本书介绍了先进钢铁材料板带材热轧过程板形的高精度控制技术，包括热模拟实验研究方法、仿真模拟分析方法、轧辊磨损与疲劳研究方法、现场数据采集与分析方法和辊形设计方法等。本书全面分析了影响板形的主要因素，提出了一系列板形控制的方法，部分技术在现场应用中取得了良好效果。

本书可供从事先进钢铁材料热轧板形研究和轧钢生产的工程技术人员参考。

1 绪论001

2 热轧现场调查与分析006

2.1 轧制工艺分析 006

2.1.1 轧制单位内带钢宽度分析 006

2.1.2 窜辊工艺分析 007

2.1.3 弯辊工艺分析 009

2.1.4 模型参数设定分析 010

2.1.5 比例凸度分配 011

2.2 轧辊调控能力分析 012

2.2.1 辊件接触区长度分析 012

2.2.2 工作辊凸度调节能力分析 013

2.3 轧辊磨损测量分析 014

2.3.1 精轧上游工作辊磨损测量 014

2.3.2 精轧下游工作辊磨损测量 015

2.3.3 粗轧R1工作辊磨损测量 015

2.3.4 粗轧R2工作辊磨损测量 017

2.3.5 支承辊磨损测量 018

2.4 轧辊热凸度测量分析 019

2.4.1 轧辊温度及变形基本情况 019

2.4.2 工作辊表面温度测量 021

2.4.3 工作辊热变形 022

2.4.4 工作辊复合辊形分析 023

2.5 板坯测试分析 024

2.5.1 粗轧中间坯厚度测量与分析 024

2.5.2 全机架中间坯测量与分析 025

2.5.3 热轧线板坯温度测量 026

2.5.4 精轧出口带钢温度分布 028

2.6 轧线冷却水系统分析 030

2.6.1 轧机冷却系统 030

2.6.2 冷却水管道堵塞情况 031

2.7 本章小结 033

3 高温塑性变形行为研究035

3.1 材料介绍 035

3.2 实验方案 036

3.2.1 生产现场取样与试样制备 036

3.2.2 热膨胀实验方案 037

3.2.3 热压缩实验方案 037

3.3 热膨胀实验结果与分析 038

3.3.1 实验结果 038

3.3.2 热轧阶段相变过程分析 039

3.4 热压缩实验结果与分析 041

3.4.1 实验结果 041

3.4.2 电工钢热塑性变形规律 042

3.5 本构关系模型 044

3.5.1 流变应力与材料本构关系模型 044

3.5.2 电工钢高温压缩过程本构关系模型的开发 045

3.5.3 Arrhenius型模型 051

3.5.4 BP神经网络模型 057

3.5.5 模型对比与讨论 059

3.6 电工钢热轧过程中的变形抗力 061

3.6.1 轧制力计算模型和轧件变形抗力 062

3.6.2 电工钢热轧过程流变应力计算 063

3.7 本章小结 064

4 轧制过程仿真模拟065

4.1 有限元模型的建立 065

4.1.1 三维辊系弹性有限元模型 066

4.1.2 辊件一体化弹塑性有限元模型 067

4.1.3 轧制过程显示动力学模型 068

4.1.4 材料模型在有限元仿真中的实现 069

4.1.5 仿真工况设计 070

4.2 辊系变形与应力分布 071

4.2.1 工作辊弹性变形 071

4.2.2 支承辊弹性变形 073

4.2.3 轧制压力分布 074

4.2.4 工作辊与带钢之间的接触压力分布 076

4.3 轧件变形与内应力分布 076

4.3.1 带钢板廓变化规律 076

4.3.2 轧后带钢内应力分布 077

4.4 带钢横向组织不均匀性分析 080

4.4.1 轧制过程的横向温度差 081

4.4.2 横向温差对轧制压力和内应力分布的影响 082

4.4.3 横向温差对板形的影响 083

4.5 本章小结 084

5 轧辊磨损与剥落问题研究085

5.1 热连轧机轧辊磨损的研究 086

5.1.1 轧辊磨损概述 086

5.1.2 轧辊磨损变化规律 088

5.1.3 轧辊磨损特征分析 091

5.1.4 同宽轧制工作辊磨损模型 093

