一种热轧工程机械装备钢板轧制比的设计方法

1.本发明属于板材成形加工设计领域，具体涉及一种热轧工程机械装备钢板轧制比的设计方法。


背景技术：

2.将耐磨钢与焊接高强钢通过热轧工艺结合，耐磨钢可以提供高硬度和优良耐磨性，焊接高强钢可以保证良好的韧性和可焊性，因此耐磨钢/焊接钢复合板具有良好的综合性能，可以显著提高零件使用寿命，还能减少合金材料的消耗，从而达到节约资源、降低生产成本的目的。中国发明专利申请号“202211478861.1”公开了一种机械装备用热轧钢板厚度的设计方法，但是由于该方法仅能用于厚度设计，对于两种钢的轧制比、长度的设计方法尚未明确，耐磨钢与高强度焊接钢变形难易程度不同，两者板坯的长度设计不合理会导致材料浪费，同时两种钢对轧制比的要求不同，轧制比过大会增加对轧机的要求，轧制比过小会使双金属板复合质量降低，这都会降低生产效率，增加生产成本。


技术实现要素：

3.本发明在于提供一种热轧工程机械装备钢板轧制比的设计方法，可以有效克服现有技术存在的缺点。
4.本发明目的是这样实现的，其特征在于包括以下步骤：
5.（1）设计用于工程机械装备的钢板通过热轧工艺将耐磨层与焊接层结合，只考虑热轧前后耐磨层长度均等于焊接层长度、耐磨层厚度均大于焊接层厚度，且热轧后的宽度不变、厚度减薄和长度增加的情况。
6.（2）根据热轧后双金属钢板的长度l、宽度b、耐磨层厚度h1和焊接层厚度h2，设计出耐磨层轧制比k1、焊接层轧制比k2，即：
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（1）
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（2）
9.（3）根据热轧前后塑性变形体积不变原理，即b0l0(h
01
+h
02
)=bl(h1+h2)、b0l0h
01
=blh1、b0l0h
02
=blh2，由于热轧后双金属钢板宽度不变，即b=b0，再结合轧制比为热轧前后钢板的横截面积之比，进而可以计算出热轧前耐磨层厚度h
01
和焊接层厚度h
02
，以及二者的长度l0，所有尺寸单位均为mm。
10.如步骤（2）所述，耐磨层轧制比k1、焊接层轧制比k2还可以由以下表查得：
11.热轧后双金属钢板厚度与耐磨层轧制比
、
焊接层轧制比的数据表
12.热轧后双金属板总厚度h1+h2(mm)61218243642485460耐磨层轧制比k14.444.9095.4416.0437.4968.3699.35810.47711.743焊接层轧制比k23.9374.2974.7035.1696.2576.9127.6518.4849.424
13.本发明的优点及积极效果：由于本发明在只考虑热轧前后耐磨层长度均等于焊接层长度、耐磨层厚度均大于焊接层厚度，且热轧后的宽度不变、厚度减薄和长度增加的情况下，根据热轧后双金属钢板的长度l、宽度b、耐磨层厚度h1和焊接层厚度h2，设计出热轧前板坯耐磨层的轧制比k1、焊接层的轧制比k2，针对某一特定尺寸的工程机械装备双金属钢板的热轧加工，能够简单快捷地设计出轧制比，进而计算出板坯尺寸，可以提高设计效率、缩短工序时间，为双金属钢板热轧复合成形加工及尺寸设计提供了科学合理的理论依据。
附图说明
14.图1为热轧后双金属钢板的截面尺寸标识图；
15.图2为热轧前板坯的截面尺寸标识图；
16.图3为双金属板坯热轧复合工艺流程图。
17.图中：l—双金属热轧钢板的长度，b—双金属热轧钢板的宽度，h1—双金属热轧钢板的耐磨层厚度，h2—双金属热轧钢板的焊接层厚度，l0—热轧前板坯的长度，b0—热轧前板坯的宽度，h
01
—热轧前耐磨层板坯的厚度，h
02
—热轧前焊接层板坯的厚度。
具体实施方式
18.实施例1
19.本实施例设定热轧后双金属钢板的尺寸为：长度l=2200mm、宽度b=900mm、耐磨层厚度h1=3.5mm、焊接层厚度h2=2.5mm，其热轧前耐磨层、焊接层的轧制比的设计步骤是：
20.（1）设计用于工程机械装备的钢板通过热轧工艺将耐磨层与焊接层结合，只考虑热轧前后耐磨层长度均等于焊接层长度、耐磨层厚度均大于焊接层厚度，且热轧后的宽度不变、厚度减薄和长度增加的情况。
21.（2）根据已知双金属钢板的长度l、宽度b、耐磨层厚度h1和焊接层厚度h2，设计出耐磨层轧制比k1、焊接层轧制比k2，即：
22.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）
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（2）
24.（3）根据热轧前后塑性变形体积不变原理，即b0l0(h
01
+h
02
)=bl(h1+h2)、b0l0h
01
=blh1、b0l0h
02
=blh2，由于热轧后双金属钢板宽度不变，即b=b0=900mm，耐磨层轧制比为4.44、焊接层轧制比为3.937，再结合轧制比为热轧前后钢板的横截面积之比，进而可以计算出热轧前耐磨层厚度h
01
=15.539mm、焊接层厚度h
02
=9.843mm、板坯长度l0=520.054mm。
25.实施例2
26.本实施例设定热轧后双金属钢板的尺寸为：长度l=3000mm、宽度b=1200mm、耐磨层厚度h1=20mm、焊接层厚度h2=16mm，其热轧前耐磨层、焊接层的轧制比的设计步骤是：
27.（1）设计用于工程机械装备的钢板通过热轧工艺将耐磨层与焊接层结合，只考虑热轧前后耐磨层长度均等于焊接层长度、耐磨层厚度均大于焊接层厚度，且热轧后的宽度不变、厚度减薄和长度增加的情况。
28.（2）根据已知双金属钢板的长度l、宽度b、耐磨层厚度h1和焊接层厚度h2，设计出耐磨层轧制比k1、焊接层轧制比k2，即：
29.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）
30.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）
31.（3）根据热轧前后塑性变形体积不变原理，即b0l0(h
01
+h
02
)=bl(h1+h2)、b0l0h
01
=blh1、b0l0h
02
=blh2，由于热轧后双金属钢板宽度不变，即b=b0=1200mm，耐磨层轧制比为7.496、焊接层轧制比为6.257，再结合轧制比为热轧前后钢板的横截面积之比，进而可以计算出热轧前耐磨层厚度h
01
=149.915mm、焊接层厚度h
02
=100.107mm、板坯长度l0=431.962mm。
32.实施例3
33.本实施例设定热轧后双金属钢板的尺寸为：长度l=3600mm、宽度b=1500mm、耐磨层厚度h1=32mm、焊接层厚度h2=28mm，其热轧前耐磨层、焊接层的轧制比的设计步骤是：
34.（1）设计用于工程机械装备的钢板通过热轧工艺将耐磨层与焊接层结合，只考虑热轧前后耐磨层长度均等于焊接层长度、耐磨层厚度均大于焊接层厚度，且热轧后的宽度不变、厚度减薄和长度增加的情况。
35.（2）根据已知双金属钢板的长度l、宽度b、耐磨层厚度h1和焊接层厚度h2，设计出耐磨层轧制比k1、焊接层轧制比k2，即：
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（1）
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（2）
38.（3）根据热轧前后塑性变形体积不变原理，即b0l0(h
01
+h
02
)=bl(h1+h2)、b0l0h
01
=blh1、b0l0h
02
=blh2，由于热轧后双金属钢板宽度不变，即b=b0=900mm，耐磨层轧制比为11.743、焊接层轧制比为9.424，再结合轧制比为热轧前后钢板的横截面积之比，进而可以计算出热轧前耐磨层厚度h
01
=375.791mm、焊接层厚度h
02
=263.864mm、板坯长度l0=337.682mm。

