厚規(guī)格鋼板蛇形軋制變形滲透性和板形控制機理研究

蛇形軋制方法在變形區(qū)產生的剪切力有助于變形向鋼板中心滲透，增大變形程度，細化心部組織。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值模擬方法與實驗分析方法對厚規(guī)格或特厚規(guī)格鋼板蛇形軋制方法進行研究分析。通過模擬分析獲得了相關工藝參數對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模型，獲得了在多道次蛇形軋制過程中各道次板形良好時的工作輥的偏移量。并通過實驗分析驗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際應用提供指導作用。

厚規(guī)格鋼板軋制生產的關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性能。異步軋制在變形區(qū)產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，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厚度方向變形滲透性和板形的影響規(guī)律；②結合理論模擬和實驗研究量化異速比對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部變形滲透性模型；③結合理論和實驗研究量化上工作輥橫移量對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的軋制工藝參數設定模型。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備能力限制，對于開辟厚規(guī)格鋼板新型軋制生產工藝將具有重要意義。

特厚鋼板廣泛應用于大型汽輪發(fā)電機組、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，但如何生產出心部性能較好的產品是一個比較棘手的問題。軋制特厚鋼板的一個關鍵問題是確保變形滲透到心部，連續(xù)體介質力學對此已有論解，指出其臨界條件為變形區(qū)形狀參數大于0.518。但是軋制特厚板的前幾個道次不能滿足此條件，造成產品內部質量缺陷。本課題提出了特厚板差溫軋制的策略，即利用近機架超快冷獲得軋件厚度方向溫度梯度，使近軋件表面產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，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理和模型研究：1）建立了差溫軋制運動許可速度場及流函數方程，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）研究了差溫軋制應力應變關系，確定了差溫軋制條件下軋制參數計算方法，建立了相關過程控制模型；3）實驗研究了特厚板差溫軋制工件心部組織特點，找出了變形深透程度對內部缺陷壓合的影響規(guī)律，建立了差溫軋制組織預測模型。上述研究成果對近機架超快冷技術的應用及改善特厚板件心部質量具有現實意義。 2100433B

軋制特厚鋼板的一個關鍵問題是確保變形滲透到心部，連續(xù)體介質力學對此已有論解，指出其臨界條件為變形區(qū)形狀參數大于0.518。但是軋制特厚板的前幾個道次不能滿足此條件，造成產品內部質量缺陷。本申請?zhí)岢鎏睾癜宀顪剀堉频膶W術思想，即利用近機架超快冷獲得軋件厚度方向溫度梯度，使近軋件表面產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，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）建立差溫軋制運動許可速度場及流函數方程，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）研究差溫軋制應力應變關系，確定差溫軋制條件下軋制參數計算方法，建立相關過程控制模型；3）實驗研究特厚板差溫軋制工件心部組織特點，找出變形深透程度對內部缺陷壓合的影響規(guī)律，建立差溫軋制組織預測模型。上述研究成果對近機架超快冷技術的應用及改善特厚板件心部質量具有現實意義。