中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之三——温差、压下率对板坯弯曲的影响

第站卷1期sn101033x.2001.017京科技大学学报 Vol.23 No.1 2001年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2001 中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之三 一温差、压下率对板坯弯曲的影响 闫晓强)李玉庆》任天宝)梁永祥) 张红2) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)马转山钢铁股份有限公司，马鞍山2430003)邯郸钢铁公司，邯郸，056000 摘要研究了在中板轧制过程中抑制板坯弯曲的措施之一，从理论上建立了道次压下率大 小和板坯断面温差与板坯弯曲的关系，从而给出抑制板坯弯曲时道次压下率最佳值的确定原 则.其正确性已被实践所证明. 关键词中板；轧制过程；板坯弯曲；道次压下量；板坯断面温差 分类号TG333 中板轧制过程板坯弯曲现象是中板生产中 下，一定的H和h对应着一定的△S(H,h),即对应 普遍存在的难题，当板坯下弯时，不仅使板坯 着板坯弯曲的曲率大小；再由轧制力平衡条件 与机架辊（或护板）产生撞击造成结疤，同时使 及轧制变形区几何条件又可得到2个方程，联 机架辊和护板的寿命降低，从而影响了产品的 立方程可解出8，；再代人式(1)，可求得孤形 产量、质量、成材率，增加了停产检修时间和维 三角形面积之差△S(H,h). 修费. 下面推导曲率大小与弧形三角形面积之差 在板坯上下表面存在温差的情况下，必须 △SH,h)之间的关系. 考虑压下率对板坯下弯的影响.压下率是不对 如图1所示，设截面AD完全通过轧制变形 称轧制中用于调整板坯出轧机形状最主要的几 区所需时间为，在这段时间内截面BEFGC运 个轧制工艺参数之一，这是因为它易于调整和 动到截面BEF'G'C,并令L,=EE,L=FF, 操作，实践表明对抑制板坯下弯有一定效果. L2=GG.不妨将L,和L,看作轧机出口板坯上下 两部分的平均轧出长度，距中心层的距离为 1温差、压下率对板坯弯曲的影响 h/4. 为了更直观说明问题，采用几何的方法来 Ay 研究板坯弯曲与温差、压下率之间的关系，如图 1所示.假定R,R2及板坯上下表温度t,已知 的情况下，首先研究压下率与变形区内上下弧 形三角形面积之差的关系，然后由上下弧形三 角形面积之差可推出板坯弯曲曲率. 根据图1中的几何关系，上下弧形三角形 面积之差函数△SH,h)经过推导得： △SSW=竖(L-99sina+RnA+sn8A- H sim(.0in-0.)hsimo,+ H R(sine,+sine-sin(02+02))]+sin02-02} (1) 式中，变量H,h分别为轧机入口和出口板坯厚 度.在上下辊径及板坯温度和温差已知的情况 图1板还下曲率与上下孤形三角形面积差的关系 Fig.1 Relation of plate bending curvature and arc triange 收稿日期：200005-19闫晓强男，39岁，副研究员 area

第 23 卷 第 1 期 2 0 0 1年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u nr a l o f U n vi e花 yit o f s e证 n e e a n d Te c h n o】o yg B e ij i n g 、 b L 23 N O 一 1 F e b . 2 00 1 中板轧制过程板坯弯 曲生成与抑制之三 — 温差 、 压下率对板坯弯曲的影响 闰 晓 强 ” 李玉 庆 ” 任天 宝 2 , 梁永祥 ” 1)北京科技大学机械工程学院 , 北京 1 0 0 0 83 2) 马鞍山钢铁股份有限公司 , 马鞍山 2 4 3 0 0 张 红 2 , 3) 邯郸钢铁公司 , 邯郸 , 05 60 0 摘 要 研究 了在 中板轧制过程中抑制板坯弯曲的措施之一 从理论上建立了道次压下 率大 小 和板 坯断面温 差 与板坯弯曲 的关 系 , 从而 给出抑制板坯弯曲 时道次 压下 率最佳值的确 定 原 则 . 其正 确性 已被 实践所证 明 . 关 键词 中板 ; 轧制过 程 ; 板坯 弯曲; 道次压下 量 ; 板坯 断面 温差 分 类号 T G 3 3 3 中板轧制 过程板坯弯 曲现象是 中板生产 中 普遍存 在 的难题 , 当板坯 下弯 时 , 不仅使 板坯 与机架 辊 (或护板 ) 产生撞 击造成 结疤 , 同时使 机架辊 和护板 的寿命降低 , 从 而影响 了产 品的 产量 、 质量 、 成 材率 , 增 加 了停产 检修时 间和维 修费 . 在板坯 上下表 面存在温差 的情况下 , 必 须 考虑压下 率对板坯 下弯 的影 响 . 压 下率是 不对 称轧制 中用于调整板坯 出轧机形状最 主要 的几 个轧制工 艺参数之一 , 这是 因为它 易于调整 和 操作 , 实践表 明对抑 制板坯下 弯有一定效 果 . 1 温差 、 压下率对板坯弯曲的影响 为 了更直 观说 明问题 , 采用几何 的方法来 研究板坯弯 曲与温差 、 压下率之 间的关系 , 如 图 1 所示 . 假定 凡 , R Z 及板 坯上下 表温度 lt , 九 已知 的情 况下 , 首先研究 压下率 与变形 区 内上下弧 形 三角形面积 之差 的关 系 , 然 后 由上 下弧形三 角形 面积之差可 推 出板 坯弯 曲曲率 . 