一種定量測量厚板心部軋制變形率的方法與流程
2023-06-16 11:59:26
本發明屬於金屬熱加工領域，具體涉及一種定量測量厚板心部軋制變形率的方法。
背景技術：
國內將厚度大於60mm的鋼板稱為特厚板，主要用於鍋爐壓力容器、海洋工程、核電、風電、軍工、高層建築、重型機械、模具等重大技術裝備製造領域。對於特厚板而言，心部質量仍是關鍵，特厚板的心部質量主要取決於煉鋼質量和軋制過程中的變形情況。
厚板軋制過程是典型的非均勻變形過程，通常軋制變形不能完全滲透到板坯內部。板坯越厚，表層變形越大，而心部變形很小或是不發生變形。為了使得變形能滲透到心部，使得心部性能得到改善，通常採用大壓下軋制工藝或是差溫軋制工藝。而對於板坯厚度方向上的整體變形情況，很難檢測，也無定量數據。目前國內有許多採用有限元數值模擬研究分析鋼板內部的軋制變形情況，但無實際數據進行支撐驗證。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在於提出一種定量測量厚板心部軋制變形率的方法，通過在坯料縱截面不同位置處鑽孔、測量、填充、軋制、測量等步驟，來定量檢測分析鋼板在軋制過程中厚度方向不同位置處的變形情況。
為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案：
一種定量測量厚板心部軋制變形率的方法，包括以下步驟：
(1)鑽孔：取縱截面形狀為斜坡形、階梯形或矩形的坯料，在縱截面厚度方向鑽孔，測量孔徑D1；
(2)填充：加工與坯料同樣材質的圓棒樣，保證圓棒的尺寸與孔徑一致，並將其填充於孔內；
(3)軋制：將鑽完孔並填充好的坯料進行加熱、軋制，對於縱截面形狀為斜坡形或階梯形的坯料，軋制一道次；對於縱截面形狀為矩形的坯料，軋制一道次或多道次；
(4)測量：軋制完的鋼板進行縱向切割，切割的鑽孔填充部分進行銑、磨、酸洗，對酸洗後的帶填充樣的孔徑進行測量，直徑為D2。
進一步，所述的定量測量厚板心部軋制變形率的方法，中鑽孔的位置為縱截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8處，孔的直徑為3～5.5mm，深度≥30mm。
進一步，所述的定量測量厚板心部軋制變形率的方法中厚板心部軋制變形率Dr＝(D1-D2)/D1。
以下對本發明技術方案進行說明：
坯料形狀：坯料可為斜坡形或是階梯形，採用此形狀可實現軋制一塊坯料得出不同壓下率條件下的心部變形率。也可採用矩形坯料，軋制多道次，得到坯料心部在多道次變形時的累計變形率。
鑽孔和填充：鑽孔和填充是為了將軋制變形率能夠通過填充的圓棒樣尺寸變化體現出來。鑽孔時，應垂直於鋼板縱截面往坯料內部鑽孔，孔徑深度≥30mm，並且越深越好，以減小邊部與心部變形差異帶來的影響。填充時，圓棒樣材料需與坯料一致，確保在加熱和軋制時，圓棒樣能與坯料擁有一致的膨脹係數、延展性等指標。圓棒樣尺寸需與孔徑一致，避免圓棒小孔徑大或是圓棒大孔徑小的情況，否則對後續變形率的測量會有較大的影響。
取樣切割：由於鋼板邊部變形與心部有差異，因此，取樣切割過程中，應靠近孔的底部取樣，同時需垂直鋼板表面。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明通過在坯料縱截面不同位置處鑽孔、測量、填充、軋制、測量等步驟，來定量檢測分析鋼板在軋制過程中厚度方向不同位置處的變形情況。方法簡單，便於操作，數據準確。
附圖說明
圖1為實施例1中階梯形坯料鑽孔填充示意圖；
圖2為實施例2中斜坡形坯料鑽孔填充示意圖；
圖3為實施例3中矩形坯料鑽孔填充示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步詳細說明，但不限於此。
實施例1
1.取試驗坯料，將坯料加工成縱截面形狀為階梯形，階梯厚度分別為150、165、180、195mm，並在縱截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8等位置處鑽孔，孔的直徑為3mm，深度≥30mm。
2.鑽完孔後，測量孔徑D1。然後加工出與坯料同樣材質的圓棒樣，圓棒的尺寸與孔徑基本一致，並將其填充於孔內。
3.將鑽完孔並填充好的坯料進行加熱、軋制，採用單道次軋制，成品厚度為145mm。
4.將軋制完的鋼板進行縱向切割，將鑽孔填充部分切割下來，並進行銑、磨、酸洗。
5.對酸洗後帶填充樣的孔徑進行測量，直徑為D2。變形率Dr通過公式Dr＝(D1-D2)/D1來計算。
不同位置處變形率如表1所示。
實施例2
1.取試驗坯料，將坯料加工成縱截面形狀為斜坡形，最小厚度為210mm，最大為250mm，並在縱截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8等位置處鑽孔，鑽孔位置厚度為215mm、220mm、225mm、230mm、235mm、240mm，孔的直徑為3mm，深度≥30mm。
2.鑽完孔後，測量孔徑D1。然後加工出與坯料同樣材質的圓棒樣，圓棒的尺寸與孔徑基本一致，並將其填充於孔內。
3.將鑽完孔並填充好的坯料進行加熱、軋制，採用單道次軋制，成品厚度為200mm。
4.將軋制完的鋼板進行縱向切割，將鑽孔填充部分切割下來，並進行銑、磨、酸洗。
5.對酸洗後帶填充樣的孔徑進行測量，直徑為D2。變形率Dr通過公式Dr＝(D1-D2)/D1來計算。
不同位置處變形率如表2所示。
實施例3
1.取連鑄坯，將坯料加工成縱截面形狀為矩形，厚度為160mm，在縱截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8位置處鑽孔，孔的直徑為5.2mm，深度≥30mm。
2.鑽完孔後，測量孔徑D1。然後加工出與坯料同樣材質的圓棒樣，圓棒的尺寸與孔徑基本一致，並將其填充於孔內。
3.將鑽完孔並填充好的坯料進行加熱、軋制，採用多道次軋制，成品厚度為80mm。
4.將軋制完的鋼板進行縱向切割，將鑽孔填充部分切割下來，並進行銑、磨、酸洗。
5.對酸洗後帶填充樣的孔徑進行測量，直徑為D2。變形率Dr通過公式Dr＝(D1-D2)/D1來計算。
不同位置處變形率如表3所示。
表1 階梯形試樣單道次軋制後不同位置變形率
從表1可以看出，階梯試樣經單道次軋制後，壓下量越大，其每個位置壓下率均增大。對不同厚度，1/8處壓下率較大，其變形也較大，而心部最小。
表2 斜坡形試樣單道次軋制後不同位置變形率
從表2可以看出，斜坡形試樣經單道次軋制後，壓下量越大，其每個位置壓下率均增大。對不同厚度，1/8處壓下率較大，其變形也較大，而心部最小。
表3 矩形試樣多道次軋制後不同位置變形率
從表3可以看出，矩形試樣經多道次軋制後，1/8處壓下率較大，其變形也較大，而心部最小。
本發明雖然公開部分實施例，但並不是用來限制本發明。本發明還可以有其他多種實施方式，本領域技術人員可根據本發明做成各種相應的改變，但這些相應的改變都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。諸如：坯料形狀(還可為上下階梯形、上下斜坡形等)，斜坡坡度，階梯數(本發明實施例為4個階梯，還可以繼續增加階梯)，鑽孔數，孔的分布位置等等。