冷轧纵向变厚度板轧制理论及实验研究

论文摘要

提高钢材质量和性能,实现产钢和用钢的减量化是“十二五”时期钢铁行业面临的重大课题之一。采用变厚度轧制技术(VGR, Variable Gauge Rolling)生产节材型产品——纵向变厚度板(LP, Longitudinal Profiled Plate)和差厚板(TRB, Tailor Rolled Blank)是实现减量化用钢的有效手段。目前,变厚度轧制技术已经在国外得到了应用,而国内对该项技术的研究尚不深入。本文从理论研究角度出发,对纵向变厚度冷轧过程进行了研究,主要研究成果如下：(1)分析了纵向变厚度轧制的特点,建立了纵向变厚度轧制基本方程——变形区力平衡方程和变形区水平速度方程。作为变厚度轧制理论的核心,这两个基本方程对指导变厚度轧制实践有着十分重要的意义。(2)借鉴采里科夫求解简单轧制卡尔曼微分方程的思想分别对趋厚轧制和趋薄轧制力平衡微分方程进行了求解,获得了变厚度轧制完整变形区单位压力分布函数。(3)开发了单位压力分布函数计算程序,结合Origin7.0软件,通过图解法研究各参数对单位压力分布的影响。发现在同样的初始条件下,变厚度轧制单位压力峰值随摩擦系数和压下量的增大而增大。趋厚轧制单位压力峰值随过渡区形状因子的增大而减小,趋薄轧制单位压力峰值随过渡区形状因子的增大而增大。(4)通过轧制——拉伸实验法测定高强度微合金钢CR340冷轧变形抗力。获得了材料强度和工程应变的关系,用回归分析方法建立了冷轧变形抗力数学模型。(5)对趋厚轧制和趋薄轧制轧制力进行了分析计算,发现冷轧变厚度薄板时,轧制力与名义出口厚度近似呈线性关系；相同名义出口厚度条件下,趋薄轧制的变形区范围大于趋厚轧制,而中性角小于趋厚轧制中性角,轧制力大于趋厚轧制轧制力。(6)通过冷轧纵向变厚度薄板实验,对变厚度轧制的理论计算结果进行了验证。分析了理论计算值和实验实际值之间存在差异的原因,认为考虑轧机弹跳和轧辊压扁时的辊缝设定是造成厚区轧制轧制力差异的原因,计算薄区轧制力时采用的采里科夫模型对摩擦峰的过高估计是造成薄区轧制力偏差的原因。(7)发现了趋薄轧制结束点和趋厚轧制开始点轧制力突变的现象,认为轧制过程的转变、变形区长度的变化及轧辊垂直运动状态的改变是造成轧制力突变的原因。本文建立的纵向变厚度轧制基本理论及实验分析结果能够为变厚度轧制技术的应用提供指导,为变厚度轧制参数的设定计算奠定基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.2 厚度控制技术的发展
• 1.3 变厚度轧制技术的发展和应用
• 1.3.1 平面形状控制
• 1.3.2 LP钢板
• 1.3.3 连续变截面薄板
• 1.3.4 三维变截面轧制技术
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 纵向变厚度轧制基本方程的建立
• 2.1 纵向变厚度轧制的特点
• 2.2 纵向变厚度轧制参数
• 2.2.1 咬入条件和稳定轧制条件
• 2.2.2 接触弧长
• 2.2.3 中性角及前滑值
• 2.3 纵向变厚度轧制变形区力平衡微分方程的建立
• 2.3.1 假设条件
• 2.3.2 趋厚轧制力平衡微分方程的建立
• 2.3.3 趋薄轧制力平衡微分方程的建立
• 2.3.4 变厚度轧制力平衡方程的统一表达形式
• 2.4 变形区水平速度分布
• 2.4.1 趋厚轧制变形区水平速度分布
• 2.4.2 趋薄轧制变形区水平速度分布
• 2.5 本章小结
• 第3章 轧制单位压力分布研究
• 3.1 趋厚轧制
• 3.2 趋薄轧制
• 3.3 影响变厚度轧制单位压力的因素
• 3.4 本章小结
• 第4章 变形抗力实验及轧制力计算
• 4.1 轧制——拉伸实验测定材料的变形抗力
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 变形抗力模型回归
• 4.2 描述变厚度轧制坐标系的建立
• 4.3 轧制力分析计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 冷轧纵向变厚度薄板实验研究
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验条件
• 5.2.1 实验设备
• 5.2.2 实验材料及工艺
• 5.3 实验结果及问题分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