[发明专利]确定异步轧制极薄带最小可轧厚度的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料成形领域，具体涉及一种确定异步轧制极薄带最小可轧厚度的方法。

背景技术

实际生产中，在冷轧薄带材（厚度小于4mm）或者超薄带（厚度小于0.1mm）时，带材减薄到某一厚度后再继续轧薄会遇到困难，即使增大轧机的轧制力使其达到设备最大能力，产品依然没有明显的减薄。这会使薄规格的产品轧制道次增加很多，不仅仅增加生产能耗，而且设备长时间满负荷工作的同时产品产量反而下降，以致许多薄规格产品的生产困难。很多学者对此现象进行过细致的研究，并提出了最小可轧厚度的概念。他们认为在一定轧机上轧制某种产品时，随着轧件的逐渐减薄，压下愈来愈困难，当带钢厚度薄到某一限度后，不管如何旋紧压下螺丝或加大液压压下的压力，不管反复轧制多少道，也不可能再使产品轧薄，这时带钢的极限厚度称为最小可轧厚度。最小可轧厚度产生的原因与轧辊与轧件的塑性变形、轧制变形区的应力状态及轧机弹跳有关。

如图1所示，在轧制过程中，轧件与轧辊相互作用，轧件在轧辊作用下产生塑性变形。当然，轧件也伴有微小的弹性变形，通过轧辊后有一极小的弹性变形量恢复，增加了轧件厚度。轧机、轧辊等受轧件的反力产生弹性变形。

厚度为H的轧件经过轧辊压下△h_总，但轧辊弹性变形使轧件减少压下△₁，同时轧件出轧辊后，弹性变形恢复又使轧件压下减少△₂，结果轧件实际压下量为：

Δh=Δh_总-Δ₁-Δ₂          （1）

随着轧制道次的增多，轧件变得越来越薄，轧件减薄时需要的轧制力也逐渐增大，使轧辊的弹性变形增大，当Δh_总=Δ₁+Δ₂时，轧件通过轧辊将不产生压下。这时的轧件的厚度即为最小可轧厚度。

从轧件在变形区内所受应力角度分析，如图2所示，由于摩擦力的存在，单位轧制力在中性面附近达到峰值，并且在中性面两侧摩擦力方向相反。同时在轧制力较大的情况下轧辊发生挠曲变形，金属在宽度方向上流动受到很大限制。在这样就在中性面附近形成了一个三向压应力很大的区域，在这个区域内由于静水压力σ_m很大，由塑性变性理论可知此时轧件的塑性变形变得困难，这个区域称为难变形区。难变形区的存在也是最小可轧厚度存在的一个重要原因。

最小可轧厚度理论已逐渐成为设计轧机时选定轧辊直径和已有轧机确定产品规格范围的理论依据。国内外有很多学者对此做了专门研究，下面是几种常用的最小可轧厚度公式

（1）斯通最小可轧厚度公式，

h_min=1.544fRC₀（K-σ_平）            （2）

（2）爱克伦德最小可轧厚度公式：

h_min=1.427C₀fR（K-σ_平）            （3）

（3）福特-亚历山大给出的最小可轧厚度公式

h_min=(2.792uC+1.777C₀)fR（K-σ_平）  （4）

式中，C—C=16（1-ν₁²）/πE₁，ν₁为轧件泊松比，E₁为轧件弹性模量；

C₀—C₀=16（1-ν₀²）/πE₀，ν₀为轧辊泊松比，E₀为轧辊弹性模量；

f—轧辊与轧件表面的摩擦系数；

R—轧件工作辊半径，mm；

K—轧件平面变形抗力，K=1.15σ_s，Pa；

σ_平—σ_平=（σ_前+σ_后）/2，轧件所受平均张应力，Pa；σ_前为前张应力；σ_后为后张应力。

不同学者给出的公式形式相似。最小可轧厚度与轧辊直径、轧件平面变形抗力和摩擦系数等影响因素成正比，与轧辊弹性模量成反比，只是系数稍有不同。其中最具代表性和影响较大的为斯通公式。