【正文】 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 異步 冷軋鋼板 在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 及應(yīng)用前景 異步軋制生產(chǎn)技術(shù) 異步軋制是 兩個(gè)工作輥圓周速度不等，使軋制變形區(qū)產(chǎn)生一種搓軋變形的新的軋制技術(shù)。它有兩種基本形式：一是輥徑相同 ， 速 度 不同（異徑異步）；二是轉(zhuǎn)速相同，輥徑不同（異速異步）。其生產(chǎn)工藝過程基本上和同步軋制相同。如冷軋帶鋼的工藝過程為 表面準(zhǔn)備、冷軋、熱處理、冷軋、成品檢驗(yàn)、上油包裝。 異步軋制是為了降低軋制壓力 和設(shè)備重量 ，提高 軋制 加工效率 和產(chǎn)品精度 而發(fā)展起來的一種新的 軋制 壓力加工技術(shù)。 相比與 同步軋制， 異步軋制的特點(diǎn)如下，第一，在軋件壓下量相同的情況下， 軋制壓力 更低 。 所以異步軋制 具有軋制壓力低，變形量 比較 大的特點(diǎn)。第二，在軋件剛度相同的情況下 ，產(chǎn)品的 尺寸精度高， 板型 變形小 。第三，變形區(qū)的剪切變形能力 較大，所以其冷加工性能比較好 。第四， 在異速比不同的情況下 ， 軋件的 中性面偏離軋輥輥縫變形區(qū) ， 所以可以 較好地控制軋材寬展方向的 材料 流動(dòng)。 異步軋制 有比同步軋制更多的優(yōu)點(diǎn) ， 其主要區(qū)別于同步軋制的地方為， 同步軋制 時(shí)，變形區(qū) 的材料在前滑區(qū)和 后滑區(qū)上下表面摩擦力都是指向中性面 的 ， 以至于 中性面附近 的材料 單位壓力 突然增大 ， 從而平均單位軋制力也會(huì)增加 。異步軋制變形區(qū)的 主要特點(diǎn) 表現(xiàn)在橫切變形區(qū) 內(nèi) ， 與上下輥接觸的軋件材料 表面 所受 摩擦力沿中性面 呈 相反 方向 ，形成 了剪切變形， 從而導(dǎo)致 軋材 材料 的中心具有 比較大的剪切力，這樣會(huì)使軋制 變形抗力減小，單位軋制壓力 隨之降低。據(jù)以上分析 ， 異步軋制具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，以此優(yōu)點(diǎn)為研究方向，研制 出了很多與之相應(yīng)的異步軋機(jī)。 它們具有軋制壓力 比較 低 但是軋制 效率 卻比較 高，輥速與張力控制簡(jiǎn)單且適應(yīng)性較強(qiáng)。 異步軋制所使用的設(shè)備主要有異步單機(jī)、 PV 軋機(jī)、 LPV軋機(jī)、 NCM 軋機(jī)、 FFC 軋機(jī)、連軋機(jī)。 國內(nèi)外異步軋制技術(shù)的研究進(jìn)展 以國內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用來看，異步軋制的主要適用范圍 如下。一， 既可以用于碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、不銹鋼等黑色金屬的冷軋板帶生產(chǎn)，也可用于銅鋁等有色金屬的冷軋板帶生產(chǎn)。特別是高強(qiáng)度材料的薄板帶生產(chǎn)。它使軋機(jī)的使用范圍擴(kuò)大，使工作輥徑與帶材厚度的比值 ?? ??? 大于 8250，帶材寬度與厚度比值 ?? ??? 大于 7500，最小軋制厚度達(dá) 毫米。二， 復(fù)合薄板的生產(chǎn)，熱態(tài)復(fù)合軋制時(shí)，生產(chǎn)過程的 氧化和脆性金屬化合物問題影響很大，而異步軋制冷軋復(fù)合薄板，可很好地解決 此種問題 ，生產(chǎn)出的復(fù)合薄板復(fù)合強(qiáng)度高，表面光潔。 40 年代初 至今 ， 已有多個(gè)國家開展了異步軋制技術(shù)研究。其中德國和蘇聯(lián)的異步軋制技術(shù)較為成熟，已經(jīng)有五十多年的研究歷史，他們的 工藝 研究迅速發(fā)展，取得 在世界范圍內(nèi)被廣泛的研究和應(yīng)用。 