CN108284130A - 一种冷轧变厚度板材的轧制方法 - Google Patents

一种冷轧变厚度板材的轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冷轧变厚度板材的轧制方法，具体包括：(1)设定需要轧制的成品板材的目标轮廓；(2)根据来料的规格、成品板材的目标轮廓以及轧机的能力，设定轧制道次的数目，以及轧制过程中每个道次的压下量；(3)设定每个道次的目标板形；(4)对来料进行各道次的变厚度轧制。本发明通过多个(≥2)道次分担压下量，可以保证带材的板形及表面质量，尤其适用于轧制薄厚相差接近50％的变厚度产品，满足薄区与厚区的压下量均达到临界变形量的要求。解决现有的变厚度板材轧制无法保证板形和表面质量的问题。

Description

一种冷轧变厚度板材的轧制方法
技术领域
本发明涉及变厚板生产技术领域，具体涉及一种冷轧变厚板材的轧制方法。
背景技术
为了实现汽车轻量化的目标，目前汽车行业正在推广使用一种通过轧制得到的厚度连续变化的带材——变厚板(Variable-thickness Rolled Blanks)。根据用户的减重需求，一张变厚板上的厚区与薄区厚差最大可以达到50％。
现有的变厚度轧制方法是采用一道次变厚轧制至目标形状，对于厚区与薄区厚差为50％的带材，薄区的单道次压下率必然＞50％。变厚轧制如图1所示。
根据金属体积不可压缩的原理，在轧制过程带材会受到压应力和拉应力，形成内应力场。当压应力达到某一临界值时，受压应力的地方便发生屈曲失稳，带钢外观显示出波浪形；当压应力没有达到引起带钢翘曲的临界值时，带钢浪形没有显现，但内应力的存在使带钢会以另一种形式发生形变。因此，对于单道次≥50％的压下率，轧后带材往往会出现板形不良的情况。
单道次大压下还会破坏乳化液在带材表面形成的油膜，破坏带材的表面质量。除了板形与表面问题，还有材料性能的问题——为了尽量避免带材的板形与表面质量缺陷，将选取厚度与厚区厚度较为接近的来料，这将导致厚区的压下量没有达到临界变形量，会导致厚区没有再结晶，进而导致材料性能的不稳定。
专利201310315449.2提出将变厚板轧制分成两个道次进行，采用的是通过第一道次实现了大部分的压下，而在第二道次采用恒压力轧制。这种方法，在轧制开始需要进行压下分配计算，必须有准确的材料变形抗力模型，才能保证第二道次采用恒轧制力也能轧出满足设定要求的带材。这种方法在第一道次轧制时，薄区的单道次压下量可能还是会很大，不利于保证板形和表面质量。
专利DE102005031461A1提出两道次生产变厚度板的方法。是在第一道次采用等厚度轧制之后，进行一次低温退火，之后，再进行第二道次的变厚度轧制，轧后再进行一次高温退火。这种方法在第二次变厚度轧制的时候，压下范围是10～80％，无法避免板形及表面的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷轧变厚度板材的轧制方法，本发明在第一道次先完成一部分的压下，在后续道次再完成剩余的压下量，将带材轧制到目标厚度。通过多个(≥2)道次分担压下量，可以保证带材的板形及表面质量，尤其适用于轧制薄厚相差接近50％的变厚度产品，满足薄区与厚区的压下量均达到临界变形量的要求。用以解决现有的变厚度板材轧制无法保证板形和表面质量的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种冷轧变厚度板材的轧制方法，所述的轧制方法采用多道次轧制，首先在第一道次完成一部分的压下量，然后在后续道次再完成剩余的压下量，将带材轧制到目标轮廓，所述的目标轮廓包括n个等厚段和n-1个过渡段，所述的轧制方法具体包括：
所述的轧制方法采用多道次轧制，首先在第一道次完成一部分的压下量，然后在后续道次再完成剩余的压下量，将带材轧制到目标轮廓，所述的目标轮廓包括n个等厚段和n-1个过渡段，所述的轧制方法具体包括：
(1)设定需要轧制的成品板材的目标轮廓：即n个等厚段的长度和厚度，以及n-1个过渡段的长度；
(2)根据来料的规格、成品板材的目标轮廓以及轧机的能力，确定轧制道次的数目，以及轧制过程中每道次的压下量；
(3)根据步骤(1)设定的成品板材的目标轮廓，以及步骤(2)确定的每道次的压下量占总压下量的比例，得到每个道次的目标板形；
(4)对来料进行各道次的变厚度轧制，即在每个道次按照步骤(3)设定的对应目标板形进行变厚度轧制，直到轧制到最后一个道次，将来料轧制到设定的成品板材的目标轮廓，完成变厚度轧制。
进一步地，根据本发明所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，所述的步骤(3)中，所述每个道次的目标板形即：n个等厚段在每个道次的目标长度和厚度，以及n-1个过渡段在每个道次的目标长度。
进一步地，根据本发明所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，所述的步骤(3)中，各道次n个等厚段的目标长度和厚度为：
第i道次，第j个等厚段的厚度：
第i道次，第j个等厚段的长度：
其中，i＝1，2，……k；
j＝1，2，……，n；
hj_i为第i道次，第j个等厚段的厚度；
Lj_i为第i道次，第j个等厚段的长度；
H为来料厚度；
hj为目标轮廓的第j个等厚段的设定厚度；
