厚规格钢板蛇形轧制变形渗透性和板形控制机理研究

蛇形轧制方法在变形区产生的剪切力有助于变形向钢板中心渗透，增大变形程度，细化心部组织。但是蛇形轧制是一种新型轧制方法，在铝板中的应用刚刚起步，在厚钢板轧制中的研究几乎是空白的，因此本研究采用有限元数值模拟方法与实验分析方法对厚规格或特厚规格钢板蛇形轧制方法进行研究分析。通过模拟分析获得了相关工艺参数对钢板厚度方向变形渗透性和轧后板形的影响规律，建立适合厚钢板蛇形轧制的工艺参数模型，获得了在多道次蛇形轧制过程中各道次板形良好时的工作辊的偏移量。并通过实验分析验证了上述理论分析的正确性。本研究将为蛇形轧制方法的实际应用提供指导作用。

厚规格钢板轧制生产的关键在于轧制过程确保钢板中心区域具有充分的变形量，以使心部获得良好组织及力学性能。异步轧制在变形区产生的剪切力有助于变形向钢板中心渗透而降低厚钢板所需压下率。为了解决异步轧制轧后板形问题采用将上工作辊偏移的方法，即将所谓蛇形轧制用于厚钢板轧制生产，以期既能增加钢板心部变形又能改善轧后板形。为此，需要①研究异速比、轧辊偏移量、压下量等工艺因素对厚度方向变形渗透性和板形的影响规律；②结合理论模拟和实验研究量化异速比对厚板心部变形量的影响，建立蛇形轧制工艺条件下的钢板内部变形渗透性模型；③结合理论和实验研究量化上工作辊横移量对厚板异步轧制过程的板形影响，建立蛇形轧制工艺条件下板形良好时的轧制工艺参数设定模型。本研究突破厚规格钢板轧制工艺采用提高坯料厚度、增加压下率等常规方法所受到的铸锭厚度及设备能力限制，对于开辟厚规格钢板新型轧制生产工艺将具有重要意义。

特厚钢板广泛应用于大型汽轮发电机组、海洋石油平台、军舰和坦克装甲板、核电站、大型模具钢等特殊用途部件，这些部件对钢板的心部性能要求较高，但如何生产出心部性能较好的产品是一个比较棘手的问题。轧制特厚钢板的一个关键问题是确保变形渗透到心部，连续体介质力学对此已有论解，指出其临界条件为变形区形状参数大于0.518。但是轧制特厚板的前几个道次不能满足此条件，造成产品内部质量缺陷。本课题提出了特厚板差温轧制的策略，即利用近机架超快冷获得轧件厚度方向温度梯度，使近轧件表面产生低温高变形抗力区，限制其表面变形，使其在不能满足0.518临界条件时，仍能促使变形深入到轧件的心部，以便消除心部缺陷。通过特厚钢板差温轧制变形渗透机理和模型研究：1）建立了差温轧制运动许可速度场及流函数方程，揭示了差温轧制变形规律，求解了特定温度梯度下的变形渗透临界值；2）研究了差温轧制应力应变关系，确定了差温轧制条件下轧制参数计算方法，建立了相关过程控制模型；3）实验研究了特厚板差温轧制工件心部组织特点，找出了变形深透程度对内部缺陷压合的影响规律，建立了差温轧制组织预测模型。上述研究成果对近机架超快冷技术的应用及改善特厚板件心部质量具有现实意义。 2100433B

轧制特厚钢板的一个关键问题是确保变形渗透到心部，连续体介质力学对此已有论解，指出其临界条件为变形区形状参数大于0.518。但是轧制特厚板的前几个道次不能满足此条件，造成产品内部质量缺陷。本申请提出特厚板差温轧制的学术思想，即利用近机架超快冷获得轧件厚度方向温度梯度，使近轧件表面产生低温高变形抗力区，限制其表面变形，使其在不能满足0.518临界条件时，仍能促使变形深入到轧件的心部，以便消除心部缺陷。为此需要研究：1）建立差温轧制运动许可速度场及流函数方程，揭示差温轧制变形规律，求解特定温度梯度下的变形渗透临界值；2）研究差温轧制应力应变关系，确定差温轧制条件下轧制参数计算方法，建立相关过程控制模型；3）实验研究特厚板差温轧制工件心部组织特点，找出变形深透程度对内部缺陷压合的影响规律，建立差温轧制组织预测模型。上述研究成果对近机架超快冷技术的应用及改善特厚板件心部质量具有现实意义。