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绪论 1

第1章　轧制过程的基本概念 3

1.1　简单（理想）轧制过程模型 3

1.1.1　咬入条件 3

1.1.2　轧制的变形、运动学、力学条件 4

1.2　影响轧制过程的因素及三种典型轧制情况 8

1.2.1　轧制影响因素 8

1.2.2　三种典型轧制情况 9

1.3　第一类影响轧制因素 13

1.3.1　影响金属变形抗力的因素 13

1.3.2　金属变形抗力的理论和假说（数学模拟） 18

1.3.3　轧制时变形程度、变形速度、变形温度的确定 20

1.4　第二类影响轧制因素——外摩擦及外区 27

1.4.1　外摩擦 27

1.4.2　外区的作用 33

第2章 轧制参数计算的理论基础 35

2.1　塑性加工学的综合体系 35

2.2 应变与应力的关系 36

2.3　塑性加工学的基本定律 36

2.3.1　质量守恒定律 37

2.3.2　动量守恒定律 37

2.3.3　能量守恒定律 38

2.4　塑性加工的物性方程 39

2.4.1　屈服条件 39

2.4.2　应变与应力的关系 39

2.4.3　轧制过程流变学 40

2.5　连续介质力学的边值问题 45

2.6　塑性加工问题的求解方法 45

2.6.1　虚功原理、最大塑性功原理和上下界定理 46

2.6.2　塑性变分原理 46

2.6.3　轧制力学问题的求解方法 47

第3章 工艺和设备强度设计的理论基础 49

3.1　轧制压力 49

3.2　轧制压力计算 50

3.2.1　截面法 50

3.2.2　其他轧制压力计算方法 57

3.3　关于提高轧制力计算精度问题 63

3.3.1　关于计算精度 63

3.3.2　密切结合生产建立模型 65

第4章　设备结构设计的理论基础 69

4.1　二辊轧机辊系受力分析 69

4.1.1　简单轧制情况下辊系受力分析 69

4.1.2　作用在轧辊上的力的方向 70

4.2　四辊轧机辊系受力分析 71

4.2.1 工作辊驱动情况下的辊系受力分析 71

4.2.2　轧制稳定性的分析与偏移量的计算 73

4.2.3　驱动支撑辊情况下的辊系受力分析 75

4.2.4　工作辊的侧向弯曲与打滑 76

4.3　多辊轧机辊系受力分析 76

4.3.1　十二辊轧机的辊系受力分析 77

4.3.2　偏八辊轧机的辊系受力分析 79

4.4　辊系受力分析的简化方法 81

第5章　设备电气设计的理论基础 84

5.1　传动轧辊所需力矩 84

5.2　轧制力矩 84

5.2.1 由轧制力计算轧制力矩 85

5.2.2　按能量消耗确定轧制力矩 87

5.2.3　张力、轧辊压扁等因素的影响 89

5.3　轧制功率 90

5.3.1　理论计算方法 91

5.3.2　附加力矩 92

5.3.3　动力矩 93

5.3.4　负荷图 93

5.3.5 由能耗曲线确定功率 95

5.4　单位能耗曲线 97

第6章　设备刚度设计及厚控的理论基础 101

6.1　轧制的弹塑曲线 102

6.1.1　轧件的塑性曲线 102

6.1.2　轧机的弹性曲线 102

6.1.3　轧制的弹塑曲线 103

6.2　轧机调整图示 104

6.3　轧制弹塑曲线的建立方法 105

6.3.1　轧机刚度 105

6.3.2　刚性系数K的计算 106

6.3.3　塑性系数M的计算 107

6.4　厚度自动控制及厚控方程 108

6.4.1 厚控方程 109

6.4.2　厚控方案 110

6.5　最小可轧厚度 113

6.6 轧制时的振动——轧机弹性变形的另一形式 114

6.6.1　冷带轧机的振动 114

6.6.2　轧机振动频率计算方法 116

6.6.3　振动的实验研究和生产性研究 121

第7章　轧制动态过程控制的理论基础 123

7.1　连轧张力 123

7.1.1　张力公式推导 123

7.1.2　连轧张力分析 125

7.2　前滑 129

7.2.1　前滑及后滑的表示方法 129

7.2.2　影响前滑的因素 130

7.2.3　孔型中的前滑 130

7.3　连轧综合特性及过程模拟 131

7.3.1　影响系数法 131

7.3.2　直接计算法 135

7.4　全连续轧制理论 135

7.4.1　动态规格变换工艺 135

7.4.2　动态规格变换的数学模拟 137

7.5　连轧综合力学模型 141

7.5.1　力学方程 143

7.5.2　轧制运动学方程 143

7.5.3　轧制物理方程 144

7.5.4　起始条件与边界条件 145

第8章　孔型设计及宽度控制的理论基础 146

8.1　轧制时金属的流动 146

8.1.1　应力、应变沿轧件截面的分布假设 146

8.1.2　用视塑性法建立轧制的应力、应变场 147

8.1.3　沿轧件长度方向变形不均匀性 153

8.1.4　带材轧制时沿轧件宽度的应力分布 155

8.2　坯料端部变形 161

8.3　孔型的界定及几何描述 164

8.3.1　孔型的分类 164

8.3.2　孔型的组成 164

8.3.3　孔型的配置 164

8.4　金属在孔型中的流动和变形计算 165

8.4.1　孔型轧制的变形特点 165

8.4.2　宽展的计算 168

8.4.3　变形系数 177

第9章　板形控制的理论基础 179

9.1　板带产品的几何偏差描述 179

9.1.1　板带断面形状的限定 179

9.1.2　板带形状的限定 180

9.1.3　板形与延伸的关系 181