根据 图 1 中的几 何关系 , 上下弧形 三角形 面积 之差 函数 △别万{h) 经过推导得 4[] : △s( .hs ) 一 尽 、旦二望巫2「hs in 以+R ,s( i6n 1 +s in 氏 - ~ ~ 、 ~ , ` ’ 产 2 气 H 口 ’ “ ~ “ ” “ 八 ` 一 “ ” ` 一叼 s i n ( 0 1 + 队) )1 + s i n 。 , 一 。 , 卜尽 、业二乓擎丛2「, s。 氏 + “ “ 、 “ ` “ ` , “ “ ` ~ ’ “ ` ’ 2 t H L ’ ~ ~ ` “ ` ’ R , ( s i n o , + s i n 氏一 s in (氏+ 氏)) ] + s i n 氏一 氏} ( 1 ) 、 式 中 , 变量 H , h 分别为 轧机人 口 和 出口 板坯 厚 度 . 在上下辊径及 板坯温 度和温差 已知 的情 况 下 , 一定 的 H 和 h 对应着 一定 的八又从h) , 即对应 着 板坯弯 曲的 曲率 大小 ; 再 由轧制力 平衡条件 及 轧制变形 区几 何条 件又可得到 2 个方程 l4] , 联 立 方程可解 出01, ;02 再代人式 ( 1 ) , 可求得弧形 三角形 面积之差八又拭h) . 下 面推导 曲率 大小 与弧形三角形面积之差 瑟以 h) 之 间的关系 . 如图 1 所示 , 设截 面才D 完全通过 轧制变形 区所 需时 间为 0T , 在这段 时间 内截 面 刀五尸G C 运 动 到 截 面 B 万下 ,G灯 , 并 令乙 = 乞矛 , L = 万户 , 几= 于子 . 不妨 将L l 和岛看作轧机 出 口板坯 上下 两 部分 的平 均轧 出长度 , 距 中心层 的距 离 为 方风 . 一一卜 , U “ I I 续- J 才 卜 于 图 1 板坯 下 曲率与上下 弧形 三 角形 面积 差 的关系 收稿 日期 : 2 0 0刁 5一 19 闻晓强 男 , 39 岁 , 副研究员 F i.g 1 eR al iot n o f P al te be n d i n g e u vr a加re a n d a cr t血 n ge a r e 日 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 01. 047

·76· 北京科技 大学学报 2001年第1期 则有L,+A;=+A业 6 (2) P1= ÷h△r+” 0 2△V1-△2) (7) 式中，Vl为在时间内上下辊轧出的相同 p2= 告=8 h(△V2+ 的金属体积，I为时间变形区内上下辊轧出的 从而 p-n-冬-2产兴) (8) 相同部分金属的平均长度；△V1=Saaw×b,△？= 式(8)即为弧形三角形面积差与板坯弯曲率之间 Sacw×b相应为变形区上下弧形三角形区域内 的对应关系. 金属体积. 以某中板轧机为例，令R,=R2=550mm,出 -4高a-A四） (3) 炉钢坯上表面温度为1274℃，下表面温度分别 由图1可知：L1=p0;L2=p28 (4) 为1254,1244,1234和1224℃，压下率小于 所以 L1-L2=(p1-p2)8=θh/2 (5) 20%.首先利用公式计算出△V,△2和V,然后 将式(5)代入式(3)有 代入公式(8)求得板坯弯曲曲率与压下率之间 g=品aK-△ 的关系.为了分析问题的方便，将计算结果整理 (6) 绘制成图2. 根据式(2)~(6)得： 3.5a)板坯上下温差为20℃ 3.0 3.5o)板坯上下温差为30℃ 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 0 0.5 0 wa,-0I/ 0.5 0 3.5 @)板坯上下温差为40℃ 3.5(@板坯上下温差为50℃ 3.0 复 3.0 2.5 2.5 0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0 0 0 1015 20 25 0 5 1015 20 25 压下率% 压下率% 图2板还弯曲曲率与板还上下温差、压下率的关系.(R,=R,=500mm) 其中H为：e-220mm米190mm×-170mm在150mm-◆130mm口-110mm Fig.2 Relationship betwen plate bending curveture,temperature and reduction 2讨论 3结论 (1)在相同的压下率和温差条件下，板坯人 在板坯上下表面存在温差的情况下，压下 口厚度H越小，弯曲曲率也越大. 率是影响板坯弯曲的主要因素之一.因此，板坯 (2)在压下率相同的条件下，随着温差的增 的弯曲现象可通过合理制定轧制规程来抑制. 加，板坯的弯曲更加严重 这一点已被工程实践所证实. (3)在温差相同的条件下，随着压下率的增 参考文献 加，板坯的下弯的程度加剧 1管克智，周纪华.金属塑性变形阻力.北京：机械工业 出版社，1989.9 (4)在满足轧制工艺要求的前提下，制定压 2刘培锷.轧制时板坯上下面温差及辊径的选择.钢 下规程时应尽量使各道次板坯的弯曲曲率更小. 铁，1987,28(6)：18

