先進(jìn)成形與智能技術(shù) 課件 4.4 軋制成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

《先進(jìn)成形與智能技術(shù)》戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造目錄CONTENTS第1章題目第2章題目第3章題目第4章軋制成形技術(shù)第5章題目第6章題目第7章題目第8章題目第4章軋制成形技術(shù)4.4軋制成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1軋制是高端產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)原材料，是國(guó)家高制造能力的標(biāo)準(zhǔn)之一廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、化工等領(lǐng)域，國(guó)家重大工程的重要支撐極薄帶特種軋制技術(shù)復(fù)合板軋制成形技術(shù)連鑄連軋技術(shù)第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2極薄帶:厚度0.001~0.1mm范圍內(nèi)的金屬帶材廣泛應(yīng)用于微制造、微電子等高技術(shù)領(lǐng)域第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3極薄帶特種軋制技術(shù)

極薄帶電致塑性軋制技術(shù)極薄帶超聲輔助軋制技術(shù)極薄帶深冷軋制技術(shù)電致塑性效應(yīng)作用機(jī)理：焦耳熱效應(yīng)、電子風(fēng)效應(yīng)和磁效應(yīng)超聲能場(chǎng)在塑性成形過(guò)程中表現(xiàn)出“體積效應(yīng)”和“表面效應(yīng)”深冷軋制抑制動(dòng)態(tài)回復(fù)，形成亞微晶或超細(xì)晶粒材料第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)(極薄帶電致塑性軋制技術(shù))戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造4脈沖電流輔助軋制示意圖極薄帶電致塑性軋制脈沖電流集成到多輥軋機(jī)工作輥選用陶瓷輥存在問(wèn)題加工硬化嚴(yán)重各向異性明顯殘余應(yīng)力大部分浪形無(wú)法消除第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)(極薄帶電致塑性軋制技術(shù))戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造5焦耳熱效應(yīng)電子風(fēng)效應(yīng)磁效應(yīng)脈沖電流能夠使得材料溫度升高，原子振動(dòng)及擴(kuò)散能力增強(qiáng)，促進(jìn)再結(jié)晶效應(yīng)，加工硬化減弱，使金屬材料塑性提高金屬加載電流之后，定向移動(dòng)的漂流電子在電場(chǎng)的作用下對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生附加推力，促進(jìn)位錯(cuò)的攀移，提高金屬塑性，降低變形抗力加載電流時(shí)激發(fā)的磁場(chǎng)對(duì)材料性能的影響，主要為集膚效應(yīng)、磁壓縮效應(yīng)及磁場(chǎng)與位錯(cuò)間的交互作用三個(gè)方面第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)(極薄帶超聲輔助軋制技術(shù))戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造超聲能場(chǎng)輔助軋制極薄帶示意圖極薄帶超聲輔助軋制技術(shù)：超聲能場(chǎng)集成到極薄帶軋制過(guò)程抗彎曲疲勞強(qiáng)度低二次成形變形嚴(yán)重表面耐腐蝕能力弱存在問(wèn)題效果改善表面粗糙度提高金屬的塑形變形能力細(xì)化晶粒降低殘余應(yīng)力6第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)(極薄帶超聲輔助軋制技術(shù))戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造極薄帶超聲輔助軋制技術(shù)：超聲能場(chǎng)集成到極薄帶軋制過(guò)程7超聲能場(chǎng)輔助軋制裝置體積效應(yīng)表面效應(yīng)提高金屬塑性變形能力改善表面粗糙度提升提升超聲不銹鋼精密極薄帶放卷裝置收卷裝置超聲輔助軋制裝置第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)(極薄帶深冷軋制技術(shù))戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造8深冷軋制示意圖低溫條件抑制動(dòng)態(tài)回復(fù)改變金屬材料塑性變形環(huán)境晶粒細(xì)化效率提高與室溫軋制、熱軋相比可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)(極薄帶異步軋制技術(shù))戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造9極薄帶異步軋制示意圖極薄帶異步軋制技術(shù)：一種速度不對(duì)等軋制，上下工作輥表面線速度不等，以降低軋制力同步軋制異步軋制變形區(qū)主要分為兩個(gè)部分，分別為前滑區(qū)和后滑區(qū)變形區(qū)內(nèi)還存在一個(gè)搓軋區(qū)，在搓軋區(qū)，減少了外摩擦所形成的水平壓力對(duì)變形的阻礙作用，使軋件處于剪切應(yīng)力狀態(tài)，降低軋制力、改善變形條件并提高軋制精度第4章軋制成形技術(shù)4.4.1極薄帶特種軋制技術(shù)(極薄帶異步軋制技術(shù))戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造10異步軋制同步軋制對(duì)比減少了阻礙作用降低軋制力改善變形條件提高軋制精度極薄帶異步軋制技術(shù)：一種速度不對(duì)等軋制，上下工作輥表面線速度不等，以降低軋制力與同步軋制相比，在相同壓下率下，異步軋制可獲得更高的等效應(yīng)變，從而起到細(xì)化晶粒的作用。第4章軋制成形技術(shù)4.4.2復(fù)合板軋制成形技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2航天填海造島航空海洋工程化工BA耐腐蝕抗氧化輕質(zhì)比強(qiáng)度高減震降噪復(fù)合板是高端產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)原材料廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、化工等領(lǐng)域11第4章軋制成形技術(shù)4.4.2復(fù)合板軋制成形技術(shù)（復(fù)合板波紋輥軋制技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造12復(fù)合板波紋輥軋制示意圖基于波紋輥特殊輥型曲線形成局部強(qiáng)應(yīng)力作用，有助于提高異種金屬的變形協(xié)調(diào)性和復(fù)合強(qiáng)度波紋軋制復(fù)合工藝界面示意圖傳統(tǒng)平軋與波紋軋制的板形第4章軋制成形技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造13局部強(qiáng)應(yīng)力作用可再次促進(jìn)兩金屬的結(jié)合增強(qiáng)了界面“破裂與嵌入”的能力，提高界面結(jié)合率和結(jié)合性能促進(jìn)變形協(xié)調(diào)，減小兩金屬間的殘余應(yīng)力，改善板形質(zhì)量與傳統(tǒng)平軋相比增大了兩種金屬的結(jié)合面積，而且將結(jié)合界面形狀由傳統(tǒng)的二維提升至三維14.4.2復(fù)合板軋制成形技術(shù)（復(fù)合板波紋輥軋制技術(shù)）234復(fù)合板波紋輥軋制實(shí)驗(yàn)與模擬第4章軋制成形技術(shù)4.4.2復(fù)合板軋制成形技術(shù)（復(fù)合板電致塑性軋制技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造14復(fù)合板電致塑性軋制示意圖電流直接作用于材料力場(chǎng)溫度場(chǎng)電場(chǎng)軋制復(fù)合優(yōu)點(diǎn)能極大縮短構(gòu)件的生產(chǎn)周期相對(duì)較低的溫度和較小的壓下率下實(shí)現(xiàn)復(fù)合板的制備復(fù)合板電致塑性軋制技術(shù)：脈沖電流+復(fù)合板軋制第4章軋制成形技術(shù)4.4.2復(fù)合板軋制成形技術(shù)（復(fù)合板電致塑性軋制技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造15脈沖電流對(duì)金屬材料力學(xué)性能的影響脈沖電流對(duì)金屬材料微觀組織的影響提升復(fù)合板電致塑性軋制整體裝置圖綜合力學(xué)性能表面質(zhì)量材料成型極限消除冷軋各向異性消除裂紋再結(jié)晶優(yōu)勢(shì)二輥軋機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)2夾緊機(jī)構(gòu)1第4章軋制成形技術(shù)4.4.2復(fù)合板軋制成形技術(shù)（復(fù)合板異溫軋制技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造16復(fù)合板異溫軋制示意圖原理：對(duì)組元板坯溫度分別進(jìn)行控制目的：實(shí)現(xiàn)組元金屬在不同溫度下的協(xié)調(diào)變形效果：提高復(fù)合板的結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)降低了加工硬化現(xiàn)象優(yōu)點(diǎn)微觀界面貼合緊密細(xì)晶區(qū)改善板材性能第4章軋制成形技術(shù)4.4.3

