试样的热处理工艺 等方面作过一些调查研究工作 但均未彻底 解决问题 表 巾 钢材力学性能初检 项目炉数平均值 合格率 孟盖 二占 氏 九 占 申 波动范围 缩率的历史情况 作 了初步调查 并收集了该 厂年 年及年月生 产 的 直径等于或大于圆钢的冶炼成 分与机械性能检验数据共炉 实际使用 炉 依据厂方意见 进行了化学成分对 钢断面收缩率影响的研究及钢最佳内 控成分的初步探索 检验日期年 月 表钢材断面收缩率初检合格率 生产时间 年 规格 甲 自 炉数 炉 合格率 曾于年月去涟钢对钢断面收 钢成分对断面收缩率的影响 研究方法 本研究采用数理统计 回归分析方法 将收集的常规冶炼成分与机械性能检验 数据进行处理 首先将化学成分中的 等残余元 素去 除 因为这些 元 素含量较 少 分析误差大 而且冶炼中又不可控制 再 将机械性能 中的屈服点 几 抗拉强 度 饥及延 伸率排除于考察指标之外 因为该厂钢 的上述性能指标具有较大的富余量 于是 间 题便成为研究断面收缩率小与主要化学成分 之 间的关 系 然后 将经过处理 的炉数据 利用 线性多元回归与逐步回归及语言程 序 在机上运算 得 出相应的多元回 归与逐步回归方程式 最后将回归分析结合 专业知识 分析各成分对断面收缩率的影响 结果与分析 上述回归运算所得 回归方程式及各项主 要 回归检验指标列于表 月 八八生月勺曰甘 工几 一了 哎 八 拓 任行 了 任月了丹任 甘 叮 乃 才八入 峥山 六 已口八匕 叮 件一八 甘乃 洗 弱 表 回归方程及检验指标 一 曰 口 序号分析方法 回归方程式中一比 汪严 多元回归 中 一 写 一 仁 一 千 仁 逐步回归 中一一 一 续 标准回归系数 复相关 系数 剩余平 方和 回归平 方和 剩余标 准差 方程显著性检验 序号 计算 标准 全人 兮占 由表看 出 得 的多元与逐步回归方程 式 从数学上讲均是高度显著的 因为它 们的 计算 值均大于 会 一一 你准 值 另外 从标准 回归系数的绝对值 看 出 各化学成分对 断面 收缩率中的影响顺 序为 下面就各元素对少值的 影响进行分析 碳对断面收缩率的影响 由表中的回归方程看 出 断面收缩率 与碳含量之 间的关系为砷能 一 即 随着钢中碳 含量 的升高断面收缩率中值下 降 也就是说 碳在钢 中是提高强度降低塑性 的元素 这与专业理论完全一致 从影 响程度 上看 碳元素是处于第一位 因其标准回归系 数的绝对值 最大 为了提高钢的断 面收缩率 在冶炼 中应该将钢中碳含 量控制 在规格下限 磷对断面收缩率的影响 断面收缩率与磷含量之间的关系为砷 一 即磷也 是降低钢塑性 的元 素 磷是影响断面收缩率的第二显著因素 因 为磷的标准回归 系数 的绝对值 仅小 于 碳 而又远大于硫 锰及硅 因而在钢的冶 炼 中 应该尽量降低钢中磷含量 硫对断面收缩率的影响 在上述回归方程中 断面 收缩率与硫含 量之间的关系为砷能 一 二 即断面收缩率 随硫含量 的升高而增大 众所周 知 硫在钢中 是有害元素 且一般认为随着钢 中硫含量的 提高 使钢的塑性 降低 同时硫对钢性能的影 响还和所形成的硫化物夹杂的大小 形 态 分 布 以及基体组织等相关 因而本回归分析结 果与专业理论知识相矛盾 作者初步认为 由 于 回归方程是通过数理统计方法得 出的 各 参数之 间的关系是一种概率关系 不一定遵 循物理化学规律 同时 本回归分析得出的硫 的标准回归 系数其绝 对值 远 小于碳 与 磷 即硫 的影响程度比较小 锰对断面收缩率的影响 断面收缩率与锰含量之间的关 系为砷 能 一 其影响顺 序为第四位 我们知 道 锰在碳钢中是作为常存元素 它能在一定 程度上提高碳钢的强度且在锰含量 的情况下 随锰含量 的增大 可稍为提高或不 降低钢的断面收缩率 因此 本回归分析结果 与理论是一致的 硅元素对断面收缩率的影响 由表看出 断面收缩率与硅含量 间的 关系为 砷 一 即随硅含量的升高 其断面收缩率中值下降影响程度很小 因为 其标准回归系数 的绝对值 为 在 各元素中是最小的 所以在钢 中硅是影 响断面收缩率最不显著的因素 对钢最佳内控成分的探索 研究方法 一种钢的最佳内控 成分研究 是属 于多 因素间题 即要找 出所考察指标值达到最佳 的 等元素的配合 为此 先进 行正交设计 