自1953年日本鋼鐵產(chǎn)量超過(guò)戰(zhàn)前以來(lái)，經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展，產(chǎn)量飛速提高。20世紀(jì)70年代初期產(chǎn)量超過(guò)了1億噸，成為世界屈指可數(shù)的鋼鐵大國(guó)，其后產(chǎn)量一直保持在1億多噸，并努力使生產(chǎn)技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。
日本鋼鐵工業(yè)的發(fā)展以戰(zhàn)后從歐美各國(guó)引進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)迅速對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。在軋制工藝方面，20世紀(jì)60年代至70年代開(kāi)發(fā)了高速軋制技術(shù)，20世紀(jì)70年代至80年代開(kāi)發(fā)了連續(xù)軋制技術(shù)，自20世紀(jì)80年代以后，開(kāi)發(fā)了軋制尺寸精度高、產(chǎn)品質(zhì)量高和不受工藝過(guò)程約束的軋制技術(shù)及應(yīng)用這種技術(shù)的新型軋機(jī)。最近以適應(yīng)環(huán)保要求為目的的軋制工藝引人注目。以下主要就20世紀(jì)80年代以來(lái)日本開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軋制技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行概述。
軋制理論和軋輥的發(fā)展
1 軋制解析
眾所周知，日本的軋制技術(shù)以理論為基礎(chǔ)，始終處于世界先進(jìn)水平。為解析板材軋制中的板材形狀和中間凸度的原理，對(duì)軋機(jī)的彈性變形條件和被軋材的塑性變形條件進(jìn)行了聯(lián)立求解。采用將彎曲和剪切撓曲的材料力學(xué)模型進(jìn)行擴(kuò)展或校正的方法對(duì)各種類型軋機(jī)進(jìn)行解析的方法已基本確立。另一方面，關(guān)于材料的塑性變形，采用了三維解析法，使解析由二維理論向高精度解析發(fā)展。在解析法的發(fā)展方面，有采用數(shù)值計(jì)算法忠實(shí)解析變形的所謂三維解析法，有剛性和塑性FEM，有彈性和塑性FEM，尤其是還有為縮短計(jì)算時(shí)間而將上述方法進(jìn)行組合的解析法。
在孔型軋制方面，一般說(shuō)來(lái)純理論處理是極為困難的。作為一種簡(jiǎn)便的方法，雖然可以采用所謂的矩形換算法把孔型軋制替換為適當(dāng)?shù)木匦螖嗝娌牡谋馄杰堉?，但無(wú)法獲得高精度。提高精度用的實(shí)驗(yàn)式和半理論式在簡(jiǎn)單推測(cè)隨孔型和軋制條件變化時(shí)的變形特性和負(fù)荷特性方面依然是一種有效的方法，但目前一般是采用FEM解析。由于FEM的出現(xiàn)，使材料的三維解析變得可能。它不僅可以用于板材的解析，而且還可以用于型材、棒線材和管材的軋制力、軋制載荷、軋制力矩和寬展的求解。三維FEM解析作為一種有效的解析工具已得到人們的認(rèn)可。
人們期待著今后能向軋制溫度解析和將軋制加工時(shí)的材料組織變化，尤其是將軋制缺陷解析系統(tǒng)組合起來(lái)的綜合軋制理論方面發(fā)展。
2 變形阻抗
變形阻抗值是計(jì)算軋制載荷和軋制力矩時(shí)的重要物理特性值。日本鋼鐵協(xié)會(huì)軋制理論研究會(huì)已對(duì)變形阻抗值的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行了充實(shí)和收集，并采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究。
在熱變形阻抗方面，采用考慮到多道次高速連續(xù)軋制時(shí)的累積應(yīng)變效應(yīng)的變形阻抗公式進(jìn)行計(jì)算后，顯著地提高了熱變形阻抗值的預(yù)測(cè)精度。為把考慮到材料組織變化的軋制理論進(jìn)行擴(kuò)展，希望能建立對(duì)材料的硬化、恢復(fù)和再結(jié)晶等現(xiàn)象同時(shí)進(jìn)行跟蹤的理論體系，積累一些與合金成分相對(duì)應(yīng)的能對(duì)冶金現(xiàn)象進(jìn)行定量化的數(shù)據(jù)。
在冷變形阻抗方面，通常是采用考慮到溫度和應(yīng)變速度相互關(guān)系的動(dòng)態(tài)變形阻抗公式進(jìn)行計(jì)算。
3 軋制潤(rùn)滑和軋輥
隨著冷軋速度的高速化(最大2800mpm)，為獲得摩擦系數(shù)的定量值，開(kāi)發(fā)了高速軋制模擬裝置和雙圓筒滑動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，嚴(yán)格計(jì)算流入油膜的厚度，對(duì)軸與軸承等的熱膠著進(jìn)行了評(píng)價(jià)，提出了表面光澤度的推定和控制系統(tǒng)，并對(duì)軋制潤(rùn)滑油進(jìn)行了改進(jìn)。作為工作輥材質(zhì)，一般是將高碳Cr系鍛造材進(jìn)行表面淬火后，使微細(xì)碳化物在完全變?yōu)轳R氏體的基質(zhì)中大量析出，形成硬度高的組織，但由于軋制方面的要求越來(lái)越高，因此加快了對(duì)鍍Cr和噴鍍WC－Co來(lái)提高耐磨性的研究和高速鋼及陶瓷新材質(zhì)的研究。軋輥表面的加工也從噴丸清理變?yōu)殡娀鸹庸?，或采用電子束和激光束等進(jìn)行加工，使軋輥表面加工得更加均勻、軋輥形狀更加妥當(dāng)。
在熱軋過(guò)程中，確保材料的咬入性能，提高軋輥的耐磨性，防止軸與軸承等的熱膠著是重要的課題。目前軋輥一般是使用高速鋼，但希望開(kāi)發(fā)出高載荷軋輥和軋制工具，以適應(yīng)更大的壓下軋制要求。
提高軋輥和軋制工具的耐磨性、抗事故性和抗桔皮狀缺陷性是軋制技術(shù)飛速發(fā)展所不可缺少的重要技術(shù)，從減輕環(huán)保壓力的觀點(diǎn)來(lái)看，這些技術(shù)要素今后也是很重要的。
——本文摘自《鋼鐵百科》
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