連鑄連軋技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造17原理：把液態(tài)鋼倒入連鑄機(jī)中鑄造出鋼坯，然后不經(jīng)冷卻，在均熱爐中保溫一定時(shí)間后直接進(jìn)入熱連軋機(jī)組中軋制成形的鋼鐵軋制工藝優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化工藝、改善勞動(dòng)條件、增加金屬收得率、節(jié)約能源、提高連鑄坯質(zhì)量、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化連鑄連軋示意圖現(xiàn)場(chǎng)圖第4章軋制成形技術(shù)4.4.3

連鑄連軋技術(shù)（CSP技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造18CSP技術(shù)產(chǎn)線布局示意圖優(yōu)點(diǎn)：投資成本低，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高和經(jīng)濟(jì)效益顯著。原理：整體溫度的連續(xù)控制減少所需的驅(qū)動(dòng)力目的：減少所需設(shè)備效果：降低了生產(chǎn)過(guò)程中的能量損耗第4章軋制成形技術(shù)4.4.3

連鑄連軋技術(shù)（ISP技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造19ISP技術(shù)產(chǎn)線布局示意圖原理：在線熱帶鋼生產(chǎn)工藝應(yīng)用：產(chǎn)線軋制的鋼材品種廣泛，如低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼以及含Nb、V和Ti的高強(qiáng)低合金鋼、耐候鋼和包晶鋼等。優(yōu)點(diǎn)采用“橄欖型”結(jié)晶器采用氣霧二次冷卻技術(shù)第4章軋制成形技術(shù)4.4.3

連鑄連軋技術(shù)（QSP技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造20QSP-DUE技術(shù)產(chǎn)線布局示意圖原理:用于提高鑄機(jī)生產(chǎn)能力的同時(shí)生產(chǎn)高質(zhì)量的冷軋薄板效果：在一條單獨(dú)的生產(chǎn)線上結(jié)合使用無(wú)頭軋制或單卷軋制技術(shù)，同時(shí)消除了各種技術(shù)互相制約因素應(yīng)用：可生產(chǎn)碳鋼、低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、低合金鋼、包晶鋼第4章軋制成形技術(shù)4.4.3

連鑄連軋技術(shù)（QSP技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造21QSP-DUE技術(shù)產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)圖優(yōu)勢(shì)采用直弧型鑄機(jī)多錐度高熱流結(jié)晶器非正弦振動(dòng)電磁閘二冷大強(qiáng)度冷卻中間罐高熱值預(yù)熱燃燒器輥底式均熱爐軋輥熱凸度控制板形平直度控制第4章軋制成形技術(shù)4.4.3

連鑄連軋技術(shù)（ESP技術(shù)）戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造22

ESP技術(shù)產(chǎn)線布局示意圖原理:以連續(xù)不間斷的生產(chǎn)工藝通過(guò)薄板連鑄連軋?jiān)O(shè)備