[发明专利]一种不锈钢复合板轧制残余应力控制方法

权利要求书

1.一种不锈钢复合板轧制残余应力控制方法，其特征在于：通过建立不锈钢复合板轧制坯料、轧辊（1）以及推板（3）的物理模型，并在有限元分析软件DEFORM的前处理模块中，设定材料的属性、运动及边界条件；然后在后处理模块中对轧制后的模拟结果进行求解分析，获取不同轧制工艺下的不锈钢复合板复合界面附近残余应力的数据，实现对实际生产的不锈钢复合板残余应力的预测和控制；

所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤1，建立轧制过程的物理模型：

根据实际中的不锈钢复合板轧制过程，设计出轧辊（1）、轧制坯料以及推板（3）的形状尺寸；所述轧制坯料包括基板（2）和覆板（4），分别对基板（2）和覆板（4）进行尺寸设计，再利用CAD计算机辅助设计软件建立出二维模型，并保存为DXF文件；

步骤2，建立轧制过程有限元模型：

将步骤1中构建的二维模型DXF文件导入DEFORM-2D中，在程序设置条件里面选择平面应变模式，轧制坯料采用四面体单元划分有限元网格，物体对象形式定义为弹塑性体，轧辊（1）和推板（3）均设定为刚体；复合坯料的轧制方式采用基板（2）-覆板（4）-覆板（4）-基板（2）堆叠对称轧制，为了简化运算，选择复合坯料的1/2进行求解分析，定义覆板（4）的下底面（6）为对称平面，轧辊（1）位于基板（2）的上方，覆板（4）位于基板（2）的下侧；

步骤3，设定材料参数：

轧制坯料的基板（2）采用普通碳素结构钢板，覆板（4）采用不锈钢板；当DEFORM的材料库中没有轧制坯料所对应的材料参数时，通过普通碳素结构钢板和不锈钢板的化学成分，利用JMATPRO软件分别计算出基板（2）和覆板（4）的材料性能参数，并保存为KEY文件；将含有材料信息的KEY文件导入到DEFORM软件中，构建出轧制坯料的材料数据库，完成轧制坯料材料属性的设定；所述材料性能参数包括但不限于杨氏模量、热传导率、热容、泊松比、线膨胀系数；

步骤4，设定物块定位和接触边界条件：

在物块定位模块中利用偏移和干涉命令，设定基板（2）、覆板（4）以及推板（3）的位置关系，保证物块之间不发生相互干涉；设定基板（2）、覆板（4）、推板（3）相互之间的接触关系；利用干涉条件设定轧制各道次压下距离，即轧辊（1）沿着轧制坯料厚度方向的偏移距离；计算轧制总压下率；

所述基板（2）、覆板（4）、推板（3）相互之间的接触关系，是利用干涉条件设定基板（2）和轧辊（1）相互接触，覆板（4）和基板（2）接触贴合，基板（2）和推板（3）接触贴合，覆板（4）和推板（3）接触贴合；基板（2）和轧辊（1）、基板（2）和覆板（4）、基板（2）与推板（3）、覆板（4）与推板（3）之间的摩擦类型为剪切摩擦，并设定剪切摩擦系数；其中，基板（2）和轧辊（1）摩擦系数为1.20、基板（2）和覆板（4）摩擦系数为1.20、推板（3）与基板（2）的摩擦系数为0.08，推板（3）与覆板（4）的摩擦系数为0.08；复合界面（5）处需设定粘接缝合条件产生粘结点；

步骤5，设定初始及运动边界条件：

在一般命令模块中设定轧制基板（2）和覆板（4）的初始热轧温度；在性质模块中设定基板（2）和覆板（4）的应变速率为1 s^-1；在工具动作模块中设定轧辊（1）的轧制速度为1500mm/s，推板的运动速度为300 mm/s；通过位移-时间关系来控制推板（3）与基板（2）、推板（3）与覆板（4）的相对运动；设定基板（2）的上表面、基板（2）与覆板（4）侧表面为热交换面，并设定热交换系数为20Kw/(m²·℃)；步骤6，求解分析和后处理：

经过对创建作业的求解分析后，在后处理模块中获得不锈钢复合板的残余应力数值，通过对比不同轧制工艺的残余应力，优化出最佳轧制工艺。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板轧制残余应力控制方法，其特征在于：步骤4中，所述轧制总压下率为总偏移距离与起始基板厚度加上起始覆板厚度之和的比值。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板轧制残余应力控制方法，其特征在于：步骤4中，所述轧制总压下率为70%。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板轧制残余应力控制方法，其特征在于：步骤5中，所述初始热轧温度的范围为1000～1200℃。