第1期 付括等：轧制界面非稳态流体润滑轧制特性 ·103· 3.2.2其他参数波动 tion behavior in cold rolling process.Ade Mater Res,2010,154: 实际轧制过程中影响变形区油膜厚度分布和应 731 力分布的轧制工艺参数有很多，类似轧件厚度不均 4]Hu P H,Ehmann K F.A dynamic model of the rolling process: Part I.Homogeneous model.Int J Mach Tools Manuf,2000,40: 匀这样的非稳态扰动因素也有很多，如轧制速度波 1 动、后张力波动、轧辊半径波动、轧件屈服强度不均 [5]Hu P H,Ehmann K F.A dynamic model of the rolling process: 以及轧件表面条纹方向出现周期性变化.由于文章 Part II:Inhomogeneous model.Int Mach Tools Manuf,2000 篇幅所限不能将各种参数波动下的非稳态分析计算 40:21 结果一一列出，但其趋势是一样的，如随着后张力波 [6]Liu Y J,Tieu A K.A thermal mixed film lubrication model in cold rolling.J Matter Process Technol,2002,130:202 动的增大，界面油膜厚度波动、应力波动加剧，油膜 7]Tieu A K.Kosasih P B,Godbole A.A thermal analysis of strip- 波动系数和应力波动系数均增大，压应力的绝对波 rolling in mixed-film lubrication with O/W emulsions.Tribol Int 动要远大于切应力的绝对波动.为了保证产品质量 2006,39:1591 及轧制过程安全在实际轧制生产中特别是高速轧制 [8]Wilson W R D,Walowit J A.An isothermal hydrodynamic lubri- 条件下应尽量避免或降低这些扰动因素对轧制过程 cation theory for strip rolling with front and back tension//Tribol- ogy Convention.London,1971:164 的干扰。 9]Sun J L.Kang YL,Zhang X M.Model for inlet film thickness in 4结论 mixedAubrication rolling.Chin Nonferrous Met,2002,11 (1): 18 (1)稳态下随着压下率的增加轧制界面整体油 (孙建林，康永林，张新明.混合润滑轧制入口膜厚模型.中 膜厚度减小.非稳态下随着入口板带厚度等扰动因 国有色金属学报，2002,11(1)：18) 素的波动加剧，油膜波动系数变大，绝对波动加剧 [10]Sun J L,Kang Y L,Liu J.Characteristics of oil film formation 很多扰动因素可能造成轧制界面油膜厚度波动，比 on cold rolled strips.J fron Steel Res,2001,13(1):10 (孙建林，康永林，刘杰.带钢冷轧润滑形膜的特征.钢铁研 如后张力波动、轧制速度波动、入口板带厚度不均和 究学报，2001,13(1)：10) 压下率变化，实际生产中应尽量减小这些非稳态因素 [11]Wang Q Y,Huang H J,Li Z H.Control of mill vibration for un- 的波动幅值进而减少轧制界面油膜厚度的绝对波动. steady lubrication based on metal-forming processes.I Cent South (2)稳态轧制界面压应力和切应力会随着压下 Unin Sci Technol,2010,41(4):1418 率的变大而增加.相比较于稳态，非稳态压应力波 (王桥医，黄海军，李志华.金属塑性加工工作界面非稳态 润滑轧机振动控制.中南大学学报：自然科学版，2010,41 峰（应力最大值）的位置和数值都会随着时间的变 (4):1418) 化而发生改变.非稳态下切应力也会随时间变化而 [12]Wang Q Y,Li Z H.Research on characteristics of oil film for 发生相应的波动，但相比较非稳态压应力波动其变 work interface in metal rolling processes.China Mech Eng,2008 化并不是很大. 20(15):1866 (3)在一定油膜厚度波动范围内，压应力波动 (王桥医，李志华.金属塑性加工过程界面油膜特性研究 中国机械工程，2008,20(15)：1866) 系数比切应力波动系数变化大，轧制界面油膜厚度 03] Wang Q Y,Yu D J.Research on dynamic property of metal- 波动对非稳态压应力影响比较大，而对非稳态切应 forming processes based on an unsteady lubrication theory.Hu- 力的绝对波动影响相对较小. nan Univ Sci Technol,2006,33(2)44 (王桥医，于德介.基于非稳态润滑理论的金属塑性加工过 参考文献 程动力学特性研究.湖南大学学报（自然科学版），2006,33 [Li C S,Li YY,Yu T,et al.Experimental research on rolling lu- (2):44) bricating process on 4-high reversing cold rolling mill.J Northeast [14]Sa C Y,Wilson W R D.Full film lubrication of strip rolling. Univ Nat Sci,2010,31(8):1117 Tribol,1994,116:569 (李长生，李有元，于涛，等.四辊可逆冷轧机轧制润滑工艺 [15] Zhao Z Y.Metal Plasticity Deformation and Roll Theory.Beijing: 实验研究.东北大学学报：自然科学版，2010,31(8)：1117) Metallurgical Industry Press,1996 Liu L M,Zang Y,Chen Y Y.Hydrodynamic analysis of partial (赵志业.金属塑性变形与轧制理论.北京：治金工业出版 film lubrication in the cold rolling process.Int J Adr Manuf Techn- 社，1996) ol,2010,54(58):489 16]Hill R.The Mathematical Theory of Plasticity.Oxford:Claren- B]Liu L M,Zang Y,Chen YY.Study on the hydrodynamic lubrica- don Press,1950第 1 期 付 括等: 轧制界面非稳态流体润滑轧制特性 3. 2. 