12月16日简报——先进冷轧、热处理和涂镀工艺及装备技术

        2015年12月16日，先进冷轧、热处理和涂镀工艺及装备技术方向在知行楼634会议室举行了年度考评述职会，汇报总结会由方向首席李建平教授主持。会上，共有21位硕士研究生汇报了各自在2015年度的科研工作进展及目标完成情况及对中心建设和发展的贡献等情况，主要取得的科研工作进展如下。

        1、王振华

        进行了铜铝三明治复合轧制的相关研究，包括ansys有限元数值模拟研究和物理实验研究。有限元数值模拟研究主要完成了三明治复合轧制的有限元建模过程，模拟了复合轧制过程中轧件的应力应变分布情况和轧后复合板的头部缺陷问题。其次通过铜铝物理复合轧制实验，测量了外层软质金属和内层硬质金属复合轧制后的头部缺陷长度，分析了复合轧制头部缺陷形成的机理。通过两种实验的对比分析得出影响头部缺陷长度的因素及变化规律。

        2、胡玉坤

        主要进行了带钢冷轧过程力能参数模型研究。轧制压力与轧制力矩是板带轧制过程中关键的力能参数。在计算力能参数时涉及到力臂系数的确定。从目前查阅的相关文献资料，力臂系数只有大致范围，且范围比较宽，对于力能参数的计算来讲是不能接受的。采用有限元法建立冷轧过程模型，得到辊间压力分布，分析力臂系数关于压下率、张力，轧辊直径，摩擦因数等工艺参数的变化规律，最终拟合出力臂系数与轧制工艺参数的表达式。采用人工神经元网络所得的数据进行回归修正。

        3、李启尧

        主要进行了全连续粗轧过程强制宽展模型和数值模拟。研究强制宽展过程中金属流动规律，通过有限元软件模拟全连续粗轧过程，得到不同辊型参数，不同压下量，不同宽厚比时每一道次轧件的宽度，选择合适的宽展模型进行回归分析，确定轧后宽展模型，最后进行模型验证，指导生产。经模拟实验验证，先强宽辊轧制，再用平辊轧制，比平辊两机架连轧效果要好得多，强宽效果很明显；之后改变强宽辊尺寸，主要为槽顶与槽底的长度差高度差，目前正在进行模拟计算。

        4、胡美源

        根据对冷轧板纵向条纹缺陷的产生工序进行排查分析和对纵向条纹缺陷明暗位置进行检验，明确了产生纵向条纹缺陷的原因，并提出了相应解决措施。高铝低硅汽车钢，在200℃回火30min后实验钢的可以获得最佳的力学性能，抗拉强度、延伸率和强塑积分别为950MPa、25.92%和24000MPa%。退火温度为900℃时，RA体积分数和强塑积达到最大，抗拉强度、延伸率和强塑积分别为680MPa、36.08%和24534MPa%。对于低硅含铝高强双相钢进行了基础理论研究，利用Thermo-Calc和全自动相变仪对实验钢的连续冷却行为及临界相变点进行了测定。

        5、李峻臣

        主要完成了相关文献调研、实验钢钢种成分设计及钢锭冶炼、钢坯的热锻造加工、实验钢的第一轮实验工艺参数的设计制定以及实验钢的第一轮热轧加工、冷轧加工、连续退火处理、罩式退火处理等一系列轧制及退火热处理试验。初步掌握了在热轧、冷轧、连续退火及罩式退火工艺参数下该实验钢种的组织形貌和力学性能，以及相关热轧、冷轧、退火加工工艺参数及微合金元素对该实验钢的组织和力学性能的影响，为后续第二轮的热轧、冷轧、连续退火和罩式退火的加工工艺参数的修改和优化积累了数据。

        6、佟萌

        主要研究方向为汽车用高性能钢的生产工艺及强化机理研究。本年度根据“以铝代硅”原理,在材料中添加了Al含量,以部分代替Si元素,同时P元素的固溶强化、Nb元素的析出强化、细晶强化等来弥补强度的损失,设计出了一种高铝低硅先进高强钢，可以取得较好的表面质量和镀锌效果。在合金成分不变的情况下，通过不同的工艺设计，获得不同的组织构成，研究实验钢在不同工艺设计方案中的组织性能演变规律。为高铝低硅高强钢的研究以及工业生产提供指导，为实际生产节约研发成本、缩短研发周期，切实为解决科研和生产中遇到的难题作出必要的研究和探索。