基于 異步軋制 技術(shù) 原理 的成功研究 ，前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)制造了 PV 軋機(jī)，日本先后設(shè)計(jì)制造成功了 FFC 軋機(jī)、 IPV 軋機(jī)、 NCM 軋機(jī)。 這些都 標(biāo)志著異步軋制這門新技術(shù) 已趨于 成熟 ， 并 能成功 應(yīng)用于工 業(yè)生產(chǎn)，在冶金生產(chǎn)中 具有不可忽略的重要作用 。 60 年代初，我國也逐漸看到異步軋制所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì) ，至今也進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)理張紀(jì)文： 變形量對(duì)鋼板異步冷軋過程影響的數(shù)值模擬分析 2 論研究，同時(shí)也取得了很多重要的科研成果 。 北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、鞍山鋼鐵集團(tuán) 等鋼鐵類的科研 單位 經(jīng)過不懈的努力， 成功 的研制出了 異步恒延伸軋機(jī)、 20 輥異步軋機(jī)、異步單機(jī)、連軋機(jī)等。 北京科技大學(xué) 與 新余鋼鐵總廠合作，研制 出 φ 90／ 240 300 異步 冷軋軋機(jī)， 它可以顯著提高軋制效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)在降低能耗方面也具有突出作用，已能成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn) 。 北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、哈爾濱工業(yè) 大 學(xué) 、鋼 鐵 研 究 總院、鞍 山 鋼 鐵集團(tuán)、攀枝花鋼 鐵集團(tuán)、新余鋼鐵集團(tuán) 等 眾多科研 單位 已有 課題組從理論和 實(shí)踐 上對(duì)異步軋制新技術(shù)進(jìn)行 了廣泛地 研究 。相關(guān)鋼鐵廠和單位 都有 很多 從事 于 異步軋制 理論和實(shí)踐應(yīng)用的研究工作者。 但是， 異步軋制技術(shù)的研究還不夠充分，存在理論不足以指導(dǎo)實(shí)踐需要。 軋機(jī)的振動(dòng)和軋件的彎曲 是目前為止急需解決的問題 。 異步軋制 作為一種具有 獨(dú)特 優(yōu)點(diǎn)的壓力加工技術(shù)， 隨著對(duì)它的研究越來越深入 ， 可以預(yù)見， 異步軋制將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。 異步軋制技術(shù)的發(fā)展前景和意義 鋼鐵產(chǎn)業(yè)是我國的支柱性產(chǎn)業(yè)，各行各業(yè)的發(fā)展都不可能離開鋼 材，所以鋼材的需求量逐年增加。但我國的鋼材附加值遠(yuǎn)小于發(fā)達(dá)國家，其中 產(chǎn)能過剩 、 噸鋼耗能 都是比較嚴(yán)重的問題 ， 同時(shí) 產(chǎn)品質(zhì)量合格率、 單位附加值都不高 。 在這種情況下，就需要研發(fā)新的軋制生產(chǎn)工藝，以便 提高產(chǎn)品 的 質(zhì)量， 同時(shí)兼顧 降低能耗及生產(chǎn)成本，要想 我國完成由鋼鐵大國向鋼鐵強(qiáng)國轉(zhuǎn)變 ，其關(guān)鍵在于生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品 。 搞清楚異步軋制過程中， 不同的軋制工藝參數(shù)對(duì)軋件變形和組織變化 規(guī)律的影響， 才能得到先進(jìn)的 異步軋制 生產(chǎn)工藝 ， 拓寬異步軋制工藝的應(yīng)用范圍。 近些年來 ，隨著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高， 對(duì)板帶材表面質(zhì)量 和 板形等要求 也 越來越高 , 所以能有效控制板型的各種軋機(jī)也相繼出現(xiàn)， 如 : 液壓彎輥技術(shù)、 CVC、 HC、 PC 及 WRS軋機(jī)等 。 