軋制工程學

前言

在鋼鐵工業(yè)生產中，軋鋼工業(yè)的出現是現代工業(yè)革命的產物，軋鋼工業(yè)和技術的發(fā)展歷史也僅百余年。在一百年來冶金工業(yè)的發(fā)展中，高效能的軋鋼工業(yè)和技術使得軋鋼始終是鋼鐵工業(yè)中鋼材成型的主要方式。由于軋鋼過程是連續(xù)、可測和可控的高效變形過程，所以軋鋼技術的進步之大，在鋼鐵工業(yè)中始終名列前茅，如計算機的應用，連續(xù)化的實現等。在用高新技術改造鋼鐵傳統(tǒng)產業(yè)中，信息化和智能化管理及控制的軋鋼廠已經出現。盡管鋼材生產面臨著市場競爭和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，但在可以預見的未來年代里，鋼鐵仍然是全球的主要基礎原材料，軋鋼仍將是鋼材成型的支柱技術，將對全球（特別是發(fā)展中國家）經濟發(fā)展和社會文明進步起到基礎性支持作用。近年來，軋鋼生產中應用了大量高新技術適應日趨激烈的產品競爭，如薄板坯連鑄連軋技術等均是20世紀80年代以來國際上出現的短流程生產技術，它們代表了軋鋼發(fā)展的新方向。板帶生產中，板厚控制技術已被人們所掌握，板形控制技術日臻成熟。型鋼生產中，精密軋制、無頭軋制和各種零件直接軋制技術的研究日益活躍，冷彎型鋼生產等鋼材深加工技術也取得長足的進步。鋼管生產中，限動芯棒連軋管技術成為主流，AccuRoll成形技術、六輥式軋管機大大減小了變形不均勻性；高速線材生產實現了高速、連續(xù)、無扭和微張力軋制，斯太爾摩軋后控冷技術進一步提高了高速線材生產效率和產品精度。為了開發(fā)高新功能軋材，異類金屬的多層復合和粉末復合軋制技術與理論研究也受到高度重視。高新技術的應用使軋鋼生產在提高質量、降低成本和增加品種等方面都有了突飛猛進的發(fā)展，但同時也出現了一些新的技術難題，如薄板坯連鑄連軋工藝還沒有達到傳統(tǒng)生產的質量水平，生產的鋼種受到限制；熱軋板帶的組織性能預報與控制和型線、管材變形特性等方面都有待進一步研究。而傳統(tǒng)的軋制理論則需要有新的發(fā)展和進步才能適應新技術發(fā)展的需要。目前，軋鋼工藝和理論的發(fā)展呈現出新的發(fā)展趨勢和特點。首先是與力學、數學和計算機科學形成密不可分的交叉體系。力學的研究從獨立的力學分析到熱、磁、電、化學作用的綜合分析，從宏觀力學深入到細觀和微觀領域。近代數學的定性理論和非線性理論的成就，使力學研究層次和精確性都提高到一個新水平。計算機科學的發(fā)展使力學和數學成就在軋制過程中得以更加有效的應用。

內容概要

從事軋制工程的人員都知道，大學期間所學軋制理論僅是從力學角度分析軋制過程，亦即力能、變形、運動學諸參數的計算，而工藝課基本上是經驗性地描述。這種情況遠不能滿足從事現代軋制工程的技術人員的要求。     本書是在本科教育的基礎上，為繼續(xù)從事軋制生產和技術工作的人員編寫的，可幫助讀者解決現代軋制工程的問題。     書中全面、系統(tǒng)地介紹了軋制工程中技術人員應掌握的塑性加工學、工藝編制、技術仿真、原料物流、質量控制等知識。在編寫中，打破了傳統(tǒng)板、管、型的界限，例如：生產計劃的編制以最為復雜的—體化的熱軋板帶生產為重點介紹，產品精度以無縫管壁厚不均為典型介紹，其他方面難題讀者可以舉一反三、迎刃而解。

