王坤鵬

（河鋼集團邯鋼公司邯寶冷軋廠，河北 邯鄲 056000）

高強連退線吉帕級指的是抗拉強度在1000MPa以上的超高強鋼，是新型研發(fā)出的高強鋼代表產(chǎn)品，以其高硬度與高強度的力學特性，在眾多金屬材料中脫穎而出，受到了汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[1]。在高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)過程中，由于其自身抗拉強度極高，因此在生產(chǎn)過程的難度系數(shù)更大，因此對其生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計提出了更高的要求。在我國，以往針對高強連退線吉帕級超高強鋼的生產(chǎn)技術(shù)研究中，目前尚屬于一個嘗試性階段，主要是通過淬火加熱處理，盡管此種淬火處理方式可實現(xiàn)對鋼材料的熱處理行為，但由于此過程在實施中，未能全面的考慮到鋼材料受熱存在屈服能力低的問題，導致其在受熱過程中也會出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的現(xiàn)象出現(xiàn)[2]。因此綜合我國目前的研究現(xiàn)狀，為了避免超高強鋼生產(chǎn)過程中出現(xiàn)裂紋、斷裂現(xiàn)象，重新研究高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，對于推動我國金屬行業(yè)發(fā)展、汽車領(lǐng)域優(yōu)化升級，提供更加科學與合理的技術(shù)支持。

1 高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 熱處理鋼材原料

繪制超高強鋼熱處理時效插補NURBS曲線，獲取曲線的值點以及權(quán)因子，通過計算得到的節(jié)點矢量，建立具有自適應(yīng)能力的系數(shù)矩陣，通過控制頂點權(quán)因子的熱處理指數(shù)，實現(xiàn)對淬火頂點的控制，完成熱處理加工。計算此過程高強連退線吉帕級超高強鋼熱處理過程中，淬火時效插補誤差，這一計算假設(shè)熱處理淬火時效插補時間誤差為f，則該值可通過下列公式計算獲得：

公式中：D表示熱處理淬火時效插補時間；D′表示實際熱處理淬火時效插補。通過上述公式計算熱處理插補時間誤差[3，4]。針對公式（1）的計算結(jié)果，假設(shè)熱處理時效插補的有效值為q，結(jié)合系數(shù)矩陣W、節(jié)點矢量b獲取有效值q，得出熱處理淬火操作過程中的值相對誤差，推導最終熱處理時效曲線NURBS的一般計算公式，存在：

公式中：x表示一般形變量[5，6]。通過公式（2）獲得熱處理插補后的NURBS曲線，分析鋼材原料的熱處理小效果，生成超高強鋼所需的合金組織。

1.2 局部加熱合金組織

結(jié)合超高強鋼的材料組成設(shè)置溫度值，局部加熱合金組織。在t1溫度下單向拉伸合金組織，選擇應(yīng)力曲線上隨機的一個點p作為應(yīng)變點，根據(jù)該點的等效應(yīng)變量和等效應(yīng)力值，計算合金組織的塑性，分析合金組織的單位體積塑性功，確定唯一一個合適的屈服點，而后按照不同的屬性確定一個集合的屈服點。利用折線連接各個等級不同的屈服點，將屈服點串聯(lián)成一個在p點處的塑性功等高線，得到合金組織的塑性功等高線繪制流程，如下圖1所示[7]。

圖1 塑性功等高線繪制流程

利用該流程分析局部加熱合金組織的塑性功，下圖2為可能得到的四種結(jié)果。

圖2 可能得到的塑性功等高線曲線圖

根據(jù)圖中顯示的可能存在的結(jié)果，比較不同生產(chǎn)作用強度下，局部加熱的合金組織的塑性功。當獲得的塑性功等高線滿足d條件時，完成對合金組織的局部加熱工作，為生成超高強鋼提供良好的準備材料[8]。

