异步轧制twip钢的组织及性能研究(6)
图1.2 异步轧制示意图
图1.3和1.4表示的是金属在两种轧制方式下的金属流动示意图。在同步轧制时，金属受轧制压力产生变形，靠近轧辊部分的金属由于受到轧辊带来的向前摩擦力，将会相对于中间部分的金属，产生向前的流动；根据金属在变形区中受力情况和最小阻力定律，变形区出口的阻力要大于入口阻力，金属上下又受到轧制压力的作用，所以，中间部分的金属，将会产生向后流动的现象。而异步轧制，金属在受到轧制压力外，还受一对剪切力的作用，在变形区中，金属的流动大部分是受剪切力的作用完成的，靠近上下两轧辊的金属，受各自剪切力的作用，沿相反方向流动，降低了轧制力，在剪切力的作用下，金属内部会产生更多的位错，提高金属强度，在生产中，异步轧制既降低了加工难度，又保证了轧件的硬度。
图1.3 同步轧制金属流动示意图
图1.4 异步轧制金属流动示意图
金属的剪切变形[17]，可以细化晶粒，从而在变形区产生更多的滑移系参与滑移与交滑移，促进旋转立方织构的增强，剪切带区域内集中了非常高的局部塑性变形，具有较高的形变储能，因此，异步轧制有利于降低再结晶温度，减少耗能，以及降低轧制力，提高生产效率。
异步轧制与常规轧制的根本区别是[18]：的特点与常规轧制不同，常规轧制变形区内金属相对轧辊有前滑区和后滑区，摩擦力指向中性点。因此，其上、下接触弧的摩擦力，轧制压力和扭转均是对称的。异步轧制由于上、下辊有速度差，上、下辊的中性点不在同一垂直平面内，慢速辊侧中性点向入口侧移动，快速辊侧中性点向出口侧移动，这样就形成了变形区上、下摩擦力方向相反的区域，这个区域也称之为搓轧区。
与常规轧制相比，异步轧制具有显著减少轧制道次，增强轧薄能力，改善产品厚度精度和板形，降低轧制压力与轧制扭矩，降低产品能耗，提高轧制效率的优点。特别是对于轧制变形抗力高、加工硬化严重的极薄带材，其节能效果更加显著。
1.3.3 异步轧制国内外研究现状
20世纪40年代初，德国研究者在研究单辊传动叠轧薄板和前苏联研究者在研究三辊劳特式轧机时，对两个工作辊圆周速度不等使轧材在变形区产生独特的变形产生兴趣，认为这种异步轧制可以降低轧制压力，提高板材加工效率，并发展了一种以非对称流变为特征的异步轧制过程。因此，异步轧制工艺逐渐受到重视，异步轧制理论和技术也得到了很大的发展。目前，Knight等人[19]用ABAQUS/Explicit软件，建立了弹塑性平面应变模型，模拟了低碳钢高温状态下的轧制过程。研究了不对称因素（轧件上下表面温度不同、上下轧辊辊速不同和辊面摩擦不同）和轧制参数（初始轧件厚度、压下量、平均辊速、轧件平均温度和平均摩擦系数）对板带弯曲的影响，并在Corus公司的可逆式粗轧机上进行了实验。结果表明，当辊速差一定时，板弯曲与初始厚度、辊径和压下率有关，即与板的形状因素有关。各因素对不同厚度板的弯曲影响是不同的，辊速差一定时，辊速的变化对薄板弯曲的影响很小，而随着辊速增加，厚板的弯曲明显受到影响。薄板的弯曲方向还随其温度变化而改变，而板带弯曲方向则与张力有关。
我国对异步轧制技术的研究起步于20世纪70年代初。东北大学异步轧制研究组在朱泉教授[20]的带领下，针对拉直式异步轧制过程进行了深入系统的实验研究和理论分析，解决了异步轧制中的振动和板形等问题，并提出了弹性塞理论，完成了异步恒延伸轧制新技术和极薄带材轧制新技术等科研成果。20世纪80年代末，东北大学把异步轧制成功地应用于结构材料轧制之后，又开展了像取向硅钢这种功能材料异步轧制的研究，并取得了一定进展。刘刚[21]等人提出在异步轧制下，作用于搓轧区上的剪切应力能有效地改善板材心部的织构组态，并在板材亚表层附近相对较大的区域内形成理想的冷轧织构。
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