. 76 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 1 年 第 1期 互。 一 丫Pfflnl 、 则 郁 1 ` 气笋 ; 址兰 , 二尸 D 兴气布 ~ D 乙 乙 ( 2 ) ( 7 ) 式 中 , v 一 音 bl 为在 二 时间 内上下辊车L出的相 同 的金属体积 , l 为 0T 时 间变形 区 内上下辊轧 出的 相 同部 分金属 的平均 长度 ; △ Vl = 及四“ 、 b , △矶 = 凡 c侧 x b 相应 为变 形 区上 下弧形 三角形 区 域 内 金 属体积 . h (△V1 + 均 2 (△K 一 △矶) h (△矶 + 约 2 (△K 一 △矶) 从而 h _ h , Z V+ △K + △矶 、 p 一 lP 一 了一 万 、下廊不几不厂 , ( 8 ) 式 (8 )即为弧形三角形面积差与板坯弯曲率之 间 的对应关系 . 以某 中板 轧机 为例 , 令R , = R Z = 5 0 ~ , 出 炉钢坯上表 面温度为 1 27 4 ℃ , 下 表面温度分别 为 1 2 5 4 , 1 2 4 4 , 1 2 3 4 和 1 2 2 4℃ , 压 下率小于 2 0 % . 首 先利用公 式 l4] 计算 出△ K , △矶 和 V , 然后 代人公式 ( 8) 求 得板坯 弯曲 曲率 与压下率之 间 的关系 . 为了 分析问题 的方便 , 将计算结果整理 绘制成 图 .2 (3456 : , 一 L Z一 影 △。 一 △: ) 由 图 1 可知 : L , = 1P ;0 L Z二 八 0 所以 L l 一 L Z = 勿 1 一 八)0 = 孙 /2 将式 ( 5) 代入式 (3 ) 有 。一 命今K 一 △矶 , 根据式 ( 2 ) 、 ( 6 )得 : 3 . 5 1 _ 、 , 一 , _ . _ 、 ~ 、 、 ` . _ _ _ _ }脚) 权还上 卜温麦为 川 u 3 . 0 卜 .23O.10LL 5005 :昌 丫。之僻毛仁护因形 (a) 板坯上下温差为 20 ℃ 二 3 · 5 网板坯礴上下温差为 40鬓℃ .3 ” r .2 ” .2 ” 「 「 , L , 1 . 0 「 卜 洲尸了~ 产今产 一 ù l 昌 , .铃二ù巨劲辑。之周 0 . 5 0 L ~ 一 - - ` 生二` 一 一一 - - 一- -一 ~ - 口 0 1一一一一 一一` 丫` 一一一 一一 J - 一一- - ` - - - 一一 -二一 ~ 一 一一习 0 5 10 15 2 0 2 5 0 5 1 0 15 2 0 25 压 下 率肠 压下 率%/ 图 2 板坯 弯 曲曲率与板 坯 上下 温差 、 压下 率 的关 系 . (R : = R : = 50 0 m m ) 其 中 H 为 : - e - 2 20 r o r n . 门卜 . 19 0 m r n 州拢e 17 0 r 。 幻以 - 心 - 1 5 0 m m we 令es 13 0 m m es 仁卜 . 1 10 r n 们以 F i g . 2 R e l a iot n s hi P b e幻斤 e n P妞 t e b e n d in g e u r v e t u 瑞 t e m P e ar ut er a n d r e d u c iot n 2 讨论 ( l) 在相 同的压下 率和温差条 件下 , 板 坯人 口 厚度 H 越小 , 弯 曲 曲率也越 大 . (2 ) 在压 下率相 同的条件下 , 随着温差 的增 加 , 板坯 的弯 曲更加严 重 . (3 )在温 差相 同的条件下 , 随着压下率 的增 加 , 板坯 的下弯 的程 度加剧 . (4 )在满 足轧制工 艺要求 的前 提下 , 制定 压 下规程时应尽量使各道次板坯 的弯 曲曲率更小 . 3 结论 在板坯 上下表 面存在温差 的情况下 , 压 下 率是影响板坯弯 曲的主要 因素之一 因此 , 板 坯 的弯 曲现象 可通 过合理 制定 轧制规 程来抑 制 . 这一点 已 被工程 实践所证实 . 参 考 文 献 l 管克 智 , 周 纪华 . 金属 塑性 变形 阻 力 . 北京 : 机械 工业 出版社 , 19 89 .9 2 刘 培愕 . 轧制 时板 坯 上下 面温差及 辊径 的选择 . 钢 铁 , 19 87 , 28( 6) : 18

VoL.23 No.1 闫晓强等：中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之三 ·77· 3闫晓强.中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之一，轧 用上压法抑制板坯弯曲.北京科技大学学报，2000,22 制参数特征.北京科技大学学报，2000,22(5)：475 (6):547 4闫晓强.中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之二，采 Forming and Curbing of Plate Bending in Jobbing Sheet Rolling Process(3) -Pass reduction and temperature difference effecting plate bending YAN Xiaoqiang,LI Yuqing,REN Tianbao,LIANG Yongxiang, ZHANG Hong 1)Mechanical Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Maanshan Iron and Steel Co,Ltd,Maanshan,243000,China 3)Handan Iron and Steel Company,Handan,056000,China ABSTRACT One of the method of curbing plate