第1章 简介 1
1.1 板带轧制过程 1
1.2 热轧轧制过程 2
1.2.1 加热炉 2
1.2.2 粗轧 3
1.2.3 热卷箱 3
1.2.4 精轧 4
1.2.5 冷却 5
1.2.6 卷取 5
1.2.7 热轧带钢轧机 5
1.3 连铸 5
1.4 迷你轧机 7
1.5 冷轧工艺 7
1.6 温轧工艺 10
1.7 扩展阅读 10
1.8 小结 11
第2章 热轧板带轧机的发展历史 12
2.1 热轧板带轧机的沿革 12
2.2 早期的热轧带钢轧机 13
2.3 早期的Steckel炉卷轧机 14
2.4 第Ⅰ代热轧带钢轧机（美国） 14
2.5 第Ⅱ代热轧带钢轧机（美国） 14
2.6 其他的第Ⅰ代和第Ⅱ代轧机 15
2.7 第Ⅲ代轧机——带热卷箱的热轧带钢轧机 16
2.8 薄板坯热轧带钢轧机 16
2.9 新型的第Ⅱ代热轧带钢轧机 17
2.10 现代Steckel炉卷轧机 17
2.11 热轧带钢轧机电气系统 17
2.11.1 电力系统 17
2.11.2 电机和传动系统 18
2.11.3 计算机控制 18
2.12 热轧带钢轧机的相关创新成果 19
2.13 改造的热轧带钢轧机 20
第3章 轧辊设计 22
3.1 简介 22
3.2 概述 22
3.3 轧辊的发展历程 23
3.4 轧辊磨损 24
3.5 摩擦和磨损 25
第4章 板带轧制的一般性讨论 28
4.1 板带轧制过程 28
4.1.1 热轧、冷轧和温轧 29
4.1.2 数学建模 30
4.1.3 自变量和因变量 30
4.2 道次前、道次中和道次后的物理行为 32
4.2.1 一些假设和简化 35
4.3 轧制前后的冶金行为 36
4.4 板带轧制的限制性因素 38
4.4.1 最小可轧厚度 38
4.4.2 皱褶和边裂 39
4.5 小结 40
第5章 板带轧制过程的数学物理模型 41
5.1 数学建模的讨论 41
5.2 一个简单模型 44
5.3 一维模型 48
5.3.1 经典Orowan模型 48
5.3.2 Sims模型 50
5.3.3 Bland和Ford模型 50
5.4 改进的Orowan模型 51
5.4.1 工作辊压扁变形 53
5.5 惯性力的影响 54
5.5.1 运动方程 55
5.5.2 数值方法 55
5.6 数学模型的预报能力 56
5.7 板带轧制过程中的摩擦因子 57
5.7.1 数学模型 58
5.7.2 应用模型计算 59
5.8 极值原理 64
5.9 功率预报比较 66
5.10 轧件冶金特性的研究 66
5.10.1 热机械处理 67
5.10.2 传统显微组织演化模型 69
5.10.3 室温下的特性 73
5.10.4 物理模拟 74
5.11 板带轧制过程中其他的参数和关系式 74
5.11.1 前滑 74
5.11.2 轧机弹跳 75
5.11.3 弯辊 75
5.11.4 累积应变硬化 76
5.11.5 力臂 76
5.12 如何使用数学模型 78
5.12.1 摩擦系数大小的确定 78
5.12.2 金属变形抗力的确定 78
5.13 结论 78
第6章 冷轧板带轧制过程的复杂有限元模型 80
6.1 简介 80
6.2 板带轧制过程建模 81
6.3 实验 83
6.4 结果 83
6.5 实验结果与计算结果的对比 86
6.6 结论 87
6.7 致谢 88
第7章 冷轧带钢局部屈曲的模拟与控制 89
7.1 简介 89
7.2 基于应变速率的3D变形模型 90
7.2.1 变形区分析模型 90
7.2.2 变形区内带钢的厚度分布 90
7.2.3 应变速率和速度场模型 91
7.2.4 屈服条件和塑性流动方程 91
7.2.5 表面摩擦模型 92
7.2.6 纵向平衡方程 92
7.2.7 入口和出口张应力模型 92
7.2.8 横向平衡方程 93
7.2.9 数值法 93
7.3 工作辊热凸度 93
7.4 辊系变形模型 94
7.4.1 轧制力 94
7.4.2 轧辊平衡方程 95
7.4.3 轧辊挠曲公式 96
7.4.4 轧辊变形的相容性公式 96
7.4.5 辊缝断面形状 96
7.4.6 计算流程 96
7.5 应力卸荷模型 97
7.6 局部屈曲的临界值模型 98
7.7 局部屈曲的形状模型 99
7.8 主程序流程图 101
7.9 模型的调试与验证 101
7.10 用户界面 101
7.11 基本情形条件下的局部板形缺陷模拟 103
7.12 带钢入口断面隆起的影响 104
7.13 局部屈服应力偏低的影响 108
7.14 轧辊冷却喷嘴堵塞或轧辊隆起的影响 111
7.15 局部屈曲产生原因的判别 113
7.16 造成局部屈曲的因素的临界值的确定 113
7.17 减小局部屈曲的措施 118
第8章 材料的性能 119
8.1 简介 119
8.2 新钢种 119
8.2.1 超低碳钢 120
8.2.2 无间隙原子钢（IF） 121
8.2.3 烘烤硬化钢（BH） 121
8.2.4 TRIP钢 121
8.2.5 高强低合金钢（HSLA） 121
8.2.6 双相钢（DP） 122
8.3 钢和铝 123
8.4 自变量 125
8.5 传统试验方法 125
8.5.1 拉伸测试 126
8.5.2 压缩试验 127
8.5.3 扭转试验 128
8.6 试验过程中的难点 129
8.6.1 摩擦控制 129
8.6.2 温度控制 130
8.7 应力－应变曲线的形状 132
8.7.1 低温条件 132
8.7.2 高温条件 132
8.8 应力－应变数据的数学表述 134
