纵向变截面钢板的轧制机理模型研究

纵向变截面钢板应用于桥梁、船板、汽车弹簧板等方面，有利于结构设计、减轻设备重量、减少焊缝，所以得到国外钢铁业的很大重视。狗骨形轧制和MAS轧制等平面形状控制方法也采用纵向变截面技术，来改善钢板矩形度，提高成材率。纵向变截面钢板的轧制难点在于精确控制钢板厚度沿长度方向动态连续变化，为此需要分析变截面轧制过程金属的纵向和横向流动规律，研究前滑模型和平面形状计算模型，在此基础上建立微跟踪模型；分析变截面过程轧制力、轧制力矩的变化对板形和厚度的影响规律，建立变厚度自动控制的机理模型，并制定板形板厚综合控制方法；解析压下规程分配模型对变截面轧制的约束机制，建立合理有效的规程分配模型；然后突破传统轧制单点设定方法的不足，研究适合变截面轧制过程的多点设定方法，用于指导变截面钢板的工业生产实践。研究成果不仅适用于钢板，同样适用于铜板、铝板的变截面轧制过程。 2100433B

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。

钢板在轧制过程中，晶粒将沿着轧制方向变形，并形成类似纤维状，顺着纤维方向和与其垂直的方向在性能上有着微量的差异。在钢板取样时拉伸方向应该与纤维方向垂直，在薄弱位置获取的性能必须满足性能要求。在卷制容器筒节时，一般是让钢板的纤维流向呈现为筒节的周向，这与压力容器周向应力是2倍轴向应力的应力分布是相批匹配的。因此采用压辊与扎制方向平行卷制，尽管可以节省一点材料，但是不适宜的 。