bending in jobbing sheet rolling process was researched. The relationship between plate bending curvature and pass reduction and temperature difference of plate sec- tion is analyzed.The optimum value of pass reduction can be decided.The theory has been adopted in practical production and is proved to be correct. KEY WORDS jobbing sheet;rolling process:plate bending;pass reduction;temperature difference of plate section (上接第54页) 参考文献 3 Dayananda M A,Kin C W.Zero-Flux Planes and Flux Re- 】阎来成，孙家华，燕平，等.双合金热等静压扩散连接 versals Cu-Ni-Zn Diffusion Couple.Metall Trans A,1979, 的组织和性能的研究.金属学报，1999,35（增刊2）：227 10A(9):1111 2毛健，汪武祥，呼和，等.双合金热等静压工艺的研究. 4阁来成.热等静压扩散连接DD402单晶与FGH95粉 航空材料学报，1996,16(4)：7 末合金的组织性能研究博士学位论文]北京：北京 科技大学，1999.79 Rafting of y'Phase and Diffusion of y'Forming Elements in Single Crystal for DD402/FGH95 of Diffusion Couple YAN Laicheng",SUN Jiahua,DONG Dejun",ZHAO Jingchen,YAN Ping 1)Advanced Technology Materials Co,Ltd,Beijing 100081,China 2)Central Iron Steel Research Institute.Beijing 100081,China ABSTRACT Regularities of interdiffusion of Al,Ti and Ta for DD402/FGH95 couple during HIP at different temperatures were studied.The up-hill diffusion flux of Al and Ta in single crystal DD402 was found.As a re- sult,a rich zone ofy'phase forming elements and raftedy'phase were developed in single crystal DD402 close to the bonded interface.The diffusion fluxes and diffusion depths of Al and Ta were calculated.The calculated results were corresponding to those the experiments. KEY WORDS diffusion;single crystal superalloy;P/M superalloy;rafting

3 o L V b2 N . 1 闰晓 强等 : 中板 轧制 过程 板 坯弯 曲生 成与 抑制 之三 . , , . 闰 晓强 . 中板 轧制过 程板 坯 弯曲生成 与抑 制之 一 , 轧 制 参数特 征 . 北 京科技 大 学学 报 , 2 0 0 , 2 (5 :) 4 75 闰 晓强 . 中板 轧制过 程板 坯 弯 曲生成 与抑 制之 二 , 采 用上 压法抑 制板坯弯 曲 . 北京 科技 大学学 报 , 2 0 0 , 2 ( 6 ) : 54 7 F o mr i n g an d C u r b l n g o f P l aet B e n d i n g i n J o b b i n g S h e e t R o lli n g P r o e e s s ( 3 ) — P a s s r e du e it o n an d et m Per a t ir e d i fl 免r e n e e e fe ct i n g P l aet b e n d i n g YA N 诵“ 。 oq j a n g l ), lL uY q ign l), R E N 刀 a n b a O Z ), L IA N G oY 尹毯沐 ia 心气 Z月% N G oH心 , l ) M e hc an i e ia E n g ine e ir gn Shc o l , U S T B e ij ign , B e ij ing 10 0 0 8 3 , C h l n a 2 ) M a a n s h an I onr an d S et e l C o , tL 氏 M an s h叽 2 4 3 0 0 0 , C h in a 3 ) Han d an I onr an d S et l C o m P an y ) H an d an , 0 5 6 0 0 , C h i n a A B S