极薄金属箔带轧制板形控制理论和实验研究

As micro-manufacturing, microelectronic, computer such high technology fields' extraordinary growth, a wonderful world is shown to us, of greater significance, the thin strip and foil which have high dimensional accuracy, extremely stringent performance requirement should be offered eagerly. However, the thin strip and foil production faces some difficulty, and the flatness control technology of the thin foil is the key bottleneck. In this research, the flatness control theoretical and experimental studies about the ultra-thin foil will be developed, which coupled with theoretical analysis, numerical simulation and experimental study. The main point of research and innovation: (1) Based on the finite length semi-infinite body roll flattening theory, a new multi-roll mills deformation influence function analytical model is established. (2) Some effective methods are proposed to improve the calculation accuracy of the roll force and tension distribution in the ultra-thin foil rolling process. (3) The control effectiveness of difference flatness control measures about the ultra-thin foil rolling are revealed. Series effective flatness control measures for the thin foil rolling are proposed. The aim of this research is to established a new multi-roll mills flatness control theory for ultra-thin foil rolling process, and lay the theoretical foundation for the production of ultra-thin foil.

微制造、微电子、计算机等高技术领域快速发展，向我们展示一个个颇为精彩微型世界的同时，也要求提供厚度极薄、尺寸精度极高、性能要求极其严格的极薄金属箔材。极薄金属箔带的生产还面临一些困难，其中板形控制是制约极薄金属箔带加工技术的瓶颈。本项目采取理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，开展极薄金属箔带轧制板形控制相关理论和实验研究。主要研究内容和创新点为：1）构建基于创新的有限长半无限体压扁理论的多辊轧机辊系变形分析的影响函数模型；2）提出改善极薄金属箔带轧制压力和前后张力分布计算精度的方法； 2）揭示多辊轧机轧制极薄箔带板形控制手段的控制功效，提出新的适用于极薄箔带轧制的板形控制策略和方法。 本项目的研究，旨在建立一套新的基于多辊轧机的极薄金属箔带轧制板形控制理论和控制方法，为极薄金属箔带轧制生产奠定理论基础。

微制造、微电子、计算机等高新技术领域快速发展，在展示一个个颇为精彩微型世界的同时，也要求提供厚度极薄、尺寸精度极高、性能要求极其严格的极薄金属箔材。极薄金属箔带的生产还面临一些困难，其中板形控制是制约极薄金属箔带加工技术的瓶颈。本项目采取理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，开展了极薄金属箔带轧制板形控制相关理论和实验研究。取得了如下主要研究成果：1）基于简化的Fleck极薄带轧制理论进行了最小可轧厚度理论研究，推导出新的考虑轧制力限制的条件最小可轧厚度、不考虑轧制力限制的理论最小可轧厚度公式、以及考虑实际生产的适轧厚度公式，计算结果与实测结果非常吻合，从而解决了国际上存在半个多世纪的极薄带轧制最小可轧厚度计算不准确问题，为板带轧机设计和轧制规程制定提供了新的理论依据。2）提出了基于有限长半空间边界积分方程的辊系接触变形模型，基于此模型构造新的辊系变形分析影响函数法，新方法在保持原方法计算速度快优点的基础上，计算精度有了大幅提高，为板带轧机板形在线控制模型的改进提供了基础。3）利用最小势能原理给出变形区金属横向位移分布的新模型，以此为基础给出了适用于极薄带轧制的前、后张力模型，进一步耦合轧制力模型、轧辊弹性压扁模型及轧辊弹性挠曲模型，建立二十辊轧机板形分析模型，分析了张力、压下量、第一中间辊横移量、第一中间辊锥度、ASU调节量等因素对带钢出口厚度、轧制力分布、辊间压力分布等的影响，系统地研究了二十辊轧机的板形控制特性，为二十辊轧机板形控制提供了理论依据。4）在国内外首次提出了利用辊端压靠改善板形的方法，实验结果显示了其非常好的极薄带板形控制效果。. 本项目研究共发表论文17篇，其中SCI收录10篇，申请了两项发明专利。