[发明专利]一种铝合金板材异步轧制翘曲预报和优化的方法

摘要

本发明属于金属材料加工领域，一种铝合金板材异步轧制过程中翘曲预报和优化的方法，可实现异步轧制板材翘曲的显著降低或完全消除，且无需对现有轧机进行特殊改造，只需调节轧制参数（如板材厚度、轧制道次压下量、异速比等），便可控制异步轧制过程中板材翘曲程度并给出翘曲。本发明的优点：基于仿真模拟异步轧制过程，并结合实际轧制实验进行铝合金板材异步轧制无翘曲工艺的分析，可获知实际工况条件下异步轧制板材的翘曲方向，预先判定异步轧制板材运行状态，为实际工艺调整提供可视化方案；基于仿真模拟预先获取使异步轧板零翘曲的轧制工艺参数（如道次压下量），可明显提高板型质量、避免改造轧制设备或加装强制矫直装置。

主权项

1.一种铝合金板材异步轧制翘曲预报和优化的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1. 利用仿真计算软件建立异步轧制金属或合金板材的二维平面应变模型，该模型由定义为刚塑性同直径的上轧辊和下轧辊，前导辊及定义为弹塑性的轧件组成，其中上轧辊和下轧辊的转动角速度可独立调节以实现异步轧制功能，定义模型材料属性，划分网格，设置异步轧制过程中的热交换、摩擦边界条件；步骤2. 将异步轧制不同工况条件包括上下轧辊转速比、不同轧板初始厚度、每道次不同压下量输入步骤1所建二维平面应变模型并进行仿真计算，输出异步轧制板型，并据此板型计算不同工况下模拟所得异步轧制板材的翘曲曲率r，建立初始板厚、道次压下量、上下辊异速比与翘曲曲率之间的关系，得到关系曲线；翘曲曲率的计算公式如下：式中，L为弯曲弧上选定的两点间距，c为所选弯曲弧顶高；步骤3. 依据步骤2所建立的曲率与轧制参数之间的关系曲线，找到该曲线与X轴的交点对应的板厚、道次压下量及异速比值，此值即为各轧制参数对应的异步轧制板材无翘曲的临界工况条件；步骤4. 根据步骤3计算所获异步轧制临界工况条件，在轧机上进行金属或合金板材的异步轧制实验，依据实验结果对步骤1‑步骤3的模拟结果按照以下条件进行处理：条件一：当轧制所得异步轧板板型呈平直状态或板材头部向上翘曲的垂直高度不大于下一道次轧机开口度时，异步轧制板材的翘曲程度可满足连续异步轧制要求，此时可不对模拟结果进行修正；条件二：当轧制所得异步轧板头部向上翘曲的垂直高度大于下一道次轧机开口度或向下弯曲导致轧板与轧机的传送辊发生碰撞时，需根据具体结果对仿真模拟所获无翘曲临界轧制工况进行相应修正；所述步骤4中的修正方法为：（1）利用仿真模拟所获无翘曲临界工况条件进行轧制实验时，若轧机出口处的轧板弯向上辊一侧，即轧板上翘，则说明在该轧制工况条件下，达到无翘曲状态所需的实际临界道次压下量大于仿真模拟值，此时可通过以下两种方式予以解决：1.1继续增加道次压下量且轧机仍能满足板材自然咬入条件时，可在不改变初始板厚和异速比的条件下，通过增加道次压下量重复步骤1.1‑1.3，直至获得平直轧板，每重复一次的道次压下量的增幅不超过5%；1.2继续增加道次压下量且轧机不能满足板材自然咬入条件时，增加道次压下量的方法将阻碍轧制的连续性，此时可在初始板厚和道次压下量不变的条件下，通过减小异速比并重复步骤1.1‑1.3，直至获得平直轧板，每重复一次的异速比的降幅为5‑10%；（2）利用仿真模拟所获无翘曲临界工况条件进行轧制时，若轧机出口处的轧板弯向下辊一侧，即轧板下扣，则说明在该轧制工况条件下，达到无翘曲状态所需的实际临界道次压下量小于仿真模拟值，此时可通过减小道次压下量的方式重复步骤1.1‑1.3，直至获得平直轧板，每重复一次的道次压下量的降幅不超过5%；步骤5. 采用步骤4所获经过修正的与实际情况接近的异步轧制临界工况条件便可实现金属或合金板材的无翘曲异步轧制，从而解决此类合金板材异步轧制过程中的翘曲问题。