双金属变厚度轧制力学模型及辊缝预测

发布时间：2020-06-09 08:25

【摘要】：双金属变厚度复合板材(Cladded Longitude Profile Plate,CLP板)是以双金属层状复合板为原料,采用纵向变厚度轧制技术成形的一种资源节约型新材料。在保持传统单金属变厚度板材节材减重优点基础上,可根据环境使用要求选择合适的覆层金属材料,以满足耐磨性、防腐蚀、耐高温等特殊功能化要求。本文以双金属复合板为对象,建立双金属复合板变厚度轧制过程有限元模型,研究轧制过程中组元金属变形行为及流动规律;建立双金属变厚度轧制过程中的力学及速度场模型,为双金属变厚度板生产提供理论依据。首先,通过Marc有限元软件建立了铜铝双金属变厚度轧制模型,分析了变厚度过程轧制力、中性角、接触界面的变化规律。针对于双金属变厚度轧制翘曲现象,采用施加前后张力的方法使轧件趋于平直,并分析了前后张力对轧制压力、中性角、楔形角等参数的影响规律;对于不易施加张力的情况考虑通过改变异速比、异径比和摩擦的方法来改善翘曲,模拟结果显示几种参数的配合能够有效减小翘曲。其次,基于勃兰特-福特平衡微分方程推导了适应于冷轧的双金属变厚度冷轧轧制力公式,基于奥洛万平衡微分方程推导了适应于热轧的双金属变厚度热轧轧制力公式。假设轧制过程中复合板覆层比不变和变化两种情况,分别研究了双金属变厚度轧制过程变形区水平速度计算公式。最后,以四种变厚度曲线为研究对象,将轧制力模型及弹跳方程应用到轧制辊缝设定模型中实现了对辊缝压下量的预测,将速度场模型应用到变厚度轧制长度计算模型实现了对变厚度区长度的预测。并将双金属变厚度出口厚度与长度预测相结合,通过对压下量的修正可得出期望过渡区长度下的辊缝设定量。
【图文】：

第 1 章绪论1.1 课题研究背景在当前资源、能源、环境压力日益加大的情况下，生产节约型钢铁材料、实现产品减量化对于钢铁行业而言是一个非常重要的发展方向。目前在连轧生产上已开发半无头、无头轧制以及动态变规格等轧制技术，这些手段的应用能够有效提高成材率并生产减量化产品[1,2]。变厚度技术是近年来发展起来的轻量化成形新技术，通过在轧制过程中动态调节轧辊辊缝获取纵向厚度按照预期变化的变厚度板带材，实现了不同厚度规格板材的柔性过渡连接，如图1-1 所示。目前典型产品包括纵向变厚度板(LP板)和差厚板(TRB板)[3,4]，如图 1-2 所示。LP板可根据承受载荷的情况改变板的厚度，对板的横截面进行结构优化，主要应用于桥梁、船只等领域。TRB 板广泛应用于汽车制造中的各种梁、框、连接件、加强件等，有效地实现了节能减重。

变厚度板,轧制过程

第 1 章绪论1.1 课题研究背景在当前资源、能源、环境压力日益加大的情况下，生产节约型钢铁材料、实现产品减量化对于钢铁行业而言是一个非常重要的发展方向。目前在连轧生产上已开发半无头、无头轧制以及动态变规格等轧制技术，这些手段的应用能够有效提高成材率并生产减量化产品[1,2]。变厚度技术是近年来发展起来的轻量化成形新技术，，通过在轧制过程中动态调节轧辊辊缝获取纵向厚度按照预期变化的变厚度板带材，实现了不同厚度规格板材的柔性过渡连接，如图1-1 所示。目前典型产品包括纵向变厚度板(LP板)和差厚板(TRB板)[3,4]，如图 1-2 所示。LP板可根据承受载荷的情况改变板的厚度，对板的横截面进行结构优化，主要应用于桥梁、船只等领域。TRB 板广泛应用于汽车制造中的各种梁、框、连接件、加强件等，有效地实现了节能减重。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG335

【参考文献】