技术特征：
1.一种热轧工程机械装备钢板轧制比的设计方法，其特征在于按以下步骤实现：（1）设计用于工程机械装备的钢板通过热轧工艺将耐磨层与焊接层结合，只考虑热轧前后耐磨层长度均等于焊接层长度、耐磨层厚度均大于焊接层厚度，且热轧后的宽度不变、厚度减薄和长度增加的情况；（2）根据已知双金属钢板的长度l、宽度b、耐磨层厚度h1和焊接层厚度h2，设计出耐磨层轧制比k1、焊接层轧制比k2，即：
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（1）
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（2）（3）根据热轧前后塑性变形体积不变原理，即b0l0(h
01
+h
02
)=bl(h1+h2)、b0l0h
01
=blh1、b0l0h
02
=blh2，由于热轧后双金属钢板宽度不变，即b=b0，再结合轧制比为热轧前后钢板的横截面积之比，进而可以计算出热轧前耐磨层厚度h
01
和焊接层厚度h
02
，以及二者的长度l0，所有尺寸单位均为mm。2.根据权利要求1所述的一种热轧工程机械装备钢板轧制比的设计方法，其特征在于，耐磨层轧制比k1、焊接层轧制比k2还可以由以下表查得。热轧后双金属钢板厚度与耐磨层轧制比
、
焊接层轧制比的数据表
热轧后双金属板总厚度h1+h2(mm)61218243642485460耐磨层轧制比k14.444.9095.4416.0437.4968.3699.35810.47711.743焊接层轧制比k23.9374.2974.7035.1696.2576.9127.6518.4849.424

技术总结
一种热轧工程机械装备钢板轧制比的设计方法，属于板材成形加工设计领域，其特征在于包括以下步骤：1）只考虑用于工程机械装备的钢板热轧前后耐磨层长度均等于焊接层长度、耐磨层厚度均大于焊接层厚度，且热轧后的宽度不变、厚度减薄和长度增加的情况；2）根据热轧后双金属钢板的尺寸，设计出耐磨层轧制比K1、焊接层轧制比K2；3）再根据塑性变形体积不变原理，计算热轧前板坯的耐磨层厚度h


技术研发人员：秦芳诚 蒋际循 何亚琛 赵红丽 张连明
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/7