【摘 要】
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中厚板及厚板是国民经济发展所依赖的重要钢铁材料,用户对中厚板及厚板的需求量不断的增加,对厚板品种、性能、成材率、节能指标、生产工艺、生产成本等方面都提出了更高的要求。同时厚板生产又存在一系列的问题,由于铸坯心部质量存在缺陷,又受限于轧制压下率不足,致使产品心部组织晶粒粗大,组织存在缺陷,钢板的强度、韧性等力学性能不稳定,合格率低,质量难以保障等问题。针对上述问题,本文依托国家重点研发计划项目“高强
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中厚板及厚板是国民经济发展所依赖的重要钢铁材料,用户对中厚板及厚板的需求量不断的增加,对厚板品种、性能、成材率、节能指标、生产工艺、生产成本等方面都提出了更高的要求。同时厚板生产又存在一系列的问题,由于铸坯心部质量存在缺陷,又受限于轧制压下率不足,致使产品心部组织晶粒粗大,组织存在缺陷,钢板的强度、韧性等力学性能不稳定,合格率低,质量难以保障等问题。针对上述问题,本文依托国家重点研发计划项目“高强度、大规格、易焊接海洋工程用钢及应用”（2016YFB0300601）和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“厚规格连铸坯大梯度差温轧制内部缺陷演变机理研究”（L1507020）,针对强冷条件下中厚板“温控-形变”耦合控制技术开展研究工作。采用有限元数值模拟和轧制实验相结合的方法重点研究了高温射流冲击换热、道次间冷却工艺及差温轧制工艺对温度分布及变形的影响。本文的研究丰富了高温强冷条件下的换热和导热理论,掌握了冷却、轧制工艺参数对差温轧制变形行为的影响规律,为中厚板“温控-形变”耦合控制技术的工业应用提供了理论支撑和基本保障。本文主要工作和成果如下:（1）在查阅国内外控制轧制和控制冷却工艺技术的研究进展及相关文献的基础上,综述了钢板高温阶段的换热规律、轧制过程温度分布规律及差温轧制的变形规律,为钢板高温阶段的换热及“温控-形变”耦合规律的研究提供了理论基础。（2）基于实验室冷却平台,对高温阶段单束水流射流冲击基本换热特征和主要影响因素进行了研究。获得换热区域分布、再润湿规律、热流密度、热流密度峰值等基本换热数据,探究了流量、倾斜角度对润湿行为及温度分布的影响。利用现场即时冷却设备对不同厚度高温钢板进行冷却,获得钢板内部导热规律及温度分布规律。（3）利用DEFORM有限元分析软件建立了钢板的道次间冷却模型,分析钢板厚度、换热系数、空冷时间、水冷时间及冷却路径对钢板温度分布变化规律的影响。给出了各工艺参数对钢板冷却过程中厚向的冷速分布、温度分布、温度梯度、心表温差、低温层厚度等的影响规律。（4）建立“温控-形变”耦合模型,分别研究水冷工艺、道次间冷却工艺、道次压下率、道次压下分配对钢板厚度方向变形的影响。结果表明利用间隔方式进行道次间冷却,轧制开始阶段就建立温度梯度,同时利用大温度梯度进行大压下率的轧制利于变形向心部渗透。（5）基于“温控-形变”耦合的数值模拟,利用现场即时冷却设备进行了单道次及多道次差温轧制实验,验证了温度梯度的增大利于变形渗透性的提高。差温轧制过程中,在粗轧阶段进行道次间冷却,轧后心部变形改善较好,同时轧制力增加有限。在精轧阶段进行道次间冷却,轧后心部变形有所改善,钢板整体变形均匀性较好,但是轧制力会有明显增加。（6）根据上述实验研究结果结合射流冲击换热规律与团队共同开发了即时冷却系统的数学模型及控制系统,满足了道次间冷却的控制要求。
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