書籍目錄

緒論第1章　軋制過程的基本概念　1.1　簡單(理想)軋制過程模型　　1.1.1　咬入條件　　1.1.2　軋制的變形、運動學、力學條件　1.2　影響軋制過程的因素及三種典型軋制情況　　1.2.1　軋制影響因素　　1.2.2　三種典型軋制情況　1.3　第一類影響軋制因素　　1.3.1　影響金屬變形抗力的因素　　1.3.2　金屬變形抗力的理論和假說(數學模擬)　　1.3.3　軋制時變形程度、變形速度、變形溫度的確定　1.4　第二類影響軋制因素——外摩擦及外區(qū)　　1.4.1　外摩擦　　1.4.2　外區(qū)的作用第2章　軋制參數計算的理論基礎　2.1　塑性加工學的綜合體系　2.2　應變與應力的關系　2.3　塑性加工學的基本定律　　2.3.1　質量守恒定律　　2.3.2　動量守恒定律　　2.3.3　能量守恒定律　2.4　塑性加工的物性方程　　2.4.1　屈服條件　　2.4.2　應變與應力的關系　　2.4.3　軋制過程流變學　2.5　連續(xù)介質力學的邊值問題　2.6　塑性加工問題的求解方法　　2.6.1　虛功原理、最大塑性功原理和上下界定理　　2.6.2　塑性變分原理　　2.6.3　軋制力學問題的求解方法第3章　工藝和設備強度設計的理論基礎　3.1　軋制壓力　3.2　軋制壓力計算　　3.2.1　截面法　　3.2.2　其他軋制壓力計算方法　3.3　關于提高軋制力計算精度問題　　3.3.1　關于計算精度　　3.3.2　密切結合生產建立模型第4章　設備結構設計的理論基礎　4.1　二輥軋機輥系受力分析　　4.1.1　簡單軋制情況下輥系受力分析　　4.1.2　作用在軋輥上的力的方向　4.2　四輥軋機輥系受力分析　　4.2.1　工作輥驅動情況下的輥系受力分析　　4.2.2　軋制穩(wěn)定性的分析與偏移量的計算　　4.2.3　驅動支撐輥情況下的輥系受力分析　　4.2.4　工作輥的側向彎曲與打滑　4.3　多輥軋機輥系受力分析　　4.3.1　十二輥軋機的輥系受力分析　　4.3.2　偏八輥軋機的輥系受力分析　4.4　輥系受力分析的簡化方法第5章　設備電氣設計的理論基礎　5.1　傳動軋輥所需力矩　5.2　軋制力矩　　5.2.1　由軋制力計算軋制力矩　　5.2.2　按能量消耗確定軋制力矩　　5.2.3　張力、軋輥壓扁等因素的影響　5.3　軋制功率　　5.3.1　理論計算方法　　5.3.2　附加力矩　　5.3.3　動力矩　　5.3.4　負荷圖　　5.3.5　由能耗曲線確定功率　5.4　單位能耗曲線第6章　設備剛度設計及厚控的理論基礎　6.1　軋制的彈塑曲線　　6.1.1　軋件的塑性曲線　　6.1.2　軋機的彈性曲線　　6.1.3　軋制的彈塑曲線　6.2　軋機調整圖示　6.3　軋制彈塑曲線的建立方法　　6.3.1　軋機剛度　　6.3.2　剛性系數K的計算　　6.3.3　塑性系數M的計算　6.4　厚度自動控制及厚控方程　　6.4.1　厚控方程　　6.4.2　厚控方案　6.5　最小可軋厚度　6.6　軋制時的振動——軋機彈性變形的另一形式　　6.6.1　冷帶軋機的振動　　6.6.2　軋機振動頻率計算方法　　6.6.3　振動的實驗研究和生產性研究第7章　軋制動態(tài)過程控制的理論基礎　7.1　連軋張力　　7.1.1　張力公式推導　　7.1.2　連軋張力分析　7.2　前滑　　7.2.1　前滑及后滑的表示方法　　7.2.2　影響前滑的因素　　7.2.3　孔型中的前滑　7.3　連軋綜合特性及過程模擬　　7.3.1　影響系數法　　7.3.2　直接計算法　7.4　全連續(xù)軋制理論　　7.4.1　動態(tài)規(guī)格變換工藝　　7.4.2　動態(tài)規(guī)格變換的數學模擬　7.5　連軋綜合力學模型　　7.5.1　力學方程　　7.5.2　軋制運動學方程　　7.5.3　軋制物理方程　　7.5.4　起始條件與邊界條件第8章　孔型設計及寬度控制的理論基礎第9章　板形控制的理論基礎第10章　工藝規(guī)程制訂的理論基礎第11章　軋制生產過程仿真的理論基礎第12章　軋制生產運作管理的關鍵技術第13章　產品質量管理及控制的關鍵技術第14章　產品性能預報及控制的理論基礎參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：④計劃單元。前已述及，兩次更換工作輥之間的軋制時間稱為一個軋制單位，一個軋制單位的軋制產品計劃，稱為一個軋制計劃單元。⑥燙輥材和主體材。在一個板帶軋制計劃單元中，一般包括“燙輥材”和“主體材”兩部分，圖12-14為燙輥材和主體材的寬度變化示意圖，編制計劃時要考慮軋輥狀態(tài)的變化。軋制計劃類型。根據成品寬度、成品厚度和最終用途，軋制計劃分為四個類型，見表12-2。在熱連軋的精軋過程中，軋輥逐漸磨損，使輥型不斷發(fā)生變化。因此，人們除了采用換輥的方法維持軋制條件相對穩(wěn)定之外，還在工藝上對輥型進行調整控制，用工藝要求的變化來適應輥型的不斷變化，其中適當安排軋制計劃就是主要工藝措施之一，即在軋輥的使用周期內，根據軋輥的磨損情況，適當安排軋制品種和規(guī)格，在保證軋制產品質量的前提下，盡可能延長軋輥更換前軋制產品的總長度。由此可見，一個軋制計劃單元的生成是其所含軋材的工藝質量參數的漸變過程，其中軋材的主要工藝參數如寬度、厚度、硬度、溫度等在漸變過程中的跳躍值要滿足一定的梯度要求，同時質量要求也不斷變化。這使得每一個軋制計劃單元都有一個關于工藝質量要求的參數范圍，根據這個參數范圍可定義各種軋制計劃類型，從而為生產計劃系統(tǒng)的結構化處理提供有效依據。對于一體化生產計劃系統(tǒng)而言，這些來自局部工序的工藝要求實質上也是全局的要求，因為一體化生產是各工序緊密銜接的生產方式。表面最大計算公里數。例如，窄計劃類型的1級表面成品的最大計算公里數為80km，其含義為更換工作輥后，軋制的成品累計總長度在80km內時，可生產1級表面的產品，這是因為累計長度大于80km后，工作輥表面磨損較大，不能再生產1級表面的產品。。最大計劃單元長度。即一個計劃單元內兩次更換工作輥之間所能生產的成品總長度。寬度、厚度、硬度、溫度跳躍。即計劃中兩相鄰合同的寬度、厚度、硬度、溫度的變化量。例如，計劃中兩相鄰合同的寬度為B（1）＝1000mm，B（2）=900mm，則二者的寬度跳躍值為100mm。

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