但是由于輥縫形狀復(fù)雜 ，一般的工藝技術(shù)都很難達(dá)到此種要求，所以得綜合多種工藝技術(shù)，這樣一來就 使得板形控制設(shè)備 變的很復(fù)雜 。 此時(shí) 異步軋制技術(shù) 就可以突顯其作用，比如 降低軋制力 、 軋輥的橫向彎曲 和 板凸度 , 這樣均勻了軋輥輥縫， 從而 使板形控制難度 降低 。因此 , 異步軋制技術(shù)可有效地改善板形 , 使異步軋制理論及工藝的優(yōu)越性得到最大發(fā)揮。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第二章 異步冷軋技術(shù) 原理 2. 1 異步軋制技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 異步軋制輥速的不同是通過上下軋輥半徑不同或二者轉(zhuǎn)動(dòng)角速度不一樣來實(shí)現(xiàn)的。前者稱為異徑異步軋制 , 后者稱為同徑異步軋制。近年來還出現(xiàn)了上下輥具有相同的輥徑與轉(zhuǎn)速 , 但依靠?jī)烧吣Σ料禂?shù)不同來實(shí)現(xiàn)異步軋制。 圖 21 為 異步軋制原理圖。異步軋制軋件在咬入時(shí) , 其頭部 首先與軋輥接觸， 且上輥比下輥的線速度高。軋件頭部受到來自上輥 和 下輥的錘鍛作用力， 使軋件頭部與輥的接觸由點(diǎn) (實(shí)際是一條線 )變成接觸弧 (實(shí)際是一塊接觸弧面 )， 軋機(jī)上工作輥的咬入角由 大變小 ，形成楔咬作用。錘鍛和楔咬作用有利于軋件咬入。 圖 21 異步軋制原理 圖 軋件咬入后 ， 由于上下工作輥 速度不同 ， 則上下軋輥表面由此產(chǎn)生線速度差 ， 使軋件處于搓軋狀態(tài)中 ， 從而可削平摩擦峰值 ， 降低軋制力和能耗 ， 同時(shí)也可使軋件表面的氧化鐵皮易于脫落 ，提高了軋件的表面質(zhì)量。 見圖 22。 圖 23 所示為常規(guī)軋制和異步軋制時(shí)的摩擦力分布。 金屬在軋制過程中 ， 按金屬流動(dòng)速度的不同 ， 中性面 將變形區(qū)分為前滑區(qū) 和后滑區(qū) 。在軋制過程中 ， 常規(guī)軋制時(shí)上下輥的中性角相等 ， 軋制變形區(qū)金屬在前滑區(qū) ， 后滑區(qū)上下表面摩擦力都是指向中性面 ， 中性面附近單位壓力驟增 ， 使平均單位軋制壓力增大 ，阻礙金屬變形。 異步軋制時(shí) ， 由于上下軋輥的線速度不同 ， 中性面將發(fā)生偏移 ，表現(xiàn)在輥縫出口端軋材中性面偏向快速輥一側(cè)。 由于中性面的偏移 ， 在變形區(qū)中形成一個(gè)外力作用條件與應(yīng)力狀態(tài)都比較特殊的區(qū)域 ， 此區(qū)域位于 兩 個(gè)中性 點(diǎn)之間 ，其上、 下接觸面的摩擦力方向相反 ，形成了異步軋制所特有的搓軋區(qū)。 由于搓軋區(qū)的存在 ，造成了軋制過程變形特點(diǎn)和金屬流動(dòng)的特殊變化。 在搓軋區(qū)上 、 a) 咬入階段 b) 穩(wěn)軋階段 n1 n2??n1 n2 n1＞ n2 張紀(jì)文： 變形量對(duì)鋼板異步冷軋過程影響的數(shù)值模擬分析 4 下表面 ， 外摩擦力方向相反 ， 減少了外摩擦所形成的水平壓力對(duì)變形的阻礙作用 ，從而顯著降低了軋制變形的總壓力。 又由于方向相反的摩擦力 ，造成了搓軋區(qū)上、 下表面金屬流動(dòng)的不同 ， 因而在變形區(qū)內(nèi)引起剪切變形 ，導(dǎo)致金屬表面質(zhì)量、金相組織、晶體位向和力學(xué)性能的變化。 與常規(guī)軋制相比 ， 異步軋制具有顯著降低軋制壓力與軋制 力矩 ， 降低產(chǎn)品能耗 ， 減少軋制道次 ， 增強(qiáng)軋薄能力 ， 改善產(chǎn)品厚度精度和板形 ，提高軋制效率的優(yōu)點(diǎn)。特別是對(duì)于軋制變形抗力高、 加工硬化嚴(yán)重的極薄帶材 ， 其節(jié)能效果更加顯著。 a) 同步軋制變形區(qū)受力圖 b) 異步軋制變形區(qū)受力圖 圖 22 軋制變形區(qū)受力 圖 a) 同步軋制 b) 異步軋制 圖 23 變形區(qū)的摩擦力分布 圖 理想的異步軋制條件為 ： 軋材中性面沿快速輥出口 ， 沿慢速輥進(jìn)入 ， 稱為 PV( Pe