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第1章 简介1

1.1 板带轧制过程1

1.2 热轧轧制过程2

1.2.1 加热炉2

1.2.2 粗轧3

1.2.3 热卷箱3

1.2.4 精轧4

1.2.5 冷却5

1.2.6 卷取5

1.2.7 热轧带钢轧机5

1.3 连铸5

1.4 迷你轧机7

1.5 冷轧工艺7

1.6 温轧工艺10

1.7 扩展阅读10

1.8 小结11

第2章 热轧板带轧机的发展历史12

2.1 热轧板带轧机的沿革12

2.2 早期的热轧带钢轧机13

2.3 早期的Steckel炉卷轧机14

2.4 第Ⅰ代热轧带钢轧机（美国）14

2.5 第Ⅱ代热轧带钢轧机（美国）14

2.6 其他的第Ⅰ代和第Ⅱ代轧机15

2.7 第Ⅲ代轧机——带热卷箱的热轧带钢轧机16

2.8 薄板坯热轧带钢轧机16

2.9 新型的第Ⅱ代热轧带钢轧机17

2.10 现代Steckel炉卷轧机17

2.11 热轧带钢轧机电气系统17

2.11.1 电力系统17

2.11.2 电机和传动系统18

2.11.3 计算机控制18

2.12 热轧带钢轧机的相关创新成果19

2.13 改造的热轧带钢轧机20

第3章 轧辊设计22

3.1 简介22

3.2 概述22

3.3 轧辊的发展历程23

3.4 轧辊磨损24

3.5 摩擦和磨损25

第4章 板带轧制的一般性讨论28

4.1 板带轧制过程28

4.1.1 热轧、冷轧和温轧29

4.1.2 数学建模30

4.1.3 自变量和因变量30

4.2 道次前、道次中和道次后的物理行为32

4.2.1 一些假设和简化35

4.3 轧制前后的冶金行为36

4.4 板带轧制的限制性因素38

4.4.1 最小可轧厚度38

4.4.2 皱褶和边裂39

4.5 小结40

第5章 板带轧制过程的数学物理模型41

5.1 数学建模的讨论41

5.2 一个简单模型44

5.3 一维模型48

5.3.1 经典Orowan模型48

5.3.2 Sims模型50

5.3.3 Bland和Ford模型50

5.4 改进的Orowan模型51

5.4.1 工作辊压扁变形53

5.5 惯性力的影响54

5.5.1 运动方程55

5.5.2 数值方法55

5.6 数学模型的预报能力56

5.7 板带轧制过程中的摩擦因子57

5.7.1 数学模型58

5.7.2 应用模型计算59

5.8 极值原理64

5.9 功率预报比较66

5.10 轧件冶金特性的研究66

5.10.1 热机械处理67

5.10.2 传统显微组织演化模型69

5.10.3 室温下的特性73

5.10.4 物理模拟74

5.11 板带轧制过程中其他的参数和关系式74

5.11.1 前滑74

5.11.2 轧机弹跳75

5.11.3 弯辊75

5.11.4 累积应变硬化76

5.11.5 力臂76

5.12 如何使用数学模型78

5.12.1 摩擦系数大小的确定78

5.12.2 金属变形抗力的确定78

5.13 结论78

第6章 冷轧板带轧制过程的复杂有限元模型80

6.1 简介80

6.2 板带轧制过程建模81

6.3 实验83

6.4 结果83

6.5 实验结果与计算结果的对比86

6.6 结论87

6.7 致谢88

第7章 冷轧带钢局部屈曲的模拟与控制89

7.1 简介89

7.2 基于应变速率的3D变形模型90

7.2.1 变形区分析模型90

7.2.2 变形区内带钢的厚度分布90

7.2.3 应变速率和速度场模型91

7.2.4 屈服条件和塑性流动方程91

7.2.5 表面摩擦模型92

7.2.6 纵向平衡方程92

7.2.7 入口和出口张应力模型92

7.2.8 横向平衡方程93

7.2.9 数值法93

7.3 工作辊热凸度93

7.4 辊系变形模型94

7.4.1 轧制力94

7.4.2 轧辊平衡方程95

7.4.3 轧辊挠曲公式96

7.4.4 轧辊变形的相容性公式96

7.4.5 辊缝断面形状96

7.4.6 计算流程96

7.5 应力卸荷模型97

7.6 局部屈曲的临界值模型98

7.7 局部屈曲的形状模型99

7.8 主程序流程图101

7.9 模型的调试与验证101

7.10 用户界面101

7.11 基本情形条件下的局部板形缺陷模拟103

7.12 带钢入口断面隆起的影响104

7.13 局部屈服应力偏低的影响108

7.14 轧辊冷却喷嘴堵塞或轧辊隆起的影响111

7.15 局部屈曲产生原因的判别113

7.16 造成局部屈曲的因素的临界值的确定113

7.17 减小局部屈曲的措施118

第8章 材料的性能119

8.1 简介119

8.2 新钢种119

8.2.1 超低碳钢120

8.2.2 无间隙原子钢（IF）121

8.2.3 烘烤硬化钢（BH）121

8.2.4 TRIP钢121

8.2.5 高强低合金钢（HSLA）121

8.2.6 双相钢（DP）122

8.3 钢和铝123

8.4 自变量125

8.5 传统试验方法125

8.5.1 拉伸测试126

8.5.2 压缩试验127

8.5.3 扭转试验128

8.6 试验过程中的难点129

8.6.1 摩擦控制129

8.6.2 温度控制130

8.7 应力－应变曲线的形状132

8.7.1 低温条件132

8.7.2 高温条件132

