一种定量测量厚板心部轧制变形率的方法与流程

本发明属于金属热加工领域，具体涉及一种定量测量厚板心部轧制变形率的方法。

背景技术：

国内将厚度大于60mm的钢板称为特厚板，主要用于锅炉压力容器、海洋工程、核电、风电、军工、高层建筑、重型机械、模具等重大技术装备制造领域。对于特厚板而言，心部质量仍是关键，特厚板的心部质量主要取决于炼钢质量和轧制过程中的变形情况。

厚板轧制过程是典型的非均匀变形过程，通常轧制变形不能完全渗透到板坯内部。板坯越厚，表层变形越大，而心部变形很小或是不发生变形。为了使得变形能渗透到心部，使得心部性能得到改善，通常采用大压下轧制工艺或是差温轧制工艺。而对于板坯厚度方向上的整体变形情况，很难检测，也无定量数据。目前国内有许多采用有限元数值模拟研究分析钢板内部的轧制变形情况，但无实际数据进行支撑验证。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种定量测量厚板心部轧制变形率的方法，通过在坯料纵截面不同位置处钻孔、测量、填充、轧制、测量等步骤，来定量检测分析钢板在轧制过程中厚度方向不同位置处的变形情况。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种定量测量厚板心部轧制变形率的方法，包括以下步骤：

(1)钻孔：取纵截面形状为斜坡形、阶梯形或矩形的坯料，在纵截面厚度方向钻孔，测量孔径D1；

(2)填充：加工与坯料同样材质的圆棒样，保证圆棒的尺寸与孔径一致，并将其填充于孔内；

(3)轧制：将钻完孔并填充好的坯料进行加热、轧制，对于纵截面形状为斜坡形或阶梯形的坯料，轧制一道次；对于纵截面形状为矩形的坯料，轧制一道次或多道次；

(4)测量：轧制完的钢板进行纵向切割，切割的钻孔填充部分进行铣、磨、酸洗，对酸洗后的带填充样的孔径进行测量，直径为D2。

进一步，所述的定量测量厚板心部轧制变形率的方法，中钻孔的位置为纵截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8处，孔的直径为3～5.5mm，深度≥30mm。

进一步，所述的定量测量厚板心部轧制变形率的方法中厚板心部轧制变形率Dr＝(D1-D2)/D1。

以下对本发明技术方案进行说明：

坯料形状：坯料可为斜坡形或是阶梯形，采用此形状可实现轧制一块坯料得出不同压下率条件下的心部变形率。也可采用矩形坯料，轧制多道次，得到坯料心部在多道次变形时的累计变形率。

钻孔和填充：钻孔和填充是为了将轧制变形率能够通过填充的圆棒样尺寸变化体现出来。钻孔时，应垂直于钢板纵截面往坯料内部钻孔，孔径深度≥30mm，并且越深越好，以减小边部与心部变形差异带来的影响。填充时，圆棒样材料需与坯料一致，确保在加热和轧制时，圆棒样能与坯料拥有一致的膨胀系数、延展性等指标。圆棒样尺寸需与孔径一致，避免圆棒小孔径大或是圆棒大孔径小的情况，否则对后续变形率的测量会有较大的影响。

取样切割：由于钢板边部变形与心部有差异，因此，取样切割过程中，应靠近孔的底部取样，同时需垂直钢板表面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在坯料纵截面不同位置处钻孔、测量、填充、轧制、测量等步骤，来定量检测分析钢板在轧制过程中厚度方向不同位置处的变形情况。方法简单，便于操作，数据准确。

附图说明

图1为实施例1中阶梯形坯料钻孔填充示意图；

图2为实施例2中斜坡形坯料钻孔填充示意图；

图3为实施例3中矩形坯料钻孔填充示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但不限于此。

实施例1

1.取试验坯料，将坯料加工成纵截面形状为阶梯形，阶梯厚度分别为150、165、180、195mm，并在纵截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8等位置处钻孔，孔的直径为3mm，深度≥30mm。

2.钻完孔后，测量孔径D1。然后加工出与坯料同样材质的圆棒样，圆棒的尺寸与孔径基本一致，并将其填充于孔内。

3.将钻完孔并填充好的坯料进行加热、轧制，采用单道次轧制，成品厚度为145mm。

4.将轧制完的钢板进行纵向切割，将钻孔填充部分切割下来，并进行铣、磨、酸洗。

5.对酸洗后带填充样的孔径进行测量，直径为D2。变形率Dr通过公式Dr＝(D1-D2)/D1来计算。

不同位置处变形率如表1所示。

实施例2

1.取试验坯料，将坯料加工成纵截面形状为斜坡形，最小厚度为210mm，最大为250mm，并在纵截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8等位置处钻孔，钻孔位置厚度为215mm、220mm、225mm、230mm、235mm、240mm，孔的直径为3mm，深度≥30mm。

2.钻完孔后，测量孔径D1。然后加工出与坯料同样材质的圆棒样，圆棒的尺寸与孔径基本一致，并将其填充于孔内。

3.将钻完孔并填充好的坯料进行加热、轧制，采用单道次轧制，成品厚度为200mm。

4.将轧制完的钢板进行纵向切割，将钻孔填充部分切割下来，并进行铣、磨、酸洗。

5.对酸洗后带填充样的孔径进行测量，直径为D2。变形率Dr通过公式Dr＝(D1-D2)/D1来计算。

不同位置处变形率如表2所示。

实施例3

1.取连铸坯，将坯料加工成纵截面形状为矩形，厚度为160mm，在纵截面厚度方向1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8位置处钻孔，孔的直径为5.2mm，深度≥30mm。

2.钻完孔后，测量孔径D1。然后加工出与坯料同样材质的圆棒样，圆棒的尺寸与孔径基本一致，并将其填充于孔内。

3.将钻完孔并填充好的坯料进行加热、轧制，采用多道次轧制，成品厚度为80mm。

4.将轧制完的钢板进行纵向切割，将钻孔填充部分切割下来，并进行铣、磨、酸洗。

5.对酸洗后带填充样的孔径进行测量，直径为D2。变形率Dr通过公式Dr＝(D1-D2)/D1来计算。

不同位置处变形率如表3所示。

表1 阶梯形试样单道次轧制后不同位置变形率

从表1可以看出，阶梯试样经单道次轧制后，压下量越大，其每个位置压下率均增大。对不同厚度，1/8处压下率较大，其变形也较大，而心部最小。

表2 斜坡形试样单道次轧制后不同位置变形率

从表2可以看出，斜坡形试样经单道次轧制后，压下量越大，其每个位置压下率均增大。对不同厚度，1/8处压下率较大，其变形也较大，而心部最小。

表3 矩形试样多道次轧制后不同位置变形率

从表3可以看出，矩形试样经多道次轧制后，1/8处压下率较大，其变形也较大，而心部最小。

本发明虽然公开部分实施例，但并不是用来限制本发明。本发明还可以有其他多种实施方式，本领域技术人员可根据本发明做成各种相应的改变，但这些相应的改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围。诸如：坯料形状(还可为上下阶梯形、上下斜坡形等)，斜坡坡度，阶梯数(本发明实施例为4个阶梯，还可以继续增加阶梯)，钻孔数，孔的分布位置等等。