        7、彭飞

        主要研究方向为冷轧Q&P钢的退火工艺控制。本年度以低碳硅锰钢为研究对象，通过冷轧Q&P工艺，从成分设计、冷却过程模拟、淬火配分工艺模拟、连续退火实验模拟四个方面进行实验室试制，成功开发出了强度级别为980MPa，980~1180MPa，1180MPa三个级别的冷轧Q&P钢，其强塑积均在23000MPa%以上。在此基础上，初步探明了含铁素体Q&P钢力学性能调控的基本方法，同时对残余奥氏体稳定性与其形貌和碳含量的关系，以及残奥发生TRIP效应的条件进行了初步的探讨。

        8、赵从文

        目前，国内生产冷轧无取向电工钢的热轧部分多采用薄板坯连铸连轧，无取向电工钢在一定的温度范围内热变形情况较为复杂，因此对其热变形行为的研究就显得十分重要。通过热模拟方法对1%Si和3%Si钢高温变形行为、初始显微组织、亚结构对再结晶组织的影响进行系统分析，为后续工艺参数的制定和优化提供必要的理论依据；对1%和3%Si 钢初始组织参数和热变形条件对静态再结晶的影响和再结晶晶界角度的变化进行系统研究，了解其软化过程显微组织演变和形成机理。

        9、邱文政

        试验设定三个热轧温度，每个温度下设定15%、30%、50%三个压下量。热轧完成后在1000℃的箱式炉中常化20min，经酸洗后在冷轧机上统一轧制到0.5mm，然后将试样放入900 ℃管式炉保温5min。在不同压下量下，随热轧温度的增加，磁感强度变化不大，但随热轧压下量的增加，Goss织构减弱，γ织构增强，磁感强度有所下降。当热轧压下量为50%时，随着热轧温度的升高，成品的铁损呈逐渐减小的趋势。这是由于随热轧温度升高，成品的平均晶粒尺寸明显升高，析出物尺寸增加，铁损下降。

        10、唐庸

        通过有限元模拟分析和现场试验相结合的方法，进行了镁合金、硅钢等常温下难变形金属薄带材的带张力单片轧制、双片(或多片)叠轧、复合轧制等温轧工艺的研究。由于常温难变形金属材料温成型手段相近，按照项目进展规划，首先进行了镁合金薄带的温轧工艺模拟分析和实验研究。基于模拟结果和已有数据，对AZ31b镁合金带材进行带张力温轧试验，将镁合金轧到0.5mm以下的超薄厚度，然后对所得薄带进行双片叠轧实验将薄带轧到更薄，测取并分析相关数据，得到了适合AZ31b镁合金温轧、叠轧和复合轧制的工艺。

        11、张俊潇

        随汽车钢的高强化，局部成形能力要求提高，即需要延伸凸缘性和弯曲性能。为此，拟通过冷轧贝氏体钢来实验这一要求。在钢种成分设计上，分别采用C-Si-Mn和C-Al-Mn思路，通过连续退火工艺参数控制进行组织控制，同时研究以Al代Si条件下的贝氏体相变规律。另外，本课题同时涉及连续退火设备的学习和改造，设备核心关键部分是快速加热和快速冷却能力。通过设备程序的消化与改进，提高温度控制能力；通过优化喷嘴结构、替换冷却介质，以及更改冷却方式，有效提高冷却能力和冷却效率。

        12、陈闯

        传统金属板材连续退火的加热效率低，加热速度慢，导致板材温度分布不均匀，严重影响板材质量。随着科技发展，开始使用感应加热对金属板材连续退火进行研究。本课题对带钢连续退火感应加热的问题进行研究：根据特定板材选定合适的加热参数和完成感应器关键参数设计；建立感应加热的三维有限元数值模型，包括静态三维数值模型和动态三维数值模型；研究移动式感应加热中温度场的一般规律和钢板移动速度对温度场的影响。

        13、汲贺朝

        主要研究方向为板带轧制复合理论及其自动化控制系统。以铝合金、碳钢等金属的双层及多层复合轧制的冷轧工艺为研究对象。通过Deform等有限元分析软件，利用刚塑性有限元法对金属板材轧制复合的宏观过程进行模拟。通过学习，了解了国内外的发展现状，并且较熟练的掌握了Deform有限元模拟软件的操作。对于金属复合轧制，已经在软件上初步进行了复合，在金属有效复合方面取得了一定的效果。

        14、张艺馨

        本课题以东北大学轧制技术及连轧自动化实验室与北京金自天正智能控制股份有限公司合作的950/1580mm热轧带钢板形设定模型联合开发的项目为背景，对板形和板凸度模型等内容进行了研究。建立了带钢热连轧机组板形和板凸度控制模型。提出了均载辊缝凸度的概念，采用影响函数法计算了不同条件下的均载辊缝凸度。通过对计算数据的数学分析，得到了均载辊缝凸度回归模型。引入辊间空载辊缝凸度的概念，将影响空载辊缝形状的多个因素综合为两个因素，从而简化了均载辊缝凸度回归模型结构。