9.1.4　平直度表示法 182

9.2　板形影响因素的理论基础知识 184

9.2.1　轧制力的三元理论 184

9.2.2　轧件的不均匀变形及其对板形的影响 186

9.2.3　轧制时的张应力 188

9.2.4　轧件的残余应力 189

9.2.5　轧辊的弹性变形 190

9.2.6　轧辊热凸度的计算 191

9.3　板形控制的基础理论知识 192

9.3.1　弯辊技术 192

9.3.2　轧辊轴移技术 194

9.3.3　改变轧辊凸度 196

9.4　板形仿真及对板形问题的分析 196

9.4.1 产品板形的确定——板形方程 196

9.4.2　轧制因素对板形的影响 197

9.4.3　板形控制技术及控制效果 202

9.4.4　横向刚度的数学及几何描述 203

9.5　板形综合治理 206

9.5.1　板形综合治理策略 207

9.5.2 产品诊断 207

9.5.3　原料精度 210

9.5.4　各工序的板形治理 211

第10章　工艺规程制订的理论基础 214

10.1　最优化技术的基础知识 216

10.1.1　统筹法及优选法 216

10.1.2 线性规划 216

10.1.3　动态规划 217

10.1.4 不确定规划 217

10.2　最佳参数选择 219

10.2.1　工作辊径的选择 219

10.2.2　轧制速度选择 221

10.3　工艺方案最优选择 223

10.3.1　孔型系统的选择 223

10.3.2　工艺制度优化 224

10.3.3　优化技术的应用实例 237

10.4　工艺规程制订的基本原则 238

第11章　轧制生产过程仿真的理论基础 241

11.1　轧制生产系统 241

11.1.1　现代轧制生产是一个巨系统 241

11.1.2　轧制生产系统的分析方法 243

11.2　轧制生产系统的数学特征及仿真 244

11.2.1　关于非确定性的哲学思考 244

11.2.2　离散事件仿真方法的基本原理 246

11.2.3　离散事件仿真方法 248

11.2.4　离散事件仿真语言 248

11.3　轧制生产物流学 250

11.3.1　物流学基础知识 251

11.3.2　轧制生产的物流学特征 251

11.4　轧制生产物流系统仿真 251

11.4.1　方坯连铸-连轧（CC-CR）物流系统仿真 251

11.4.2　宽带连铸-连轧（CC-CR）物流系统仿真 267

11.4.3　“上引-盘拉”紫铜小管生产物流系统仿真 276

第12章 轧制生产运作管理的关键技术 289

12.1　生产运作管理及管理系统 289

12.1.1　生产运作管理系统 290

12.1.2　生产作业计划 296

12.1.3　冶金企业生产作业计划的编制、实施及控制 299

12.2　冶金一体化生产-连铸坯热送热装技术 305

12.3　作业计划编制 308

12.3.1　冶-铸-轧一体化作业计划编制和控制的困难性 309

12.3.2　冶-铸-轧一体化作业计划的编制 313

12.4　冶-铸-轧一体化作业计划的动态变更 336

12.4.1　一体化生产系统稳定性分析 337

12.4.2　冶金一体化生产系统在线计划调整策略的制订 337

12.5　作业计划的评价分析 345

12.5.1　冶-铸-轧一体化生产系统的仿真模型 345

12.5.2　冶-铸-轧一体化生产系统的仿真结果 348

12.5.3　简单的分析 351

12.6　生产分析 351

12.6.1 市场需求带来的问题 351

12.6.2　设备故障和生产操作 353

12.6.3　生产管理状况 353

12.6.4　库存状况 354

12.6.5　综合收得率 354

12.7　信息发掘及利用 355

12.7.1　信息利用中的问题 356

12.7.2　信息利用举例 356

12.7.3　培训仿真器及虚拟实验室 358

第13章　产品质量管理及控制的关键技术 364

13.1　产品质量 364

13.1.1　质量要求 365

13.1.2　产品精度与成本的关系 367

13.1.3　产品几何精度标准 368

13.2　质量管理 372

13.2.1　质量管理的发展简述 372

13.2.2　全面质量管理 372

13.2.3　实现全面质量管理的方法 373

13.2.4　质量管理数学工具 375

13.3　厚板厂质量管理系统 378

13.3.1　产品质量的协同管理 380

13.3.2　厚板厂质量管理系统 382

13.4　产品缺陷及工序的管理和控制 395

13.5　质量控制 399

13.5.1　质量控制追求的目标 399

13.5.2　无目标值的质量控制 399

13.5.3　无缝钢管壁厚不均分析 400

13.5.4　无缝钢管壁厚精度的控制 416

第14章　产品性能预报及控制的理论基础 427

14.1　冶金学因素及合金设计 428

14.1.1　合金成分的主要作用 428

14.1.2　化学成分、微观组织与性能的关系 434

14.2　热轧的高温热力学过程 440

14.3　形变热处理及控制轧制 452

14.3.1　奥氏体向铁素体转变的类型 453

14.3.2　控制轧制时奥氏体晶粒的三个变化阶段 454

14.3.3　控制轧制工艺参数设计 455

14.4　轧制产品性能预报及控制 459

14.4.1　性能预报模型 459

14.4.2　金属学模型 459

14.4.3　热学模型 466

14.4.4　性能预报系统 482

参考文献 488