·102 工程科学学报，第38卷，增刊1 系.本文对国内某钢厂实际生产工艺下的DH36成品 试验所用材料取自该厂某年实际生产的不同批次 轧制板材批量取样，进行力学性能检测和成分分析，借 DH36高强度船板钢相同位置的合格样品共计280件， 助Matlab数学软件建立船板钢力学性能与主要化学 取纵向冲击功试样一组3个（开V口，10mm×10mm× 成分之间关系的数学模型，并重点关注了Mn含量波 55mm)用以测定低温冲击功，取横向拉伸试样一组1 动对力学性能产生的影响.通过多元非线性回归分析 个(8mm×120mm,夹持端为中12mm×50mm)用 结果，可由钢的化学成分预测其力学性能，进一步可根 以测定屈服强度、抗拉强度和断面收缩率. 据力学性能的需求确定合适、经济的成分组成，为高强 用ZBC2452-B摆锤式冲击试验机（美特斯工业系 度船板钢的生产制备提供科学、合理的依据 统（中国）用有限公司)测定低温冲击韧性，用 CMT4105电子万能试验机（深圳市新三思试验设备有 1 试验和研究方法 限公司)测定抗拉强度和屈服强度.每件样品的主要 某钢厂的DHB6高强度船板钢工业生产采用转炉 化学成分由碳硫分析仪和LabSparkl000直读光谱仪 治炼，钢包精炼炉精炼，弧形连铸机浇注，铸坯装炉加 (北京纳克分析仪器有限公司)进行测定 热之后开坯并轧制.具体生产工艺流程为：铁水→ 冲击性能试验样品需提前在冷却介质中冷透至0 13001混铁炉→铁水脱硫→150t转炉→105t钢包精炼 ℃，从冷却介质移出至实验设备的时间应为3~5s,冲 炉→1600mm×220mm连铸机→板坯加热一→轧制→矫 击试验结果按一组3个试样的算数平均值进行计算： 直→冷床→钢板检查一→标记入库. 在室温下完成拉伸试验测出抗拉强度和屈服强度，再 船板钢的主要力学性能包括冲击功、屈服强度、抗 根据试样原始截面积和拉断后颈缩处的截面积计算出 拉强度以及断面收缩率，高性能的船板钢工作能力强， 断面收缩率. 抗冲击性好，不易腐蚀.其力学性能取决于钢的成分、 将成分与力学性能的检测结果数据对应后用于不 结构、微观组织等多方面因素.故为尽量减小化学成 同数学模型的建立，因数量庞大，在此只列出全部样品 分波动对力学性能影响的误差，试验前提必须保证现 的主要化学成分范围和力学性能范围以及中国船级 有生产制备工艺流程和环境因素均不发生明显变化 社网的标准要求，如表1和2所示. 表1DH36高强度船板钢样品的主要化学成分范围（质量分数） Table 1 Chemical compositions of DH36 high-strength ship plate steel % 项目 C S Mn D Als 标准 ≤0.180 ≤0.500 0.900-1.600 ≤0.0250 ≤0.02500 ≥0.0150 0.080 0.270 1.270 0.0110 0.00200 0.0200 范围 0.170 0.460 1.500 0.0280 0.02200 0.0420 平均 0.124 0.352 1.420 0.0176 0.00635 0.0257 表2DH36高强度船板钢样品的力学性能范围 Table 2 Mechanical properties of DH36 high-strength ship plate steel 项目 上屈服强度，RMPa 抗拉强度，Rm/MPa 断面收缩率，A/% 0℃冲击吸收能量/小 标准 ≥355.00 490.00-630.00 ≥21.00 ≥34.00 355.00 490.00 21.00 92.67 范围 561.00 617.00 38.50 297.00 平均 401.59 535.38 27.00 165.99 2DH36高强度船板钢主要成分对力学性 与各成分之间的关系 xydata=xlsread(DH36.xs）;%读取“DH36.xls” 能影响的数学模型 数据表中的成分和力学性能数据 根据DHB6高强度船板钢的成分与冲击功、屈服 y=xydata(:,10):%表中第10列数据为冲击功， 强度、抗拉强度、断面收缩率的对应关系，借助Matlab 设为因变量y 数学软件建立力学性能与主要化学成分之间的数学 X1=ydata(:,1):%第1列到第6列的各成分数 模型. 值分别设定为X1到X6的一次变量矩阵 设定冲击功为y,w[C]%为x1、w[Si]%为x2、w X2 =xydata (,2) Mn]g为x3nP]%为x4w[S]4为xw[ls]g为x6· X3 xydata(:,3) 在Malb数学软件中运行如下命令，得到冲击功 X4 =xydata (,4)工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 系． 本文对国内某钢厂实际生产工艺下的 DH36 成品 轧制板材批量取样，进行力学性能检测和成分分析，借 助 Matlab 数学软件建立船板钢力学性能与主要化学 成分之间关系的数学模型，并重点关注了 Mn 含量波 动对力学性能产生的影响． 