自1953年日本鋼鐵產(chǎn)量超過戰(zhàn)前以來，經(jīng)濟高度發(fā)展，產(chǎn)量飛速提高。20世紀(jì)70年代初期產(chǎn)量超過了1億噸，成為世界屈指可數(shù)的鋼鐵大國，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)后從歐美各國引進技術(shù)為基礎(chǔ)，通過迅速對其進行改進和創(chuàng)新，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。在軋制工藝方面，20世紀(jì)60年代至70年代開發(fā)了高速軋制技術(shù)，20世紀(jì)70年代至80年代開發(fā)了連續(xù)軋制技術(shù)，自20世紀(jì)80年代以后，開發(fā)了軋制尺寸精度高、產(chǎn)品質(zhì)量高和不受工藝過程約束的軋制技術(shù)及應(yīng)用這種技術(shù)的新型軋機。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年代以來日本開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軋制技術(shù)的發(fā)展歷程進行概述。
一 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)，始終處于世界先進水平。為解析板材軋制中的板材形狀和中間凸度的原理，對軋機的彈性變形條件和被軋材的塑性變形條件進行了聯(lián)立求解。采用將彎曲和剪切撓曲的材料力學(xué)模型進行擴展或校正的方法對各種類型軋機進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)值計算法忠實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算時間而將上述方法進行組合的解析法。
在孔型軋制方面，一般說來純理論處理是極為困難的。作為一種簡便的方法，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疲珶o法獲得高精度。提高精度用的實驗式和半理論式在簡單推測隨孔型和軋制條件變化時的變形特性和負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的材料組織變化，尤其是將軋制缺陷解析系統(tǒng)組合起來的綜合軋制理論方面發(fā)展。
2 變形阻抗
變形阻抗值是計算軋制載荷和軋制力矩時的重要物理特性值。日本鋼鐵協(xié)會軋制理論研究會已對變形阻抗值的研究數(shù)據(jù)進行了充實和收集，并采用數(shù)學(xué)模型進行了研究。
在熱變形阻抗方面，采用考慮到多道次高速連續(xù)軋制時的累積應(yīng)變效應(yīng)的變形阻抗公式進行計算后，顯著地提高了熱變形阻抗值的預(yù)測精度。為把考慮到材料組織變化的軋制理論進行擴展，希望能建立對材料的硬化、恢復(fù)和再結(jié)晶等現(xiàn)象同時進行跟蹤的理論體系，積累一些與合金成分相對應(yīng)的能對冶金現(xiàn)象進行定量化的數(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)系的動態(tài)變形阻抗公式進行計算。
3 軋制潤滑和軋輥
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，開發(fā)了高速軋制模擬裝置和雙圓筒滑動試驗機，嚴(yán)格計算流入油膜的厚度，對軸與軸承等的熱膠著進行了評價，提出了表面光澤度的推定和控制系統(tǒng)，并對軋制潤滑油進行了改進。作為工作輥材質(zhì)，一般是將高碳Cr系鍛造材進行表面淬火后，使微細碳化物在完全變?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越高，因此加快了對鍍Cr和噴鍍WC－Co來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)保壓力的觀點來看，這些技術(shù)要素今后也是很重要的。（未完待續(xù)）
日本軋鋼理論和技術(shù)發(fā)展簡況（一）
發(fā)布時間：2011年05月18日 點擊數(shù)：
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