8.8.1 数学模型：应力－应变关系 135
8.9 热轧建模时应力－应变方程的选择 139
8.10 小结 139
第9章 摩擦学 140
9.1 摩擦学——总的讨论 140
9.2 摩擦 142
9.2.1 真实的表面 142
9.2.2 接触面积 142
9.2.3 摩擦阻力的定义 146
9.2.4 摩擦机制 147
9.3 摩擦系数和摩擦因子的确定 148
9.3.1 实验方法 148
9.3.2 半分析法 150
9.4 润滑 160
9.4.1 润滑剂 160
9.4.2 润滑机制 163
9.4.3 板带轧制时良好润滑条件下的接触 164
9.4.4 纯净油还是乳化剂 165
9.4.5 油水乳化液 168
9.4.6 轧辊与带钢接触的物理模型 170
9.4.7 油膜厚度 170
9.5 摩擦系数或轧制力的影响因素 173
9.5.1 压下率对摩擦系数的影响 173
9.5.2 轧制速度对摩擦系数的影响 174
9.5.3 轧辊表面粗糙度对摩擦系数的影响 176
9.5.4 润滑剂黏度对轧制力的影响 177
9.5.5 温度对摩擦系数的影响 178
9.6 热传递 181
9.6.1 实验轧机上换热系数的估算 182
9.6.2 轧辊表面温度的测量 183
9.6.3 工业上的热轧——现场轧机的换热系数 184
9.7 轧辊磨损 184
9.8 纳米摩擦 186
9.9 小结 187
9.9.1 换热系数 189
9.9.2 摩擦系数 189
9.9.3 轧辊磨损 190
9.9.4 研究方向 190
第10章 应用及敏感性研究 191
10.1 板带轧制模型预报的敏感性 191
10.1.1 轧制力和轧制力矩对摩擦系数和压下率的敏感性 191
10.1.2 轧制力和轧制力矩对应变硬化系数的敏感性 192
10.1.3 轧制力和轧制力矩与入口厚度的关系 193
10.2 功率预测的比较及带钢发生塑性变形的必要条件 193
10.3 轧制压力的分布 195
10.4 静态再结晶晶粒尺寸 195
10.5 临界应变 197
10.6 钢的热强度——志田茂模型 198
第11章 热轧铝板带 201
11.1 简介 201
11.2 热轧工艺 202
11.3 热传递 204
11.4 变形 205
11.5 热轧过程中的组织演变 207
11.6 小结 208
第12章 平整轧制 210
12.1 平整轧制过程 210
12.2 塑性屈服机制 211
12.3 平整轧制的效果 211
12.4 平整过程的数学模型 212
12.4.1 Fleck和Johnson模型 212
12.4.2 Roberts模型 213
12.4.3 Fuchshumer和Schlacher（2000）模型 213
12.4.4 Gratacos和Onno模型（1994） 214
12.4.5 Domanti等的模型（1994） 215
12.4.6 Chandra和Dixit模型（2004） 215
12.4.7 Wiklund模型（1996a,1996b,1999,2002） 215
12.4.8 Liu和Lee模型（2001） 216
12.4.9 Sutcliffe和Rayner的工作（1998） 217
12.4.10 Pawelski（2000）的模型 217
12.5 工业评价 218
12.6 结论 218
第13章 剧烈塑性变形——叠层轧合技术 219
13.1 简介 219
13.2 剧烈塑性变形加工方法（SPD） 219
13.2.1 高压扭转法 219
13.2.2 等径角挤压变形法（ECAP） 220
13.2.3 往复挤压 220
13.2.4 多向锻造 220
13.2.5 板材连续剪切变形 220
13.2.6 反复折皱－压直技术（RCS） 221
13.2.7 叠层轧合技术（ARB） 221
13.3 实验 222
13.3.1 材料 222
13.3.2 实验准备和实验步骤 223
13.3.3 实验设备 223
13.4 实验结果和讨论 223
13.4.1 工艺参数 223
13.4.2 室温力学性能 224
13.5 影响接合的因素 227
13.6 潜在的工业应用：拼焊 228
13.7 ECAP和ARB组合 229
13.7.1 ECAP工艺 229
13.7.2 轧制工艺 230
13.7.3 ECAP和轧制道次后的显微组织 231
13.8 小结 232
第14章 复合轧制 234
14.1 简介 234
14.2 材料、设备、试样准备和参数 235
14.2.1 材料 235
14.2.2 设备 235
14.2.3 试样准备 236
14.2.4 实验参数 236
14.2.5 复合材料剪切强度的测试 236
14.3 结果和讨论 236
14.3.1 轧制力和轧制力矩 236
14.3.2 复合材料的剪切强度 237
14.4 接触面的检验 239
14.4.1 温轧 240
14.4.2 冷轧 241
14.4.3 复合材料的侧视 241
14.5 黏结现象 242
14.6 小结 244
第15章 柔性轧制 245
15.1 简介 245
15.2 材料、设备、实验过程和试样准备 247
15.2.1 材料 247
15.2.2 设备 247
15.2.3 实验过程 247
15.2.4 试样准备 248
15.3 实验结果和讨论 248
15.3.1 轧制力和辊缝 248
15.4 一种简便模型的预测 251
15.5 断裂应变 252
15.6 小结 254
第16章 习题和答案 255
附录 278
参考文献 287