日本轧制技术的发展历程1、前言自1953年日本钢铁产量超过战前以来，经济高度发展，产量飞越提高。20世纪70年代初期产量超过了1亿吨，成为了世界屈指可数的钢铁大国。其后产量一直保持在1亿多吨，并努力使生产技术处于世界领先水平。日本钢铁业的发展以战后从欧美各国引进技术为基础，通过迅速对其进行改造和创新，开发了具有自主知识产权的技术。在轧制工艺方面，从20世纪60年代至70年代开发了高速轧制技术，从20世纪70年代至80年代开发了连续轧制技术，自20世纪80年代以后开发了轧制尺寸精度高、产品质量高和不受工艺过程约束的轧制技术及应用这种技术的新型轧机。最近以适应环保要求为目的的轧制工艺引人注目。本文主要就20世纪80年代以来日本开发的具有自主知识产权的轧制技术的发展历程进行概述。2、轧制理论和轧辊的发展2．1轧制解析众所周知，日本的轧制技术以理论为基础，轧制技术始终领先于世界水平。为解析板材轧制中的板材形状和中间凸厚的原理，对轧机的弹性变形条件和被轧材的塑性变形条件进行了连立求解。采用将弯曲和剪切挠曲的材料力学模型进行扩展或校正的方法对各种类型轧机进行解析的方法已基本确立。另一方面，关于材料的塑性变形，引进了三维解析法，使解析由二维理论向高精度解析发展。在解析法的发展方面，有采用数值计算法忠实解析变形的所谓三维解析法，有刚性和塑性FEM，有弹性和塑性FEM，尤其是还有为缩短计算时间而将上述方法进行组合的解析法。在孔型轧制方面，一般说来纯理论处理是极为困难的，作为一种简便的方法，虽然可以采用所谓的矩形换算法把孔型轧制替换为适当的矩形断面材的扁平轧制，但无法获得高的精度。提高精度用的实验式和半理论式在简单推测随孔型和轧制条件变化时的变形特性和负荷特性方面依然是一种有效的方法，但目前一般是采用FEM解析。由于FEM的出现，使材料的三维流解析变得可能起来。它不仅可以用于板材的解析，而且还可以用于型材、棒线材和管材的轧制力、轧制载荷、轧制力矩和宽展的求解。三维FEM解析作为一种有效的解析工具已得到人们的认可。人们期待着今后能向轧制温度解析和将轧制加工时的材料组织变化，尤其是将轧制缺陷解析系统组合起来的综合轧制理论方面发展。2．2变形阻抗变形阻抗值是计算轧制载荷和轧制力矩时的重要物理特性值。日本钢铁协会轧制理论研究会已对变形阻抗值的研究数据进行了充实和收集，并采用数学模型进行了研究。在热变形阻抗方法，采用考虑到多道次高速连续轧制时的累积应变效应的变形阻抗公式进行计算后，显著地提高了热变形阻抗值的预测精度。为把考虑到材料组织变化的轧制理论进行扩展，希望能建立对材料的硬化、恢复和再结晶等现象同时进行跟踪的理论体系，积累一些与合金成分相对应的能对冶金现象进行定量化的数据。在冷变形阻抗方面，通常是采用考虑到温度和应变速度相互关系的动态变形阻抗公式进行计算。最近已开发了在ε=10-2-10-3时能简单获得应力-应变曲线图的高速材料试验机。2．3轧制润滑和轧辊随着冷轧速度的高速化（最大2800mpm），为获得摩擦系数的定量值，开发了高速轧制模拟装置和双圆筒滑动试验机，严格计算注入曲膜的厚度，对轴与轴承等的热胶着进行了评价，提出了表面光泽度的推定和控制系统，并对轧制润滑油进行了改进。作为工作辊材质，一般是将高碳Cr系锻造材进行表面淬火后，使微细碳化物在完全变为马氏体的基质中大量析出，形成硬度高的组织，但由于轧制方面的要求越来越高，因此加快了对镀Cr和喷镀WC-Co来提高耐磨性的研究和高速钢及陶瓷新材质的研究。轧辊表面的加工也从喷丸清理变为电火花加工，或采用电子束和激光束等进行加工，使轧辊表面加工得更加均匀、轧辊形状更加妥当。在热轧过程中，确保材料的咬入性能，提高轧辊的耐磨性，防止轴与轴承等的热胶着是重要的课题。目前轧辊一般是使用高速钢，但希望开发出高载荷轧辊和轧制工具，以适应更大的压下轧制要求。提高轧辊和轧制工具的耐磨性、抗事故性和耐桔皮状缺陷性是轧制技术飞越发展所不可缺少的重要技术，从减轻环保压力的观点来看，这些技术要素今后也是很重要的。3、钢板3．1连续轧制和直接连接轧制日本自1968年开发了森吉米尔式多辊轧机的全连续式串列式冷轧机（TCM）和1970年开发了四辊轧机的全连续式TCM以来，轧机的连续化已取得很大的进展，目前日本国内的主要轧机都实现了完全连续化。完全连续轧机的技术可以和轧机的上下工序连接，因此1986年开发出了酸洗—TCM—连续退火成套设备。完全连续化的开发包括了轧制生产计划可以随意变化、稳定焊接技术、带材稳定移动技术、前进方向可变装置等。在冷轧的连续化之后，1996年首次在世界上开发出了热轧的连续化技术。它是在粗轧结束后将前后轧材在进入精轧机前面进行焊接，使精轧机在无切头切尾的状态下进行无头轧制的技