8.8 应力－应变数据的数学表述134

8.8.1 数学模型：应力－应变关系135

8.9 热轧建模时应力－应变方程的选择139

8.10 小结139

第9章 摩擦学140

9.1 摩擦学——总的讨论140

9.2 摩擦142

9.2.1 真实的表面142

9.2.2 接触面积142

9.2.3 摩擦阻力的定义146

9.2.4 摩擦机制147

9.3 摩擦系数和摩擦因子的确定148

9.3.1 实验方法148

9.3.2 半分析法150

9.4 润滑160

9.4.1 润滑剂160

9.4.2 润滑机制163

9.4.3 板带轧制时良好润滑条件下的接触164

9.4.4 纯净油还是乳化剂165

9.4.5 油水乳化液168

9.4.6 轧辊与带钢接触的物理模型170

9.4.7 油膜厚度170

9.5 摩擦系数或轧制力的影响因素173

9.5.1 压下率对摩擦系数的影响173

9.5.2 轧制速度对摩擦系数的影响174

9.5.3 轧辊表面粗糙度对摩擦系数的影响176

9.5.4 润滑剂黏度对轧制力的影响177

9.5.5 温度对摩擦系数的影响178

9.6 热传递181

9.6.1 实验轧机上换热系数的估算182

9.6.2 轧辊表面温度的测量183

9.6.3 工业上的热轧——现场轧机的换热系数184

9.7 轧辊磨损184

9.8 纳米摩擦186

9.9 小结187

9.9.1 换热系数189

9.9.2 摩擦系数189

9.9.3 轧辊磨损190

9.9.4 研究方向190

第10章 应用及敏感性研究191

10.1 板带轧制模型预报的敏感性191

10.1.1 轧制力和轧制力矩对摩擦系数和压下率的敏感性191

10.1.2 轧制力和轧制力矩对应变硬化系数的敏感性192

10.1.3 轧制力和轧制力矩与入口厚度的关系193

10.2 功率预测的比较及带钢发生塑性变形的必要条件193

10.3 轧制压力的分布195

10.4 静态再结晶晶粒尺寸195

10.5 临界应变197

10.6 钢的热强度——志田茂模型198

第11章 热轧铝板带201

11.1 简介201

11.2 热轧工艺202

11.3 热传递204

11.4 变形205

11.5 热轧过程中的组织演变207

11.6 小结208

第12章 平整轧制210

12.1 平整轧制过程210

12.2 塑性屈服机制211

12.3 平整轧制的效果211

12.4 平整过程的数学模型212

12.4.1 Fleck和Johnson模型212

12.4.2 Roberts模型213

12.4.3 Fuchshumer和Schlacher（2000）模型213

12.4.4 Gratacos和Onno模型（1994）214

12.4.5 Domanti等的模型（1994）215

12.4.6 Chandra和Dixit模型（2004）215

12.4.7 Wiklund模型（1996a,1996b,1999,2002）215

12.4.8 Liu和Lee模型（2001）216

12.4.9 Sutcliffe和Rayner的工作（1998）217

12.4.10 Pawelski（2000）的模型217

12.5 工业评价218

12.6 结论218

第13章 剧烈塑性变形——叠层轧合技术219

13.1 简介219

13.2 剧烈塑性变形加工方法（SPD）219

13.2.1 高压扭转法219

13.2.2 等径角挤压变形法（ECAP）220

13.2.3 往复挤压220

13.2.4 多向锻造220

13.2.5 板材连续剪切变形220

13.2.6 反复折皱－压直技术（RCS）221

13.2.7 叠层轧合技术（ARB）221

13.3 实验222

13.3.1 材料222

13.3.2 实验准备和实验步骤223

13.3.3 实验设备223

13.4 实验结果和讨论223

13.4.1 工艺参数223

13.4.2 室温力学性能224

13.5 影响接合的因素227

13.6 潜在的工业应用：拼焊228

13.7 ECAP和ARB组合229

13.7.1 ECAP工艺229

13.7.2 轧制工艺230

13.7.3 ECAP和轧制道次后的显微组织231

13.8 小结232

第14章 复合轧制234

14.1 简介234

14.2 材料、设备、试样准备和参数235

14.2.1 材料235

14.2.2 设备235

14.2.3 试样准备236

14.2.4 实验参数236

14.2.5 复合材料剪切强度的测试236

14.3 结果和讨论236

14.3.1 轧制力和轧制力矩236

14.3.2 复合材料的剪切强度237

14.4 接触面的检验239

14.4.1 温轧240

14.4.2 冷轧241

14.4.3 复合材料的侧视241

14.5 黏结现象242

14.6 小结244

第15章 柔性轧制245

15.1 简介245

15.2 材料、设备、实验过程和试样准备247

15.2.1 材料247

15.2.2 设备247

15.2.3 实验过程247

15.2.4 试样准备248

15.3 实验结果和讨论248

15.3.1 轧制力和辊缝248

15.4 一种简便模型的预测251

15.5 断裂应变252

15.6 小结254

第16章 习题和答案255

附录278

参考文献287