5.1.5 轧辊磨损对板形的影响 096

5.2 热连轧机轧辊剥落问题的研究 100

5.2.1 轧辊疲劳概述 100

5.2.2 裂纹检测与剥落断口测试分析 103

5.2.3 轧辊表面应力形式 104

5.2.4 全服役期内的辊间接触应力计算 112

5.2.5 轧辊粗糙表面微凸体的接触力学行为 115

5.3 轧辊磨损改善与剥落预防措施 122

5.3.1 辊形设计与上机实验应用 122

5.3.2 高速钢工作辊的应用 128

5.3.3 同宽轧制窜辊策略 130

5.3.4 轧制润滑的使用 133

5.4 本章小结 135

6 热连轧机板形调节策略与工业应用137

6.1 板形调控原则 137

6.1.1 板形基础理论与基本控制策略 137

6.1.2 凸度控制原则 139

6.2 新型变凸度工作辊辊形及其效果评价 141

6.2.1 辊形技术的发展 141

6.2.2 新型变凸度工作辊辊形开发 143

6.2.3 板形调控效果分析 145

6.3 变接触支承辊的板形控制效果 147

6.3.1 辊形设计原则 147

6.3.2 板形调控能力分析 147

6.3.3 工业应用 150

6.4 支承辊倒角改进 151

6.5 其他措施及应用效果 152

6.5.1 带钢目标凸度设定 152

6.5.2 入口凸度设定 153

6.5.3 轧制过程温度控制 154

6.6 本章小结 155

参考文献157

先进钢铁材料是指具有高强度、高韧性、良好防腐性能和电磁性能的钢铁，包括高强钢、深冲钢、不锈钢、电工钢、耐磨钢等，主要应用于汽车、家电、化工、船舶、电力等领域。板带材是钢铁材料的主要形式，热轧是生产先进钢铁材料的关键环节，板形是板带产品的关键质量指标。与普通板带材相比，先进钢铁材料热轧过程在轧制力、加热温度等生产工艺方面存在一定差异，进而导致其板形不易控制。特殊的热轧生产工艺还会出现严重的轧辊磨损和剥落问题，更加制约了板形质量的改善。而先进钢铁产品主要应用于高端装备领域，用户对板形本身要求较高。为提高先进钢铁产品板形质量，本书提出了基于热模拟实验、仿真模拟、工艺优化、轧辊磨损与疲劳控制、辊形设计及模型参数调整等技术方法的高精度板形控制方法，并展示了其在现场工业应用中取得的良好效果。

本书共有6章。

第1章为绪论。

第2章介绍了热轧现场调查与测试方法，包括主要轧制工艺参数采集与分析，现场板坯、带钢、轧辊等参数测量与分析，通过数据采集分析、现场测试分析，引出存在的问题。

第3章介绍了热模拟实验的方法和作用，通过热模拟实验研究了某先进钢铁材料高温压缩过程的流变力学行为。针对热压缩过程中钢铁材料在单相区表现出的应变硬化和高温软化特征以及在两相区表现出的应变硬化和低温（相变）软化特征，分别建立了热塑性本构关系模型，该模型可用于准确预测高温压缩过程中的材料力学属性。

第4章建立了轧制过程有限元仿真模型，并将本构模型应用到了仿真计算中。通过有限元仿真研究了热轧过程多种因素影响下的板形变化规律。对生产实际中存在的不同形式的横向温度差进行了研究，发现带钢横向温度差特别是当其存在于两相区轧制时可引起凸度、楔形和浪形的明显变化，从而造成热轧板形难以控制。

第5章研究了极端服役条件下热轧中存在严重的轧辊磨损和剥落问题，分析了大量同宽自由规程轧制条件下轧辊磨损特征，经计算发现轧辊磨损会使板形凸度增大并降低弯辊力调控功效；提出了工作辊磨损的多参数表示方法，从而可有效衡量工作辊磨损对板形的影响趋势；通过对轧辊完整服役期内接触应力的计算并结合裂纹和断口检测，指出轧辊磨损造成的严重应力集中在轧辊剥落中起主导作用。

第6章提出了先进钢铁材料热轧板形控制方法。通过理论分析和工业试验研究了高速钢轧辊、正弦形式窜辊策略和润滑轧制对轧辊磨损的改善效果，介绍了变凸度工作辊、VCR支承辊和支承辊倒角的设计方法，还针对具体案例提出了现场控制模型参数调整方法。

由于著者水平有限，书中难免存在纰漏或不足之处，恳请广大读者批评指正。

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