Lj为目标轮廓的第j个等厚段的设定长度；
ri为第i道次压下量占总压下量的比例。
进一步地，根据本发明所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，所述的步骤(3)中，各道次n-1个过渡段的目标长度为：
第i道次，第j个过渡段的长度
其中，Tj_i为第i道次，第j个过渡段的长度；
Tj为目标轮廓的第j个过渡段的设定长度；
hj+1为目标轮廓的第j+1个等厚段的设定厚度；
hj+1_i为第i道次，第j+1个等厚段的厚度。
进一步地，根据本发明所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，所述的步骤(2)中，每道次压下量占总压下量的比例设定为：
r1≥r2≥…≥rk，其中，rk表示第k道次压下量占总压下量的比例。
进一步地，根据本发明所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，所述的步骤(2)中，对轧制道次数目以及各道次压下量进行设定时，设定原则为：
(1)每道次的压下量≤50％；
(2)每道次压下量所需的轧制力＜轧机最大轧制力；
(3)每道次压下量所需的轧制扭矩＜轧机最大轧制扭矩。
本发明达到的有益效果：本发明的轧制方法通过多道次变厚度轧制的方法生产，避免了压下量过大导致的板形和表面问题。通过多个道次分担压下量，可以保证带材的板形及表面质量，尤其适用于轧制薄厚相差接近50％的变厚度产品，满足薄区与厚区的压下量均达到临界变形量的要求。
附图说明
图1是变厚轧制示意图；
图2是本发明轧制过程示意图；
图3是成品板材目标轮廓的示意图；
图4是采用3道次轧制时，各道次目标板形的示意图；
图5～7是采用3道次轧制时，轧制过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明采用多道次变厚度轧制的方法，获得在轧向具有连续变厚度轮廓的带材，尤其适用于轧制厚区与薄区高达50％的大厚差的连续变厚度板，可以同时满足带材的板形、表面与材料性能要求。
如图2，本发明的轧制方法具体过程如下：
(1)设定需要轧制的成品板材的目标轮廓：目标轮廓具有n个等厚段和n-1个过渡段，n个等厚段的厚度分别为h1,h2,…,hn、长度为L1,L2,…,Ln，且n-1个过渡段的长度分别为T1,T2,…,Tn-1。如图3所示，显示了成品板材的目标轮廓；
(2)根据来料的规格、成品板材的目标轮廓以及轧机的能力，进行产品质量、轧制稳定性和经济型的综合考量，设定进行k道次轧制，并设定轧制过程中每道次的压下量占总压下量的比例为ri(i＝1,…,k)，考虑到带材的加工硬化，压下量比例一般设计为r1≥r2≥…≥rk。如图4，来料为等厚板材，厚度为H，轧制道次为3次。
轧制道次以及每道次压下量的设定原则为：
(1)每道次的压下量≤50％；
(2)每道次压下量所需的轧制力＜轧机最大轧制力；
(3)每道次压下量所需的轧制扭矩＜轧机最大轧制扭矩。
(3)根据(1)设定的成品板材的目标轮廓，以及(2)设定的每道次的压下量，确定每个道次的目标板形，即确定每道次各等厚段的目标长度和厚度以及各过渡段的目标长度(如图4所示)，具体计算过程如下：
第i道次，第j个等厚段的厚度hj_i＝H-(H-hj)×ri
第i道次，第j个等厚段的长度
第i道次，第j个过渡段的长度
其中，i＝1，2，……k；
j＝1，2，……，n；
hj_i为第i道次，第j个等厚段的厚度；
Lj_i为第i道次，第j个等厚段的长度；
H为来料厚度；
hj为目标轮廓的第j个等厚段的设定厚度；
Lj为目标轮廓的第j个等厚段的设定长度；
ri为第i道次压下量占总压下量的比例；
Tj_i为第i道次，第j个过渡段的长度；
Tj为目标轮廓的第j个过渡段的设定长度；
hj+1为目标轮廓的第j+1个等厚段的设定厚度；
hj+1_i为第i道次，第j+1个等厚段的厚度。
(4)对来料进行各道次的变厚度轧制，即在每个道次按照(3)设定的对应目标板形进行变厚度轧制，直到轧制到最后一个道次，将来料轧制到设定的成品板材的目标轮廓，完成变厚度轧制，如图5～7。
下面以来料厚度为H＝2.6mm的等厚带材为例，对本发明的轧制方法进行详细的说明：
本实施例需要轧制的成品板材的目标轮廓如下：
目标轮廓具有3个等厚段和2个过渡段，3个等厚段的厚度分别为1.8mm/0.9mm/1.8mm、3个等厚段长度分别为258mm/416mm/258mm，2个过渡段的长度分别为98mm/98mm。
在综合考量后，设定进行3道次轧制，每个道次的压下量占总压下量的比例分别为则每道次等厚段的目标厚度设定和目标长度设定，以及每道次过渡段的目标长度设定计算如下：
(1)第1道次：
各等厚段的厚度为
各等厚段的长度为
各过渡段的长度为
(2)第2道次：
各等厚段的厚度为
各等厚段的长度为
各过渡段的长度为
(3)第3道次：
第3道次的设定值就是板材成品的目标轮廓设定值，即：
h1＝1.8mm，h2＝0.9mm，h3＝1.8mm
L1＝258mm，L2＝416mm，L3＝258mm
T1＝98mm，T2＝98mm
在设定计算完成之后，即可相继进行第一、第二、第三道次的变厚度轧制。
按照本发明的轧制方式，即可满足厚区的压下量超过30％的临界变形量，使材料性能稳定；通过多道次变厚度的方法生产，避免了压下量过大导致的板形和表面问题。