        15、王鸿宇

        本年度主要针对马氏体不锈钢循环热处理工艺和AHSS点焊工艺和接头性能进行了研究。通过马氏体不锈钢循环热处理工艺的研究，得出Cr13马氏体不锈钢常规连续退火最佳工艺条件；研究出循环热处理工艺参数对于马氏体不锈钢的组织性能的影响；与常规淬火处理相比，三次淬火后的抗拉强度、延伸率和硬度提高最为显著。通过AHSS点焊工艺接头性能的研究，优化了TRIP980高强钢点焊工艺参数；研究了回火对点焊接头组织性能影响；分析研究了DP、TRIP钢点焊接头的冲击性能。

        16、王源源

        针对中厚板轧制生产中的实际问题，以钢板轧制过程中自动化控制系统设计与调试项目为背景，结合平面形状控制理论分析平面形状控制条件下轧制过程中金属流动和变形规律。采用有限元模拟及理论分析方法，建立平面形状预测模型及优化平面形状余量预测模型。在平面形状控制模型中采用多点设定方法对平面形状控制的钢板在长度方向上建立微跟踪模型，根据实际反馈速度和前滑值精确跟踪钢板在轧机中的位置，按照目标厚度变化保证压下速度和轧制速度相匹配，提高模型的计算精度，改善终轧产品的平面形状控制效果。

        17、闫恩波

        主要工作为建立铸轧—热轧—温轧中轧制过程温度模型。计算了运输过程、平整和轧制温度变化。查询有关文献论文，查询相关热物性参数，找到相关对流、辐射以及接触导热的计算公式。推导出不同形式的辊道对换热系数的影响；推导出挡板对换热系数的影响；编写相应的程序能计算整个过程温度变化也可以单独计算运输、平整和轧制的温度变化。通过实验数据验证了温度计算模型有较好的准确度。

        18、陈远

        针对20辊单机架可逆冷轧机不锈钢生产的润滑工艺开展研究。一方面是润滑油的检测，通过对几种样品的酸值，粘度、皂化值的检测实验，掌握准确测量这些参数的试验方法。另一方面是对所研究轧机的现场调研情况的说明，主要内容是轧机主要结构的掌握，油循环系统的构成，以及板形控制系统的控制原理，并且对现场轧制生产的轧制力、润滑油参数、缺陷率进行了数据跟踪。

        19、王玉

        围绕“TWIP钢表面选择性氧化与可镀性”开展研究。针对冷轧TWIP钢板退火和镀锌情况，利用热力学分析软件Thermo-Calc计算几种氧化物的析出顺序，采用FE-SEM、EDS能谱仪和EPMA对退火试样进行分析，探索退火气氛中露点、温度、氢气比例对合金元素选择性氧化和钢板表面镀锌质量的影响；然后基于扩散方程和热力学平衡，结合边界条件，建立多元合金的内氧化数学模型，并采用有限差分法求解，得到任意成分钢板在不同退火条件下退火后合金元素的浓度曲线，进而研究合金元素含量对合金元素选择性氧化的影响。

        20、李强

        主要研究了连续退火工艺参数、微合金元素以及热轧组织对中铁素体再结晶与相变的影响规律。提高加热速率与添加微合金元素均有利于细化再结晶晶粒尺寸。微合金元素在较低加热速度下起到细化晶粒的作用，但是当加热速率较高时会降低铁素体再结晶分数。延长等温时间有利于提高铁素体再结晶分数，提高组织均匀性。对热轧组织进行合理控制后，即使采用高加热速度的连续退火，仍然能够得到比较均匀细小的组织。通过轧制-拉伸试验方法，回归得到了不同初始组织对应的变形抗力—冷轧变形量曲线，为冷轧轧制规程设定提供了依据。

        21、杜鹏举

        主要研究方向为高强度热冲压成形钢的设计和开发。围绕汽车安全构件B-柱，通过相似的成分设计，经不同热处理工艺处理后得到1300MPa级和1800MPa级的强度，并且1800MPa级的材料的屈服强度大于1300MPa，在实现汽车减重的同时保证汽车在侧碰过程中乘客的安全性。汇报内容主要包括基于中锰体系的1300MPa钢的设计和可镀锌直接热冲压成形钢的设计（1800MPa级）。在实验室条件下，成功开发出抗拉强度1260MPa，延伸率38%，强塑积接近50GPa%和1800MPa级，延伸率15%以上的可用于镀锌直接热成形的高强钢。