新型含钛冷轧辊摩擦磨损行为的研究

论文摘要

冷轧薄板的生产是钢铁产业中一项高附加值、高技术的产业。轧辊是冷轧生产的主要生产工具,因此控制轧辊的磨损和推进轧辊的革新是冷轧技术发展的关键环节。我国现有的带钢冷连轧机多数从国外购买,对轧辊磨损的控制采用国外10多年前的数学模型,没有自己的知识产权。随着冷轧技术的发展和轧制力、轧制速度的提高,我国目前普遍使用的高铬锻钢冷轧辊已经不能满足轧制工艺的要求,轧辊的开发任务迫在眉睫。国外研究表明,在传统高铬锻钢轧辊中添加少量的钛之后,其摩擦磨损性能会大幅度提高,使用寿命会延长三倍。目前,高铬锻钢轧辊在我国已经实现了生产自主化,同其他轧辊相比,推广使用这种含钛高铬锻钢轧辊具有生产转化快、推广速度快的优点。所以,国内各冷轧厂优先推广使用含钛高铬锻钢是非常符合我国国情的。本文主要通过在摩擦磨损实验机上进行冷轧辊磨损的模拟实验对其磨损行为进行研究。对传统高铬轧辊和新型含钛高铬轧辊进行了不同工艺条件下的多组磨损实验,实验结果表明:①外因对磨损的影响非常大。不同工艺参数对轧辊磨损的影响方式不同。②新型轧辊的摩擦磨损性能优于传统轧辊,它可以适应更高的轧制力和更快的轧制速度。③在某些工艺条件下,新型轧辊的表面会出现表面金属的自更新现象。④新型轧辊的磨合比传统轧辊困难,所以新型轧辊在使用前必须采用合理的磨合规范。本文还完成了两种轧辊在干摩擦和润滑摩擦条件下的连续摩擦磨损的对比实验,通过实验得出:①轧辊磨损的简单数学模型。②轧辊在连续磨损时不同时间段内的磨损规律和磨损机制。③润滑对轧辊的磨损影响很大,良好的润滑可以大幅降低轧辊的磨损。④边界润滑时,生产的板材表面质量最好,且随着轧辊的磨损,轧辊和轧件间的润滑由边界润滑和混合润滑向流体润滑过渡。⑤在润滑实验时,新型轧辊同样可以出现表面的自更新现象。本文紧密贴合生产实际,深入系统地研究了冷轧辊的磨损机制和轧制中各工艺参数对轧辊磨损的影响,进一步掌握了轧制过程中轧辊表面的磨损特性。在实验中发现新型轧辊表面出现了自更新现象。本项研究对现有轧辊磨损模型的改进、现行冷轧生产工艺参数的调整、新型轧辊的推广使用、提高冷轧薄板表面质量、降低生产成本等具有重要的理论意义和应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文工作特点及研究方法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 轧制中的摩擦磨损与润滑
• 2.1 前言
• 2.2 轧制过程中的摩擦特点
• 2.2.1 摩擦学的发展及几种主要的摩擦理论
• 2.2.2 轧制过程摩擦的特点
• 2.3 轧制过程中的轧辊磨损
• 2.3.1 轧辊磨损的机理
• 2.3.1.1 粘着磨损
• 2.3.1.2 磨粒磨损
• 2.3.1.3 疲劳磨损
• 2.3.1.4 化学磨损
• 2.3.1.5 冷轧中的轧辊磨损机理
• 2.3.2 冶金因素对轧辊磨损的影响
• 2.4 轧制中的工艺润滑
• 2.4.1 冷轧工艺润滑的发展过程
• 2.4.2 轧制工艺润滑的作用
• 2.5 本章小结
• 第三章 磨损实验机的改进及实验轧辊的制造
• 3.1 前言
• 3.2 实验机的改进
• 3.2.1 轧辊磨损实验研究方法的现状
• 3.2.2 实验机选购
• 3.2.3 摩擦力矩测量范围的改进
• 3.2.4 调速装置的改进
• 3.2.5 润滑系统的改进
• 3.2.6 摩擦磨损控制软件的改进
• 3.3 实验轧辊的制造
• 3.3.1 轧辊钢坯的制造
• 3.3.2 辊坯的机加工和表面处理
• 3.3.3 加工后轧辊试样的表面硬度及表面形貌
• 3.4 本章小结
• 第四章 不同工艺条件下冷轧辊表面磨损实验研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验方案和条件
• 4.3 实验方法
• 4.4 实验结果及分析
• 4.4.1 不同载荷的情况
• 4.4.1.1 实际磨损量
• 4.4.1.2 磨损过程中摩擦系数的变化情况
• 4.4.1.3 表面磨损形貌
• 4.4.1.4 表面粗糙度
• 4.4.2 不同转速的影响
• 4.4.2.1 实际磨损量
• 4.4.2.2 磨损过程中摩擦系数的变化情况
• 4.4.2.3 表面磨损形貌
• 4.4.2.4 表面粗糙度
• 4.4.3 不同滑动率的影响
• 4.4.3.1 滑动速率的控制
• 4.4.3.2 实际磨损量
• 4.4.3.3 磨损过程中摩擦系数的变化情况
• 4.4.3.4 表面磨损形貌
• 4.4.3.5 表面粗糙度
• 4.4.4 不同磨损时间的影响
• 4.4.4.1 实际磨损量和表面粗糙度
• 4.4.4.2 磨损过程中摩擦系数的变化情况
• 4.4.4.3 表面磨损形貌
• 4.5 本章小结
• 第五章 冷轧辊连续摩擦磨损行为的研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验方案和实验条件的确定
• 5.3 实验方法
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 干摩擦实验
• 5.4.1.1 实际磨损量
• 5.4.1.2 摩擦系数变化曲线
• 5.4.1.3 表面磨损形貌
• 5.4.1.4 表面粗糙度
• 5.4.2 润滑摩擦实验
• 5.4.2.1 冷轧润滑油
• 5.4.2.2 实际磨损量
• 5.4.2.3 摩擦系数曲线
• 5.4.2.4 表面粗糙度
• 5.4.2.5 表面磨损形貌
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表