縱向變截面鋼板的軋制機(jī)理模型研究

縱向變截面鋼板應(yīng)用于橋梁、船板、汽車彈簧板等方面，有利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減輕設(shè)備重量、減少焊縫，所以得到國外鋼鐵業(yè)的很大重視。狗骨形軋制和MAS軋制等平面形狀控制方法也采用縱向變截面技術(shù)，來改善鋼板矩形度，提高成材率。縱向變截面鋼板的軋制難點(diǎn)在于精確控制鋼板厚度沿長度方向動(dòng)態(tài)連續(xù)變化，為此需要分析變截面軋制過程金屬的縱向和橫向流動(dòng)規(guī)律，研究前滑模型和平面形狀計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)上建立微跟蹤模型；分析變截面過程軋制力、軋制力矩的變化對板形和厚度的影響規(guī)律，建立變厚度自動(dòng)控制的機(jī)理模型，并制定板形板厚綜合控制方法；解析壓下規(guī)程分配模型對變截面軋制的約束機(jī)制，建立合理有效的規(guī)程分配模型；然后突破傳統(tǒng)軋制單點(diǎn)設(shè)定方法的不足，研究適合變截面軋制過程的多點(diǎn)設(shè)定方法，用于指導(dǎo)變截面鋼板的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。研究成果不僅適用于鋼板，同樣適用于銅板、鋁板的變截面軋制過程。 2100433B

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、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)測模型。上述研究成果對近機(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?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內(nèi)部缺陷壓合的影響規(guī)律，建立差溫軋制組織預(yù)測模型。上述研究成果對近機(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。

鋼板在軋制過程中，晶粒將沿著軋制方向變形，并形成類似纖維狀，順著纖維方向和與其垂直的方向在性能上有著微量的差異。在鋼板取樣時(shí)拉伸方向應(yīng)該與纖維方向垂直，在薄弱位置獲取的性能必須滿足性能要求。在卷制容器筒節(jié)時(shí)，一般是讓鋼板的纖維流向呈現(xiàn)為筒節(jié)的周向，這與壓力容器周向應(yīng)力是2倍軸向應(yīng)力的應(yīng)力分布是相批匹配的。因此采用壓輥與扎制方向平行卷制，盡管可以節(jié)省一點(diǎn)材料，但是不適宜的 。