【正文】 銅陵學院畢業(yè)設計 1 第一章 異步 冷軋鋼板 在國內(nèi)外的發(fā)展狀況 及應用前景 異步軋制生產(chǎn)技術 異步軋制是 兩個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。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 表面準備、冷軋、熱處理、冷軋、成品檢驗、上油包裝。 異步軋制是為了降低軋制壓力 和設備重量 ，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。 相比與 同步軋制， 異步軋制的特點如下，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。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。 異步軋制 有比同步軋制更多的優(yōu)點 ， 其主要區(qū)別于同步軋制的地方為， 同步軋制 時，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增加 。異步軋制變形區(qū)的 主要特點 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， 從而導致 軋材 材料 的中心具有 比較大的剪切力，這樣會使軋制 變形抗力減小，單位軋制壓力 隨之降低。據(jù)以上分析 ， 異步軋制具有其獨特的優(yōu)點，以此優(yōu)點為研究方向，研制 出了很多與之相應的異步軋機。 它們具有軋制壓力 比較 低 但是軋制 效率 卻比較 高，輥速與張力控制簡單且適應性較強。 異步軋制所使用的設備主要有異步單機、 PV 軋機、 LPV軋機、 NCM 軋機、 FFC 軋機、連軋機。 國內(nèi)外異步軋制技術的研究進展 以國內(nèi)外的實際應用來看，異步軋制的主要適用范圍 如下。一， 既可以用于碳素結構鋼、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)。特別是高強度材料的薄板帶生產(chǎn)。它使軋機的使用范圍擴大，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 毫米。二， 復合薄板的生產(chǎn)，熱態(tài)復合軋制時，生產(chǎn)過程的 氧化和脆性金屬化合物問題影響很大，而異步軋制冷軋復合薄板，可很好地解決 此種問題 ，生產(chǎn)出的復合薄板復合強度高，表面光潔。 40 年代初 至今 ， 已有多個國家開展了異步軋制技術研究。其中德國和蘇聯(lián)的異步軋制技術較為成熟，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)被廣泛的研究和應用。 基于 異步軋制 技術 原理 的成功研究 ，前蘇聯(lián)設計制造了 PV 軋機，日本先后設計制造成功了 FFC 軋機、 IPV 軋機、 NCM 軋機。 這些都 標志著異步軋制這門新技術 已趨于 成熟 ， 并 能成功 應用于工 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特優(yōu)勢 ，至今也進行了大量的實驗理張紀文： 變形量對鋼板異步冷軋過程影響的數(shù)值模擬分析 2 論研究，同時也取得了很多重要的科研成果 。 北京科技大學、東北大學、鞍山鋼鐵集團 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、 20 輥異步軋機、異步單機、連軋機等。 北京科技大學 與 新余鋼鐵總廠合作，研制 出 φ 90／ 240 300 異步 冷軋軋機， 它可以顯著提高軋制效率和產(chǎn)品質量，同時在降低能耗方面也具有突出作用，已能成功地應用于工業(yè)生產(chǎn) 。 北京科技大學、東北大學、哈爾濱工業(yè) 大 學 、鋼 鐵 研 究 總院、鞍 山 鋼 鐵集團、攀枝花鋼 鐵集團、新余鋼鐵集團 等 眾多科研 單位 已有 課題組從理論和 實踐 上對異步軋制新技術進行 了廣泛地 研究 。相關鋼鐵廠和單位 都有 很多 從事 于 異步軋制 理論和實踐應用的研究工作者。 但是， 異步軋制技術的研究還不夠充分，存在理論不足以指導實踐需要。 軋機的振動和軋件的彎曲 是目前為止急需解決的問題 。 異步軋制 作為一種具有 獨特 優(yōu)點的壓力加工技術， 隨著對它的研究越來越深入 ， 可以預見， 異步軋制將會得到越來越廣泛的應用。 異步軋制技術的發(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小于發(fā)達國家，其中 產(chǎn)能過剩 、 噸鋼耗能 都是比較嚴重的問題 ， 同時 產(chǎn)品質量合格率、 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 質量， 同時兼顧 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國轉變 ，其關鍵在于生產(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)對軋件變形和組織變化 規(guī)律的影響， 才能得到先進的 異步軋制 生產(chǎn)工藝 ， 拓寬異步軋制工藝的應用范圍。 近些年來 ，隨著對產(chǎn)品質量要求的提高， 對板帶材表面質量 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也相繼出現(xiàn)， 如 : 液壓彎輥技術、 CVC、 HC、 PC 及 WRS軋機等 。 但是由于輥縫形狀復雜 ，一般的工藝技術都很難達到此種要求，所以得綜合多種工藝技術，這樣一來就 使得板形控制設備 變的很復雜 。 此時 異步軋制技術 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。 銅陵學院畢業(yè)設計 3 第二章 異步冷軋技術 原理 2. 1 異步軋制技術的實現(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動角速度不一樣來實現(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速 , 但依靠兩者摩擦系數(shù)不同來實現(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 , 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 (實際是一條線 )變成接觸弧 (實際是一塊接觸弧面 )， 軋機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量。 見圖 22。 圖 23 所示為常規(guī)軋制和異步軋制時的摩擦力分布。 金屬在軋制過程中 ， 按金屬流動速度的不同 ， 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 ， 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。 由于中性面的偏移 ， 在變形區(qū)中形成一個外力作用條件與應力狀態(tài)都比較特殊的區(qū)域 ， 此區(qū)域位于 兩 個中性 點之間 ，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和金屬流動的特殊變化。 在搓軋區(qū)上 、 a) 咬入階段 b) 穩(wěn)軋階段 n1 n2??n1 n2 n1＞ n2 張紀文： 變形量對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、 下表面金屬流動的不同 ， 因而在變形區(qū)內(nèi)引起剪切變形 ，導致金屬表面質量、金相組織、晶體位向和力學性能的變化。 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。特別是對于軋制變形抗力高、 加工硬化嚴重的極薄帶材 ， 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 ， 沿慢速輥進入 ， 稱為 PV( Pe