再从已有生 产数据 中寻找 出符 合所设计试验条件的试验组号与试验结果 对其结果进行极差等因素分析 然后得 出最 佳 因素与水平 的配合 即为所寻找的最佳内 控成分 研究过程 试验设计由于涟钢钢机械性能 中的强度指标偏高 本文 只将断面收缩率中 作为考察指标 由于硅对钢断面收缩率的 影响程度最小 暂将硅排除 只将 四个元素作为影响因素 又森已有生产数 据的实际情况及反拟正交试验条件的固有困 难 确定每个因素取三个水平 每个水平均取 一个范 围值 而且毗邻水平间有一定的相互 重叠 因素与水平值如表所示 根 据 因素与水平数选取正交表 如表 其试验条件列入表 试验条件的拟合统计的数据 量大 若人工查找 不但工作量太大 而且还 表 因素与水平编码 水平 因素 玉月 几场 孟 可能造成遗漏与错误 因此特编辑了专 门查 找符合试验条件炉次 并打印出结果的计算 机用程序 并将前面研究中所使用的炉 生产数据 按要求编辑成数据文件 然后用计 算机进行试验条件的拟合 结果与分析 上述试验条件拟合的结果列 于表 表 中每个试 验中的 成分 与断 面收缩率 系从 炉数据 中寻 找 出的符合该试验条件的 全部炉数的平均值 表 矛正交试验的因素与水平 编号 上 心自今 表试验条件安排 编号 残几岛玖玩跳仇岛姚岛玫 玖残氏 一 戊凡凡戊凡 为了理顺影响因素的次序 选择各因素 的最 优水平 对试验结果进行了极差分析 其 分析计算结果列于表 并根据极差分析计 算结果作因素和 指标 的关系图 如 图所示 图中横座标 的水平值为试验 条 件拟合结果 表中各相应水平的平均值 见表 由表 与图看出 因素 为影响断面收缩率中 的最 显著因素 因其极 差最大且钢中 越低 断面收缩率越高 在所考察范围内最优 水平 为 即 的最佳点为 最 佳范围为 与前面中的研 究结果一致 因素 为影响断面收缩率的 第二显著因素 且 肠 越低其 断面 收缩率 越 高 在所考 察 范 围 内最优 水平为 即 的最佳点为 其最佳范围为 因素 为影响断面收缩率的 较不显著因素 其极差值为在所考察范 围内 其最优水平为 即阳的最佳点为 由图看出 当仁 在 范围内 断面收缩率随 的升高而增大在范围内 断面 表 反拟正交试验结果及极差分析 编号 正交试验条件 环 试验结果 掀 共找出炉数 炉 跳 芝 乏 艺 极差 最优水平 因素顺序 最佳结合 巧 一 卜 卜 一一 一 人 等要孚厦鉴 弓 月胜 图四个因素与断面收缩率的关系 表拟合中各水平的平均值 水平 收缩率随 的升高而降低 但在 的范围内 总的趋势是断面收缩率 随 的升高而降低 此结果与理论一致 因素 为影响断面 收 缩率 的最不显著因素 因为其极差值最小 在所考 产 八 乙 月 性 门 八曰 察范 围 内 其最优水平为 但由于 与 所 相 应 的中值非常接 近 因而可以认为 的控制范 围仍 可 定 为 由以上分析得出 其最优条件为 但是 考虑到由于反拟正交试验受 现场生产条件的限制 从炉生产数据中 寻找出符合正交试验条件的只有炉 即 数据 利用率仅约 其 中试验号仅为 炉 特别是试验号仅只炉 这些显然会使 分析精度受到一定影响 因此最佳内控成分 还应根据实际情况予以适当调整 从回归分 析结果与正交试验极差分析结果看出 碳与 磷是最显著与较 显著影响因素 且其最 优水 平均第一水平 与 因而该二元素是研 究的最 主 要元素 可以将 控制在 规 格 下 限 将 控制在 镇 硅在回归 分析 中影响最 小而未被列入正交试验因素 而锰与硫在回归分析及正交试验极差分析中 影响程度均较小 因而在 内控成分中此 三个 元素仍可暂按国家标准控制 本研究最终建 议 涟钢钢 的冶炼成分暂按表控制 待 生产验证并与以修改之后再制定该厂内控成 分 表钢暂定内控成分 纬 簇镇簇 结论 线性多元回归与逐步回归的分析结 果 碳是影响钢断面收缩率的最显著因 素 磷为第二 显著因素 且均是随其含量的升 高使断面收缩率降低 硫 与锰的影响不明显 硅的影响最小 由反拟正交试验的极差分析得出四 个因素 对断面收缩率小的影响 顺序为最优条件为 综 合回归分析结果及涟钢 的具体情况 确定 了 涟钢钢的暂定内控成分 致谢在调研及数据收集过程中 得到 了涟钢二炼钢厂 技术处 技 监处及钢研 所的 大力支持与协助 在