[發明專利]一種鋁合金板材異步軋制翹曲預報和優化的方法

有效

• 申請號: 201710169214.5
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106903166B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 侯隴剛;馬存強;張濟山;莊林忠
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21B3/00
• 分類號: B21B3/00;B21B1/26;B21B37/28;G06F17/50
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種鋁合金板材異步軋制翹曲預報和優化的方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟1. 利用仿真計算軟件建立異步軋制金屬或合金板材的二維平面應變模型，該模型由定義為剛塑性同直徑的上軋輥和下軋輥，前導輥及定義為彈塑性的軋件組成，其中上軋輥和下軋輥的轉動角速度可獨立調節以實現異步軋制功能，定義模型材料屬性，劃分網格，設置異步軋制過程中的熱交換、摩擦邊界條件；

步驟2. 將異步軋制不同工況條件包括上下軋輥轉速比、不同軋板初始厚度、每道次不同壓下量輸入步驟1所建二維平面應變模型并進行仿真計算，輸出異步軋制板型，并據此板型計算不同工況下模擬所得異步軋制板材的翹曲曲率r，建立初始板厚、道次壓下量、上下輥異速比與翹曲曲率之間的關系，得到關系曲線；

翹曲曲率的計算公式如下：

式中，L為彎曲弧上選定的兩點間距，c為所選彎曲弧頂高；

步驟3. 依據步驟2所建立的曲率與軋制參數之間的關系曲線，找到該曲線與X軸的交點對應的板厚、道次壓下量及異速比值，此值即為各軋制參數對應的異步軋制板材無翹曲的臨界工況條件；

步驟4. 根據步驟3計算所獲異步軋制臨界工況條件，在軋機上進行金屬或合金板材的異步軋制實驗，依據實驗結果對步驟1-步驟3的模擬結果按照以下條件進行處理：

條件一：當軋制所得異步軋板板型呈平直狀態或板材頭部向上翹曲的垂直高度不大于下一道次軋機開口度時，異步軋制板材的翹曲程度可滿足連續異步軋制要求，此時可不對模擬結果進行修正；

條件二：當軋制所得異步軋板頭部向上翹曲的垂直高度大于下一道次軋機開口度或向下彎曲導致軋板與軋機的傳送輥發生碰撞時，需根據具體結果對仿真模擬所獲無翹曲臨界軋制工況進行相應修正；

所述步驟4中的修正方法為：

（1）利用仿真模擬所獲無翹曲臨界工況條件進行軋制實驗時，若軋機出口處的軋板彎向上輥一側，即軋板上翹，則說明在該軋制工況條件下，達到無翹曲狀態所需的實際臨界道次壓下量大于仿真模擬值，此時可通過以下兩種方式予以解決：

1.1繼續增加道次壓下量且軋機仍能滿足板材自然咬入條件時，可在不改變初始板厚和異速比的條件下，通過增加道次壓下量重復步驟1.1-1.3，直至獲得平直軋板，每重復一次的道次壓下量的增幅不超過5%；

1.2繼續增加道次壓下量且軋機不能滿足板材自然咬入條件時，增加道次壓下量的方法將阻礙軋制的連續性，此時可在初始板厚和道次壓下量不變的條件下，通過減小異速比并重復步驟1.1-1.3，直至獲得平直軋板，每重復一次的異速比的降幅為5-10%；

（2）利用仿真模擬所獲無翹曲臨界工況條件進行軋制時，若軋機出口處的軋板彎向下輥一側，即軋板下扣，則說明在該軋制工況條件下，達到無翹曲狀態所需的實際臨界道次壓下量小于仿真模擬值，此時可通過減小道次壓下量的方式重復步驟1.1-1.3，直至獲得平直軋板，每重復一次的道次壓下量的降幅不超過5%；

步驟5. 采用步驟4所獲經過修正的與實際情況接近的異步軋制臨界工況條件便可實現金屬或合金板材的無翹曲異步軋制，從而解決此類合金板材異步軋制過程中的翹曲問題。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中的定義模型材料屬性包括比熱容、導熱系數、彈性模量、熱膨脹系數、泊松比和密度。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中建立初始板厚、道次壓下量、上下輥異速比與翹曲曲率之間的關系的建立依據步驟1建立的仿真計算模型對所述軋制工況進行模擬計算獲得具體曲率值，并以曲率值為Y軸、軋制參數為X軸建立曲線。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3中，所獲臨界工況的道次壓下量范圍為5-55%，異速比為1.0-1.7。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟5中，實際軋制過程中需依據軋制自然咬入條件，即α<arctan μ，其中α為軋制咬入角、μ為摩擦系數，初始板厚與臨界壓下量之間的關系來確定與實際軋制能力相匹配的可軋初始板厚，只有初始板厚小于等于該可軋初始板厚時才能獲得無翹曲的軋制板材。