T R A C T o n e o f ht e m e ht o d o f e u r b ing Pl aet b en d l n g in j ob b ing hs e et or ll ing Pr o e e s s w a s er s e acr h e d . Th e r e l at ion s h iP b e wt e e n P lat e b e nd in g e vur a t ir e an d Pa s s er du e t ion a n d t e m Pe r a n 江 e id fe er n e e o f P l aet s e e - t ion 1 5 an aly ez d . hT e o Pt l mu v al u e o f Pa s s er d u c t i o n e an b e de e id e d . hT e het o yr h a s b e e n a d o Pt e d i n P ar ct i c al p r o d u e it on an d 1 5 P r o v e d t o b e e o r e e t . K E Y W O R D S j o b b i n g s h e et ; or lli n g Pr o e e s s ; Pl aet b en d l n g ; Pa s s er d u c it on ; t e m pe r a n 址e id fl 笼r e n c e o f lP aet S e ct i o n (上接第 54 页 ) 参 考 文 献 l 阎 来成 , 孙家华 , 燕平 , 等 . 双 合金 热等 静压扩 散连接 的组织和 性能 的研 究 . 金属 学报 , 19 9 , 35( 增 刊 2) : 2 27 2 毛 健 , 汪武样 , 呼和 , 等 . 双 合金 热等静 压工 艺的研 究 . 航 空材料 学报 , 19 9 6 , 1 6 ( 4 ) : 7 D ay an an d a M A , K i n C .W Z e or 一 F l ux P lan e s an d F lux 助 · v e sr al s C u 一i 一 nZ D i月七s i on C o uP l e · M e at ll rT a n s A , 197 9 , 10 A ( 9 ) : 1 1 1 1 阎来成 . 热 等静 压扩 散连 接 D D 4 02 单 晶与 F G H 95 粉 末 合金 的组织 性 能研究:[ 博 士学 位论 文 ] . 北 京: 北京 科技 大学 , 199 9 . 7 9 R a ft i n g o f 少 ` P h a s e an d D i肋 s i o n o f 夕` F o n n in g E l e m e nt s i n S i n g l e C yr s t a l fo r D D 4 OZ用G H 9 5 o f D i肋 s i o n C o uP l e YA N L 口 ich e心气 s U N iaJ 加a)Z , D O N G D ej un ,) 乙队 4 0 涌加罗 he n)z, 上河 N p i n罗 l ) Avd an ce d eT c hn o l o gy & M at e ir al s C o , L t成 B e ij in g 10 0 0 8 1 , Ch in a 2 ) C e n tr a l l r o n & S et e l R es e 别rC h I nst i t u t e . B e ij l n g l 0 0() 8 l , C h in a A B S T R A C T 只e gu l iar it e s o f l n t e r id 而 s ion o f A I , iT an d aT for D D 4 0 2压G H 9 5 e o u P l e d iur n g H IP at id fe r e n t t e m Pe r a 奴理 e s w e er s ut id e d . hT e uP 一 hi ll d i而 s ion if ux o f A I an d 几 in s ign l e e yr s at l D D 4 0 2 w as fo u n d . A s a er - s u lt , a ir hc oz n e o f y ` hP a s e fo n n ign e l em e snt an d r a ft e d y ` p h a s e w er de v e lop e d in s ign l e e yr s at l D D 4() 2 c l o s e ot ht e b on de d I n t e r fa e e . hT e id fl 七s l o n fl ux e s an d id 而 s i o n d e Pht s o f A I an d aT w er e e al e ul aet d . hT e e al e u l aet d r e s ult s w er e o r e sP on d ign t o ht o s e ht e e xP e ir m e nt s . K E v w 0 R D S d i而 s i o n : s in g l e e yr sat l s uP e ar lloy : P迎以 s uP ear lloy : r a ft ign