厚規(guī)格鋼板蛇形軋制變形滲透性和板形控制機(jī)理研究中文摘要

厚規(guī)格鋼板軋制生產(chǎn)的關(guān)鍵在于軋制過程確保鋼板中心區(qū)域具有充分的變形量，以使心部獲得良好組織及力學(xué)性能。異步軋制在變形區(qū)產(chǎn)生的剪切力有助于變形向鋼板中心滲透而降低厚鋼板所需壓下率。為了解決異步軋制軋后板形問題采用將上工作輥偏移的方法，即將所謂蛇形軋制用于厚鋼板軋制生產(chǎn)，以期既能增加鋼板心部變形又能改善軋后板形。為此，需要①研究異速比、軋輥偏移量、壓下量等工藝因素對(duì)厚度方向變形滲透性和板形的影響規(guī)律；②結(jié)合理論模擬和實(shí)驗(yàn)研究量化異速比對(duì)厚板心部變形量的影響，建立蛇形軋制工藝條件下的鋼板內(nèi)部變形滲透性模型；③結(jié)合理論和實(shí)驗(yàn)研究量化上工作輥橫移量對(duì)厚板異步軋制過程的板形影響，建立蛇形軋制工藝條件下板形良好時(shí)的軋制工藝參數(shù)設(shè)定模型。本研究突破厚規(guī)格鋼板軋制工藝采用提高坯料厚度、增加壓下率等常規(guī)方法所受到的鑄錠厚度及設(shè)備能力限制，對(duì)于開辟厚規(guī)格鋼板新型軋制生產(chǎn)工藝將具有重要意義。

蛇形軋制方法在變形區(qū)產(chǎn)生的剪切力有助于變形向鋼板中心滲透，增大變形程度，細(xì)化心部組織。但是蛇形軋制是一種新型軋制方法，在鋁板中的應(yīng)用剛剛起步，在厚鋼板軋制中的研究幾乎是空白的，因此本研究采用有限元數(shù)值模擬方法與實(shí)驗(yàn)分析方法對(duì)厚規(guī)格或特厚規(guī)格鋼板蛇形軋制方法進(jìn)行研究分析。通過模擬分析獲得了相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)鋼板厚度方向變形滲透性和軋后板形的影響規(guī)律，建立適合厚鋼板蛇形軋制的工藝參數(shù)模型，獲得了在多道次蛇形軋制過程中各道次板形良好時(shí)的工作輥的偏移量。并通過實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了上述理論分析的正確性。本研究將為蛇形軋制方法的實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)作用。

特厚鋼板廣泛應(yīng)用于大型汽輪發(fā)電機(jī)組、海洋石油平臺(tái)、軍艦和坦克裝甲板、核電站、大型模具鋼等特殊用途部件，這些部件對(duì)鋼板的心部性能要求較高，但如何生產(chǎn)出心部性能較好的產(chǎn)品是一個(gè)比較棘手的問題。軋制特厚鋼板的一個(gè)關(guān)鍵問題是確保變形滲透到心部，連續(xù)體介質(zhì)力學(xué)對(duì)此已有論解，指出其臨界條件為變形區(qū)形狀參數(shù)大于0.518。但是軋制特厚板的前幾個(gè)道次不能滿足此條件，造成產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量缺陷。本課題提出了特厚板差溫軋制的策略，即利用近機(jī)架超快冷獲得軋件厚度方向溫度梯度，使近軋件表面產(chǎn)生低溫高變形抗力區(qū)，限制其表面變形，使其在不能滿足0.518臨界條件時(shí)，仍能促使變形深入到軋件的心部，以便消除心部缺陷。通過特厚鋼板差溫軋制變形滲透機(jī)理和模型研究：1）建立了差溫軋制運(yùn)動(dòng)許可速度場(chǎng)及流函數(shù)方程，揭示了差溫軋制變形規(guī)律，求解了特定溫度梯度下的變形滲透臨界值；2）研究了差溫軋制應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，確定了差溫軋制條件下軋制參數(shù)計(jì)算方法，建立了相關(guān)過程控制模型；3）實(shí)驗(yàn)研究了特厚板差溫軋制工件心部組織特點(diǎn)，找出了變形深透程度對(duì)內(nèi)部缺陷壓合的影響規(guī)律，建立了差溫軋制組織預(yù)測(cè)模型。上述研究成果對(duì)近機(jī)架超快冷技術(shù)的應(yīng)用及改善特厚板件心部質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。 2100433B

軋制特厚鋼板的一個(gè)關(guān)鍵問題是確保變形滲透到心部，連續(xù)體介質(zhì)力學(xué)對(duì)此已有論解，指出其臨界條件為變形區(qū)形狀參數(shù)大于0.518。但是軋制特厚板的前幾個(gè)道次不能滿足此條件，造成產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量缺陷。本申請(qǐng)?zhí)岢鎏睾癜宀顪剀堉频膶W(xué)術(shù)思想，即利用近機(jī)架超快冷獲得軋件厚度方向溫度梯度，使近軋件表面產(chǎn)生低溫高變形抗力區(qū)，限制其表面變形，使其在不能滿足0.518臨界條件時(shí)，仍能促使變形深入到軋件的心部，以便消除心部缺陷。為此需要研究：1）建立差溫軋制運(yùn)動(dòng)許可速度場(chǎng)及流函數(shù)方程，揭示差溫軋制變形規(guī)律，求解特定溫度梯度下的變形滲透臨界值；2）研究差溫軋制應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，確定差溫軋制條件下軋制參數(shù)計(jì)算方法，建立相關(guān)過程控制模型；3）實(shí)驗(yàn)研究特厚板差溫軋制工件心部組織特點(diǎn)，找出變形深透程度對(duì)內(nèi)部缺陷壓合的影響規(guī)律，建立差溫軋制組織預(yù)測(cè)模型。上述研究成果對(duì)近機(jī)架超快冷技術(shù)的應(yīng)用及改善特厚板件心部質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。