四工作辊轧机轧制304不锈钢板件截面塑性变形分析

针对四工作辊轧机轧制304不锈钢板件存在变形量大、尺寸不稳定的问题,利用Solidworks软件建立四工作辊轧制系统有限元模型,采用Deform软件对304不锈钢板件在不同轧辊直径、轧辊转速和轧辊压下量下进行轧制仿真,分析其对轧件截面高度和等效应力分布的影响,根据轧制仿真分析结果设计制造了四工作辊轧机,并对不同压下量下仿真和生产的轧件截面高度进行对比分析。结果表明,轧件截面塑性变形可分为相互作用Ⅰ区、过渡Ⅱ区和变形Ⅲ区,等效应力、等效应变和截面高度在Ⅰ区最大,在Ⅲ区最小且变化平稳,Ⅱ区值位于两者之间并呈U型分布。

冷轧带钢渗氮铁锅开裂剥落原因分析及改进措施

在采用某公司生产的厚度为1 mm的XLQ01冷轧带钢制作铁锅的过程中,经渗氮处理后出现开裂问题,铁锅经碰撞后渗氮层易剥落。本研究采用扫描电子显微镜、直读光谱仪、金相显微镜等检测手段对渗氮铁锅样品的断口微观形貌、化学成分、金相组织及原材料的表面粗糙度、化学成分、金相组织、晶粒度进行分析,结果表明,渗氮铁锅开裂剥落的原因主要有以下两个方面:一方面,渗氮开裂样品中存在粗大的原始组织和穿晶分布的针状氮化物,破坏了基体的连续性,增加了表面层脆性及切口敏感性,在外力作用下导致开裂;另一方面,原材料表面粗糙度大,渗氮温度高,渗氮层疏松,在压应力作用下导致渗氮层开裂剥落。本研究针对渗氮铁锅开裂剥落的原因提出了相应的改进措施,有效避免了渗氮铁锅开裂剥落。

安钢冷轧1550 mm连退炉内张力控制与分析

结合安钢冷轧连退机组实际工艺流程,以安钢冷轧1 550 mm连退机组退火炉为研究平台,分析与研究了其炉内带钢张力,这对于薄带钢高速运行低张控制优化具有一定指导意义,可实现冷轧连退薄带钢高效化生产。

冷连轧弯辊力精度改进PSO-SVM预测及补偿分析

为了进一步控制冷连轧弯辊力精度,构建改进PSO-SVM预测模型。利用包含压缩因子的粒子群算法完成支持向量机参数的更高效寻优处理,对回归轧制参数实施反归一化获得弯辊力模型。根据现场实际轧制结果完成预测模型的验证过程。研究结果表明:采用改进PSO-SVM模型获得的预测性能指标在上述优化方法中达到了最低,改进PSO-SVM模型具备最优预测效果。设置可靠补偿后大幅降低了AFC系统工作量,促进了带钢板形效率的显著提升。弯辊力补偿值形成了与弯辊力几乎相同的变化规律,具备优异预测性能。

冷浸田起垄平整装置设计与试验

针对冷浸田终年积水、水土温度低及排水不良,需进行垄作栽培水稻的生产要求及目前缺乏相关机具的生产现状,设计了一种适宜于冷浸田作业的起垄平整装置,该装置主要由起垄辊、微垄开沟器及平整部件组成,实现大垄排水、微垄蓄水作业,利于冷浸田排水及水稻种子生长发育。根据《冷浸田机械起垄水稻栽培技术规程》,对起垄辊、微垄开沟器及平整部件关键参数进行了设计,确定起垄辊回转半径为560 mm、锥形面倒角为28°,微垄开沟器宽度为50 mm、高度为40 mm及平整部件可调节角度为5°。基于DEM-FEM耦合仿真分析确定了装置较优运行参数,当机具前进速度为0.6 m/s、旋耕刀辊转速为230 r/min、起垄辊转速为120 r/min时,土壤回流率为3.51%,并进行了起垄辊应力应变分析。田间试验结果表明,平均垄沟沟深为160.03 mm、沟顶宽为174.84 mm,平均垄顶宽为1888.89 mm,平均厢面平整度为11.26 mm,平均微垄沟沟宽为60.16 mm、沟深为36.48 mm,各项指标均满足冷浸田机械化起垄作业要求。

冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。

冷轧压下率对高强无取向电工钢变形组织和磁性能的影响

借助场发射扫描电镜(SEM+EBSD)、快速升温管式炉和交流磁性能测量仪研究高强无取向电工钢冷轧变形组织和磁性能随冷轧压下率的变化规律。结果表明:冷轧高强无取向电工钢中形成含有大量亚结构的粗糙条带和变形量较小的光滑条带。粗糙条带具有γ取向,主要为{111}〈110〉,光滑条带具有{112}〈110〉和{001}〈110〉取向。粗糙条带中存在大量宽度约为2~3μm的剪切带,与轧向呈20°~35°夹角,且随压下率增大,数量逐渐增多。剪切带与基体间具有一定取向差,随压下率增大,剪切带逐渐从{111}〈110〉取向转向{223}〈110〉取向,与基体间取向差逐渐增大。退火后Goss和{111}面织构增多,{001}面织构减少;轧向磁感应强度增大,横向磁感应强度减小,各向异性显著,铁损下降。

Goss取向铁素体钢中形变孪晶的产生行为研究

采用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了Goss取向铁素体钢在不同冷轧压下率(10%~34%)下形变孪晶的演变行为。结果显示,在冷轧压下率为10%的样品中观察到了形变孪晶,孪生面为{112},孪生方向为〈111〉,孪晶晶界为Σ3晶界(〈111〉60°),形变孪晶在变形初始阶段的取向为{114}〈221〉。随着冷轧压下率从10%增大至17%,Goss晶粒逐渐向{221}〈114〉取向转变,形变孪晶逐渐向{001}〈110〉取向转变。当冷轧压下率从17%继续增大至34%时,形变孪晶的取向保持{001}〈110〉,孪晶与基体逐渐偏离理论取向差关系,即孪晶界取向差角逐渐偏离60°。

Zr添加及冷轧形变对TiNi合金微观结构及力学性能的影响

采用真空电弧熔炼+吸铸制备Ti_(50-0.5x)Ni_(50-0.5x)Zr_(x)系列合金。金相观察和拉伸力学性能测试表明,添加微量的Zr可有效减小晶粒尺寸而呈现更高的抗拉强度和断后伸长率,过高的Zr含量易导致脆性金属间化合物Zr_(2)Ni的生成而降低力学性能。对Ti_(49.9)Ni_(49.9)Zr_(0.2)合金进行多道次冷轧形变和退火处理,结果表明:Ti_(49.9)Ni_(49.9)Zr_(0.2)合金的抗拉强度σb及断后伸长率δ均随冷轧退火道次的增加而提高,经过四道次的冷轧变形后,二者分别由未经轧制的561 MPa,11.14%提高到768 MPa,35.1%。SEM和TEM微观观察表明,冷轧过程中沿晶分布的硬质Ti_(2)Ni颗粒被剪切、破碎、细化,呈不连续分布。700℃退火处理后,形变组织发生回复再结晶,出现纳米晶和非晶区,且随冷轧形变的增加,基体中可见大量的板条状纳米孪晶组织和高密度位错。

冷轧钢表面与内部缺陷检测研究

为实现冷轧钢缺陷的全面检测,针对其表面和内部缺陷检测展开研究。对于表面缺陷检测,提出采用双侧线光源照明方案,并与常规线光源照明方案进行对比。对于内部缺陷检测,从检测分辨率和缺陷边缘特征两方面分析X射线、超声以及红外热波成像等金属内部检测技术的适用性。经实验验证,双侧线光源照明不仅可以使YOLOv5目标检测算法总体平均精度mAP:0.5达到90.16%,相比线光源照明提升了15.46%,还可优化模型分类和提高训练效率。X射线和超声波检测法可检测直径为0.25 mm的盲孔,而红外热波成像技术则可有效识别出直径为1 mm的盲孔。在缺陷边缘特征评估中,X射线检测法的最小盲孔边缘灰度差值为145,超声波为89,红外热波成像为30。本研究提出了一种冷轧钢表面缺陷检测的改进方案,并为内部缺陷检测提供了思路。

数据驱动与机理耦合的冷轧电机功率智能预测方法

电机功率计算在保证生产安全、制定轧制规程以及发挥设备能力等方面起到了重要作用。为提高计算精度,本文提出一种机理模型与数据驱动方法相结合的电机功率预测模型。首先,机理模型部分采用上界法得到解析解,然后将部分功率解析解(塑性变形功率、张力功率和剪切功率)与相关变量输入长短时记忆(long short-term memory,LSTM)网络中训练,以提取变量数据之间的深度特征和时序相关性。结果表明:本文提出的时序耦合预测模型相对误差不超过±3.9%,且在相邻卷带钢轧制规程变化较大时,预测效果明显优于上界法和人工神经网络(artificial neural networks,ANN);从残差分布直方图中可以看到,上界法由于遗漏了摩擦系数和损失功率与其他参数间的强耦合关系,导致残差集中在±50 kW附近且不符合正态分布,而ANN和本模型均基本遵循正态分布,但本模型拟合精度更高;对比更广泛的模型评估指标,本模型具有更好的综合预测性能。此外,通过模型输出结果分析了电机功率与轧制长度、轧制速度之间的关系,表明本模型除具有高预测精度外,还与已知的参数间物理规律有较强一致性。

