《軋制界面複雜力學行為與軋輥表面形貌演變機理》是依託北京科技大學，由李洪波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：軋制界面複雜力學行為與軋輥表面形貌演變機理
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：李洪波
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
軋輥表面形貌演變機理及規律預測是精確控制帶鋼表面形貌的關鍵科學問題，目前對於軋輥表面形貌磨損和衰減規律的研究仍為基於現場測試與數理統計的半理論半經驗模型，軋輥微觀形貌磨損機理模型的建立與研究工作尚未取得突破性進展。本項目擬針對軋輥表面形貌的變化過程，從軋制界面微觀複雜的力學耦合行為入手，採用實驗、理論研究和數值模擬相結合的方法，建立能反應真實軋輥粗糙表面與帶鋼接觸狀態的確定性三維微觀混合潤滑模型，及基於元胞自動機的軋輥表面形貌磨損模型，實現對不同工況下軋輥表面形貌磨損過程的分析和預測，以揭示在摩擦、磨損、潤滑的綜合作用下，毛化軋輥表面形貌的衰減機理，總結軋輥表面形貌變化的一般規律，為軋輥表面形貌的耐磨損設計與過程控制奠定理論基礎。從而進一步完善帶鋼表面形貌控制基礎科學理論體系，豐富現代板帶軋制理論與技術。
結題摘要
採用工業生產現場測試、理論分析、實驗室試驗和數值模擬等相結合的方法，對冷軋界面微觀複雜力學行為作用下工作輥表面形貌的演變規律進行了研究。從軋制界面微觀複雜的力學耦合行為入手，建立了綜合考慮摩擦、磨損、潤滑在內的三維點接觸確定性混合潤滑微觀模型，分析了微觀接觸區域油膜厚度及接觸壓力的分布；在此基礎上建立了基於元胞自動機的工作輥表面微觀形貌磨損過程的動態仿真模型，分析工作輥表面形貌的演變過程；最後基於仿真規律與實測數據建立冷軋工作輥表面形貌的預測模型，研究了工作輥表面形貌的演變規律，揭示了在摩擦、磨損、潤滑的綜合作用下，毛化工作輥表面形貌的衰減機理，為軋制過程中工作輥表面形貌的耐磨損設計與過程控制奠定了較好的理論基礎，進一步完善了帶鋼表面形貌控制基礎科學理論體系。 具體研究內容及成果主要包括： （1）以電火花毛化工作輥表面形貌為初始條件，開展了軋制過程中軋制界面潤滑狀態的研究。根據混合潤滑理論，採用有限元方法建立了軋制過程確定性三維微觀混合潤滑模型，計算了軋制接觸區的油膜厚度和接觸壓力分布，為後續工作輥表面形貌動態磨損模型的建立提供壓力分布信息。 （2）以現場使用的軋輥鋼（9Cr2Mo）和Q345軋件為典型研究材料，利用MRH-3高速環塊磨損試驗機確定了工作輥表面粗糙度衰減的主要影響因素及其主要影響規律，並為軋制界面的確定性混合潤滑模型和後續動態仿真模型提供驗證。 （3）在 Archard 磨損模型基礎上採用元胞自動機方法建立表面微觀形貌的磨損過程動態特徵模型，對工作輥表面輪廓和粗糙度參數的衰減規律進行了分析，為工作輥表面形貌的預測奠定基礎。 （4）基於所建立的微觀混合潤滑模型和元胞自動機磨損模型，建立了工作輥表面粗糙度衰減過程的數學模型，實現軋輥微觀表面形貌的預報，並分析得到工作輥服役期內工作輥表面形貌的演變機理與規律。