2 其他参数波动 实际轧制过程中影响变形区油膜厚度分布和应 力分布的轧制工艺参数有很多，类似轧件厚度不均 匀这样的非稳态扰动因素也有很多，如轧制速度波 动、后张力波动、轧辊半径波动、轧件屈服强度不均 以及轧件表面条纹方向出现周期性变化． 由于文章 篇幅所限不能将各种参数波动下的非稳态分析计算 结果一一列出，但其趋势是一样的，如随着后张力波 动的增大，界面油膜厚度波动、应力波动加剧，油膜 波动系数和应力波动系数均增大，压应力的绝对波 动要远大于切应力的绝对波动． 为了保证产品质量 及轧制过程安全在实际轧制生产中特别是高速轧制 条件下应尽量避免或降低这些扰动因素对轧制过程 的干扰． 4 结论 ( 1) 稳态下随着压下率的增加轧制界面整体油 膜厚度减小． 非稳态下随着入口板带厚度等扰动因 素的波动加剧，油膜波动系数变大，绝对波动加剧． 很多扰动因素可能造成轧制界面油膜厚度波动，比 如后张力波动、轧制速度波动、入口板带厚度不均和 压下率变化，实际生产中应尽量减小这些非稳态因素 的波动幅值进而减少轧制界面油膜厚度的绝对波动． ( 2) 稳态轧制界面压应力和切应力会随着压下 率的变大而增加． 相比较于稳态，非稳态压应力波 峰( 应力最大值) 的位置和数值都会随着时间的变 化而发生改变． 非稳态下切应力也会随时间变化而 发生相应的波动，但相比较非稳态压应力波动其变 化并不是很大． ( 3) 在一定油膜厚度波动范围内，压应力波动 系数比切应力波动系数变化大，轧制界面油膜厚度 波动对非稳态压应力影响比较大，而对非稳态切应 力的绝对波动影响相对较小． 参 考 文 献 ［1］ Li C S，Li Y Y，Yu T，et al． Experimental research on rolling lu￾bricating process on 4-high reversing cold rolling mill． J Northeast Univ Nat Sci，2010，31( 8) : 1117 ( 李长生，李有元，于涛，等． 四辊可逆冷轧机轧制润滑工艺 实验研究． 东北大学学报: 自然科学版，2010，31( 8) : 1117) ［2］ Liu L M，Zang Y，Chen Y Y． Hydrodynamic analysis of partial film lubrication in the cold rolling process． Int J Adv Manuf Techn￾ol，2010，54( 5-8) : 489 ［3］ Liu L M，Zang Y，Chen Y Y． Study on the hydrodynamic lubrica￾tion behavior in cold rolling process． Adv Mater Ｒes，2010，154: 731 ［4］ Hu P H，Ehmann K F． A dynamic model of the rolling process: Part I． Homogeneous model． Int J Mach Tools Manuf，2000，40: 1 ［5］ Hu P H，Ehmann K F． A dynamic model of the rolling process: Part II: Inhomogeneous model． Int J Mach Tools Manuf，2000， 40: 21 ［6］ Liu Y J，Tieu A K． A thermal mixed film lubrication model in cold rolling． J Matter Process Technol，2002，130: 202 ［7］ Tieu A K，Kosasih P B，Godbole A． A thermal analysis of strip￾rolling in mixed-film lubrication with O/W emulsions． Tribol Int， 2006，39: 1591 ［8］ Wilson W Ｒ D，Walowit J A． An isothermal hydrodynamic lubri￾cation theory for strip rolling with front and back tension / / Tribol￾ogy Convention． London，1971: 164 ［9］ Sun J L，Kang Y L，Zhang X M． Model for inlet film thickness in mixed-lubrication rolling． Chin J Nonferrous Met，2002，11( 1) : 18 ( 孙建林，康永林，张新明． 混合润滑轧制入口膜厚模型． 中 国有色金属学报，2002，11( 1) : 18) ［10］ Sun J L，Kang Y L，Liu J． Characteristics of oil film formation on cold rolled strips． J Iron Steel Ｒes，2001，13( 1) : 10 ( 孙建林，康永林，刘杰． 带钢冷轧润滑形膜的特征． 钢铁研 究学报，2001，13( 1) : 10) ［11］ Wang Q Y，Huang H J，Li Z H． Control of mill vibration for un￾steady lubrication based on metal-forming processes． J Cent South Univ Sci Technol，2010，41( 4) : 1418 ( 王桥医，黄海军，李志华． 金属塑性加工工作界面非稳态 润滑轧机振动控制． 中南大学学报: 自然科学版，2010，41 ( 4) : 1418) ［12］ Wang Q Y，Li Z H． Ｒesearch on characteristics of oil film for work interface in metal rolling processes． China Mech Eng，2008， 20( 15) : 1866 ( 王桥医，李志华． 金属塑性加工过程界面油膜特性研究． 中国机械工程，2008，20( 15) : 1866) ［13］ Wang Q Y，Yu D J． Ｒesearch on dynamic property of metal￾forming processes based on an unsteady lubrication theory． J Hu￾nan Univ Sci Technol，2006，33( 2) : 44 ( 王桥医，于德介． 基于非稳态润滑理论的金属塑性加工过 程动力学特性研究． 湖南大学学报( 自然科学版) ，2006，33 ( 2) : 44) ［14］ Sa C Y，Wilson W Ｒ D． Full film lubrication of strip rolling． J Tribol，1994，116: 569 ［15］ Zhao Z Y． Metal Plasticity Deformation and Ｒoll Theory． Beijing: Metallurgical Industry Press，1996 ( 赵志业． 金属塑性变形与轧制理论． 北京: 冶金工业出版 社，1996) ［16］ Hill Ｒ． The Mathematical Theory of Plasticity． Oxford: Claren￾don Press，1950 ·103·