中锰钢热轧与冷轧退火工艺下组织与性能差异综述

中锰钢作为第三代先进高强钢的代表,由于其优异的力学性能已成为一个研究的热点。同一种中锰钢经过不同的轧制和热处理产生不同的微观组织进而导致其力学性能存在差异。因此,研究不同的热加工工艺下其微观组织与力学性能之间的关系至关重要。本文综述了中锰钢在热轧和冷轧退火工艺下的组织演变,重点阐述了微观组织与静拉伸力学性能、抗氢脆性能、低温冲击韧性之间关系方面的研究进展,并对提高中锰钢各种力学性能的方法进行了比较,最后对中锰钢未来的强韧性研究和发展方向进行了展望。

轧制压下率、路径对NiCoCr合金微观结构和力学性能的影响

通过开展不同轧制压下率和路径的轧制实验,制备了具有不同比例和尺寸的纳米孪晶和纳米晶结构NiCoCr合金。透射电镜表征结果表明,单向轧制压下率50%样品中微观结构特征以纳米孪晶和高密度位错为主。当压下率达到90%,由于剪切带在纳米孪晶片层结构中的开动,孪晶体积分数下降,同时剪切带内形成大量尺寸为35 nm的纳米晶结构。多方向轧制样品中微观结构以纳米晶结构为主,平均尺寸为27 nm,略小于单向轧制压下率90%样品中的纳米晶尺寸。拉伸实验结果表明:相比于轧制前固溶态粗晶合金,单向轧制压下率50%纳米孪晶镍基合金强度大幅提高,合金屈服强度和抗拉强度分别达到1312 MPa和1396 MPa。压下率90%轧制样品屈服强度高达1599 MPa,变方向轧制样品屈服强度更是高达1705 MPa。同时拉伸试验数据表明,晶粒细化可以有效地提高材料强度,但是材料的延伸率显著下降。

退火温度对GH3600合金箔材组织与性能的影响

目的探究退火温度对GH3600镍基高温合金箔材微观组织及力学性能的影响。为制备综合性能良好的GH3600箔材提供参考。方法将厚度为2 mm的铸态板材反复轧制退火得到组织均匀的0.3 mm厚度带材,再利用四辊冷轧机将带材轧制成厚度为0.1 mm和0.05 mm的箔材,然后将2种厚度箔材在950、1000、1050℃下保温1 h后空冷。通过金相观察、电子探针、EBSD检测及XRD分析来研究箔材的微观组织演变。通过拉伸实验检测箔材的室温拉伸性能。结果随着变形程度的增大,轧制态箔材晶粒沿轧制方向被拉长得更加明显。在相同热处理参数下,0.05 mm退火态箔材晶粒尺寸更小。退火后,箔材晶粒发生了回复再结晶并析出了细小的碳化物。随着退火温度的升高,晶内碳化物逐渐减少,孪晶界比例增大,再结晶程度及晶粒尺寸增大。0.05 mm箔材在1050℃退火时,其晶粒迅速粗化,在厚度方向上出现单层晶,导致箔材的抗拉强度及延伸率出现异常降低的现象,即“越小越弱”的尺寸效应。结论适宜的热处理工艺有助于改善箔材的微观组织,进而提高其力学性能。0.05 mm箔材在950℃下退火1 h时,其延伸率为19.1%,屈服强度以及抗拉强度分别达到293 MPa和560 MPa,综合力学性能良好。

轧制工艺对TA15钛合金板微观组织及拉伸力学性能的影响

对比研究了采用包套轧制工艺及普通冷轧工艺制备的TA15钛合金薄板的纵、横向微观组织及室温和高温拉伸力学性能。研究表明:两种工艺获得的钛合金板纵、横向微观组织的物相、尺寸、体积占比相似,纵向维氏硬度较横向的高。热轧工艺与冷轧工艺制备的钛合金板相比,力学性能更加优异、力学性能纵横向差异小、综合性能更好、室温屈服强度更高,呈现出“横向大于纵向、热轧大于冷轧”的对比特征。热轧工艺可弱化织构的方向,使成品钛合金板呈现出“强度高、屈强比大、纵横差小”的拉伸力学性能特性。

冷轧变形程度对316L不锈钢硬度和强度比例关系的影响

采用两辊轧机对粗晶态316L不锈钢进行不同变形程度的轧制,研究不同冷变形程度对316L不锈钢硬度-屈服强度比例关系的影响。结果显示:随着冷轧变形程度的增加,材料中出现大量的位错、变形孪晶等形变缺陷,同时,马氏体相含量也增加。随着变形程度的增加,硬度与屈服强度的比值逐渐趋向于3,这主要是由于冷变形极大地削弱了316L不锈钢原有的加工硬化能力。