Claims (6)

1.一种冷轧变厚度板材的轧制方法，其特征在于：所述的轧制方法采用多道次轧制，首先在第一道次完成一部分的压下量，然后在后续道次再完成剩余的压下量，将带材轧制到目标轮廓，所述的目标轮廓包括n个等厚段和n-1个过渡段，所述的过渡段用于连接两个等厚段，所述的轧制方法具体包括：
(1)设定需要轧制的成品板材的目标轮廓：即n个等厚段的长度和厚度，以及n-1个过渡段的长度；
(2)根据来料的规格、成品板材的目标轮廓以及轧机的能力，设定轧制道次的数目，以及轧制过程中每个道次的压下量；
(3)根据步骤(1)设定的成品板材的目标轮廓，以及步骤(2)设定的每道次的压下量，得到每个道次的目标板形；
(4)对来料进行各道次的变厚度轧制，即在每个道次按照步骤(3)设定的对应目标板形进行变厚度轧制，直到轧制到最后一个道次，将来料轧制到设定的成品板材的目标轮廓，完成变厚度轧制。
2.根据权利要求1所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述每个道次的目标板形即：n个等厚段在每个道次的目标长度和厚度，以及n-1个过渡段在每个道次的目标长度。
3.根据权利要求2所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，n个等厚段在每个道次的目标长度和厚度为：
第i道次，第j个等厚段的厚度：hj_i＝H-(H-hj)×ri
第i道次，第j个等厚段的长度：
其中，i＝1，2，……，k；
j＝1，2，……，n；
hj_i为第i道次，第j个等厚段的厚度；
Lj_i为第i道次，第j个等厚段的长度；
H为来料厚度；
hj为目标轮廓的第j个等厚段的设定厚度；
Lj为目标轮廓的第j个等厚段的设定长度；
ri为第i道次压下量占总压下量的比例。
4.根据权利要求3所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，n-1个过渡段在每个道次的目标长度为：
第i道次，第j个过渡段的长度
其中，Tj_i为第i道次，第j个过渡段的长度；
Tj为目标轮廓的第j个过渡段的设定长度；
hj+1为目标轮廓的第j+1个等厚段的设定厚度；
hj+1_i为第i道次，第j+1个等厚段的厚度。
5.根据权利要求1所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，每道次压下量占总压下量的比例设定为：
r1≥r2≥…≥rk，其中，rk表示第k道次压下量占总压下量的比例。
6.根据权利要求1所述的冷轧变厚度板材的轧制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，对轧制道次数目以及各道次压下量进行设定时，设定原则为：
(1)每道次的压下量≤50％；
(2)每道次压下量所需的轧制力＜轧机最大轧制力；
(3)每道次压下量所需的轧制扭矩＜轧机最大轧制扭矩。
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