通过多元非线性回归分析 结果，可由钢的化学成分预测其力学性能，进一步可根 据力学性能的需求确定合适、经济的成分组成，为高强 度船板钢的生产制备提供科学、合理的依据． 1 试验和研究方法 某钢厂的 DH36 高强度船板钢工业生产采用转炉 冶炼，钢包精炼炉精炼，弧形连铸机浇注，铸坯装炉加 热之后开坯并轧制． 具体生产工艺流程为: 铁 水→ 1300 t 混铁炉→铁水脱硫→150 t 转炉→105 t 钢包精炼 炉→1600 mm × 220 mm 连铸机→板坯加热→轧制→矫 直→冷床→钢板检查→标记入库． 船板钢的主要力学性能包括冲击功、屈服强度、抗 拉强度以及断面收缩率，高性能的船板钢工作能力强， 抗冲击性好，不易腐蚀． 其力学性能取决于钢的成分、 结构、微观组织等多方面因素． 故为尽量减小化学成 分波动对力学性能影响的误差，试验前提必须保证现 有生产制备工艺流程和环境因素均不发生明显变化． 试验所用材料取自该厂某年实际生产的不同批次 DH36 高强度船板钢相同位置的合格样品共计 280 件， 取纵向冲击功试样一组 3 个( 开 V 口，10 mm × 10 mm × 55 mm) 用以测定低温冲击功，取横向拉伸试样一组 1 个( 8 mm × 120 mm，夹持端为  12 mm × 50 mm) 用 以测定屈服强度、抗拉强度和断面收缩率． 用 ZBC2452--B 摆锤式冲击试验机( 美特斯工业系 统 ( 中 国) 用 有 限 公 司) 测 定 低 温 冲 击 韧 性，用 CMT4105 电子万能试验机( 深圳市新三思试验设备有 限公司) 测定抗拉强度和屈服强度． 每件样品的主要 化学成分由碳硫分析仪和 LabSpark1000 直读光谱仪 ( 北京纳克分析仪器有限公司) 进行测定． 冲击性能试验样品需提前在冷却介质中冷透至 0 ℃，从冷却介质移出至实验设备的时间应为 3 ～ 5 s，冲 击试验结果按一组 3 个试样的算数平均值进行计算; 在室温下完成拉伸试验测出抗拉强度和屈服强度，再 根据试样原始截面积和拉断后颈缩处的截面积计算出 断面收缩率． 将成分与力学性能的检测结果数据对应后用于不 同数学模型的建立，因数量庞大，在此只列出全部样品 的主要化学成分范围和力学性能范围以及中国船级 社［12］的标准要求，如表 1 和 2 所示． 表 1 DH36 高强度船板钢样品的主要化学成分范围( 质量分数) Table 1 Chemical compositions of DH36 high-strength ship plate steel % 项目 C Si Mn P S AlS 标准 ≤0. 180 ≤0. 500 0. 900 ～ 1. 600 ≤0. 0250 ≤0. 02500 ≥0. 0150 范围 0. 080 0. 270 1. 270 0. 0110 0. 00200 0. 0200 0. 170 0. 460 1. 500 0. 0280 0. 02200 0. 0420 平均 0. 124 0. 352 1. 420 0. 0176 0. 00635 0. 0257 表 2 DH36 高强度船板钢样品的力学性能范围 Table 2 Mechanical properties of DH36 high-strength ship plate steel 项目 上屈服强度，ＲEh /MPa 抗拉强度，Ｒm /MPa 断面收缩率，A /% 0 ℃冲击吸收能量/ J 标准 ≥355. 00 490. 00 ～ 630. 00 ≥21. 00 ≥34. 00 范围 355. 00 490. 00 21. 00 92. 67 561. 00 617. 00 38. 50 297. 00 平均 401. 59 535. 38 27. 00 165. 99 2 DH36 高强度船板钢主要成分对力学性 能影响的数学模型 根据 DH36 高强度船板钢的成分与冲击功、屈服 强度、抗拉强度、断面收缩率的对应关系，借助 Matlab 数学软件建立力学性能与主要化学成分之间的数学 模型． 设定冲击 功 为 y，w［C］% 为 x1、w［Si］% 为 x2、w ［Mn］% 为 x3、w［P］% 为 x4、w［S］% 为 x5、w［AlS ］% 为 x6 ． 在 Matlab 数学软件中运行如下命令，得到冲击功 与各成分之间的关系． xydata = xlsread( 'DH36． xls') ; % 读取“DH36. xls” 数据表中的成分和力学性能数据 y = xydata( : ，10) ; % 表中第 10 列数据为冲击功， 设为因变量 y X1 = xydata( : ，1) ; % 第 1 列到第 6 列的各成分数 值分别设定为 X1 到 X6 的一次变量矩阵 X2 = xydata( : ，2) ; X3 = xydata( : ，3) ; X4 = xydata( : ，4) ; · 201 ·