退火热处理对Cr_(3)C_(2)-FeCrBSi涂层摩擦磨损性能的影响

目的 针对冷轧辊表面的循环应力、摩擦磨损的特殊服役环境,设计空气燃料超音速火焰喷涂(HVAF)制备Cr_(3)C_(2)-FeCrBSi复合涂层来提高工件表面的硬度和耐磨性。方法 利用HVAF技术在冷轧辊用合金钢板表面制备不同尺寸陶瓷颗粒混合的Cr_(3)C_(2)-Fe CrBSi的复合涂层,并在600、700、800℃进行退火处理后得到退火态涂层。利用XRD、SEM、显微硬度计、电子拉伸试验机、盘式摩擦磨损试验机和接触疲劳试验机,考察了不同陶瓷含量和不同退火温度下涂层的相组成、组织结构、机械性能、摩擦磨损性能和接触疲劳失效形式。结果 喷涂态涂层的显微硬度、结合强度随着Cr_(3)C_(2)含量的增加先上升后下降。当陶瓷相质量分数为10%时,复合涂层最佳,显微硬度、结合强度分别为459.6HV0.3、42.8 MPa。选取Cr_(3)C_(2)(质量分数10%)-FeCrBSi涂层经过退火处理后,涂层的硬度、断裂韧性、抗磨损性能均有提升,其中摩擦因数由原先的0.89降低至0.80~0.75。此外在700℃下退火3 h得到的涂层,显微硬度可达490.3HV0.3,断裂韧性由2.81 MPa·m1/2提升至3.15 MPa·m1/2,磨损率为6.80×10^(-14) m^(3)/(N·m),与喷涂态涂层相比,磨损率降低了15%。喷涂态、退火态涂层的磨损机制均为磨粒磨损。接触疲劳试验结果表明,退火态复合涂层的接触疲劳失效形式主要有剥落和分层,同时剥落失效情况下涂层的接触疲劳寿命更长,可达2.07×10^(5)转。结论 Cr_(3)C_(2)-Fe Cr BSi复合涂层良好的抗磨损和耐接触疲劳性能主要取决于Cr_(3)C_(2)硬质耐磨颗粒的加入。而退火热处理可以促进涂层向平衡态的转变、同时析出的二次碳化物(Cr, Fe)7C3起到沉淀强化的作用,使得退火态涂层具有更好的抗摩擦磨损性能。

冷轧油泥的无害化处理与资源化利用

冷轧油泥是钢铁厂冷轧工艺产生的危险废弃物。作为油水固三相高度乳化的混合物,冷轧油泥组成十分复杂,若通过传统的焚烧或填埋法处理会造成严重的环境污染。目前处理冷轧油泥的工艺包括热解法、溶剂萃取法、热化学清洗法等,以将油固两相分离并分别回收。冷轧油泥废水是高浓度的有机废水,通常采用“预处理+深度降解”的复合工艺加以处理。通过油固两相的资源化,以及水相的减量化、无害化,可以实现危废品冷轧油泥的资源回收,变废为宝。

纯银溅射靶材的制备、微观结构及溅射成膜研究

银薄膜作为高新技术领域极具潜力的新材料,在现代工业中得到了广泛的应用。以银靶为源材料的磁控溅射已成为制备银薄膜的常用方法。本研究比较了冷轧状态和退火状态下Ag靶的溅射性能,探讨了Ag靶与Ag薄膜之间的关系。结果表明:冷轧变形量为83.33%后进行600℃退火可以有效提高Ag{110}的织构密度。冷轧态和退火态Ag靶具有相似的沉积速率。两种Ag薄膜的电阻率均随溅射时间的延长而降低。在溅射时间相同的情况下,退火态Ag靶溅射的Ag薄膜电阻率低于冷轧态Ag靶溅射的Ag薄膜。退火态Ag靶组织均匀,溅射后溅射跑道较浅。

冷轧变形对CoCrNi中熵合金显微组织和力学性能的影响

中熵合金具有多种优异性,同时具有高强度和延展性。冷轧变形是提高中熵合金力学性能的一种即经济又有效的方法。对CoCrNi中熵合金进行室温不同变形量(25%,37.5%,50%,62.5%,75%)的冷轧,通过X射线衍射分析、显微组织分析和拉伸试验研究了室温下不同变形量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在室温不同变形量冷轧下CoCrNi中熵合金的组织仍为单一的FCC结构。CoCrNi中熵合金室温抗拉强度较低,随着变形量的增加,抗拉强度显著提升,但延展性相比铸态变差。