1.3 控制回彈量生產(chǎn)超高強鋼

結(jié)合小彎角半徑法、角度過彎法以及反彎法，研究UDI融合集成回彈控制法，通過數(shù)據(jù)融合的方式綜合考量對鋼材料回彈量的控制，也就是在生產(chǎn)超高強鋼的過程中，在超高強鋼板成形之前，利用該融合方法控制回彈量。其中U表示對彈半徑進行補償；D表示對回彈角度進行補償；I表示對板帶的反向殘余應(yīng)力進行補償，解決超高強鋼回彈量大、難以精準控制的問題。已知超高強鋼成型過程中不僅半徑發(fā)生變化，角度也隨之改變，因此在補償成型過程中的回彈量時，采用半徑與角度同時補償?shù)姆绞?，進行回彈量補償[9]。兩個方向的補償數(shù)值，通過下列公式計算獲得：

公式中：α與rβ分r別表示半徑與角度的補償參量；σ表示異性r屈服準則；0、90表示不同角度下的板帶各向異性系數(shù)；i表示隨機屬性系數(shù)的均值。通過上述公式計算結(jié)果，補償半徑與角度[10]。通過上述兩組計算公式，實現(xiàn)對回彈量的控制，生產(chǎn)完整的超高強鋼板，至此實現(xiàn)高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)。

2 實驗研究

2.1 實驗準備

選擇某鋼加工廠作為實驗測試對象，利用此次研究的高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)技術(shù)，制造超高強鋼。實驗測試開始之前準備所需的鋼材料，下表1為選擇的鋼原材料中，不同化學元素的含量百分比。

表1 鋼原材料化學組成與含量統(tǒng)計表

根據(jù)表1得到的統(tǒng)計結(jié)果，獲得鋼原材料的基本化學組成和含量。以上述得到的數(shù)據(jù)為生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用前提，選擇型號為WDW-5M的微機控制電子萬能試驗機為測試對象，測試該超強鋼生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用下，所獲測試對象的抗拉強度。為了便于比較該生產(chǎn)技術(shù)的實際效果，將此次研究的生產(chǎn)技術(shù)作為實驗組測試對象，將兩組傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)作為對照組實驗測試對象，比較不同超高強鋼材料的抗拉性能。

2.2 抗拉效果測試

為了保證實驗測試結(jié)果真實可靠，在不同技術(shù)得到的鋼材料上，選擇20個不同的測試節(jié)點，下表2為20次測試下，得到的三組技術(shù)的應(yīng)用效果。

根據(jù)表2顯示的測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對照2組的第18組和第19組測試結(jié)果為0，與常規(guī)條件完全不符。研究人員利用檢查軟件排查造成第18組、第19組數(shù)據(jù)為0的原因，發(fā)現(xiàn)由于當時的計算機網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)延遲，影響了最后兩組實驗，而并不是技術(shù)本身存在問題。為了便于比較三組測試結(jié)果，剔除對照2組的第18組、第19組測試結(jié)果，計算研究的技術(shù)與兩種傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用下，得到的超高強鋼抗拉數(shù)據(jù)的平均值，分別為1139.14 MPa、733.80 MPa以及699.14 MPa。計算三組測試結(jié)果之間的差異，可知文中技術(shù)下的超高強鋼抗拉效果，比對照1組高出405.34 MPa，比對照2組高出440 MPa?？梢姶舜窝芯康母邚娺B退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，能夠獲得抗拉效果更好的超高強鋼，為高強連退線吉帕級的鋼材料生產(chǎn)，提供更加寶貴的技術(shù)支持。

表2 超高強鋼抗拉效果測試（MPa）

3 結(jié)語

本文通過實例測試與分析方式，證明了設(shè)計高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，在實際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)證明此次優(yōu)化設(shè)計的必要性。因此，有理由相信通過本文設(shè)計，能夠解決傳統(tǒng)高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為：未對本次超高強鋼生產(chǎn)抗拉強度測定結(jié)果的精密度、準確度進行檢驗，進一步提高超高強鋼生產(chǎn)抗拉強度測定結(jié)果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)工藝流程的優(yōu)化設(shè)計提出深入研究，以此為提高高強連退線吉帕級超高強鋼生產(chǎn)質(zhì)量提供建議。