（计算机应用技术专业论文）热轧工艺的网络访问和数据库系统的开发.pdfVIP

辽宁科技大学硕士论文 摘要 摘要 随着i n t e r n e t 和w e b 技术的兴起与发展，将w e b 技术与数据库相结合，开发动 态的w e b 数据库应用已成为当今w e b 技术研究的热点。 随着我国钢铁业的蓬勃发展，钢铁企业在长期的生产过程中积累了丰富的热轧 产品性能的数据，能否充分利用这些数据来提高产品的性能，进行新产品新工艺的 设计，从而提高企业的经济效益和增强企业竞争力，是我国钢铁业急需解决的课题， 也是工程技术人员、质量管理人员一直想解决的问题。 基于这个背景，本论文主要完成了以下工作： ( 1 ) 研究了基于网络数据访问体系的网络数据库开发与应用以及网络动态交互 技术，对w e b 数据库系统中的几项关键技术进行了探讨，探索了基于网络数据访问 体系的热轧工艺与材料数据库系统在n e t 平台下的构建模式以及实现技术。 ( 2 ) 与传统的方法不同，新的设计不是为每个表建立一个类，而是编写了一个 通用的方法来完成对所有表的基本操作，使得系统关于数据库的操作变得简洁，程 序结构清晰，减少了代码量，且维护起来更为方便。 ( 3 ) 设计实现了曲线计算机数字化软件并提出了关键问题的解决方法， ( 4 ) 采用了一种在n e t 平台下高效的w e b 数据库集成与实现模式，即 i i s + a s p n e t + a d o n e t + s q ls e r v e r + c # 模式，设计实现了了基于网络数据访问体系的 热轧工艺与材料数据库系统。 ( 5 ) 利用多元线性回归方法建立了一个热轧产品性能模型，在所建的热轧产品 性能模型的基础上，可以进行新产品新工艺的探索。 最后，阐述了作者在本课题研究过程中的心得体会，指出了今后进一步探索和 研究的方向。 关键词：w e b 数据库，网络访问，热轧，曲线数字化 辽宁科技大学硕士论文a b s t r a c t a b s t r a c t a l o n gw i t h i n t e r n e ta n dw e bt e c h n o l o g yd e v e l o p i n g ，t h ed y n a m i cw e b d a t a b a s e ，w h i c hu n i f i e st h ew e bt e c h n o l o g ya n dt h ed a t a b a s e ，i st ob e c o m et h e w e b e n g i n e e r i n gr e s e a r c hh o ts p o tn o w a d a y s w i t ht h ef l o u r i s h i n go fs t e e li n d u s t r yi nt h ew o r l d l o n g - t e r mp r o d u c t i o nh a s a c c u m u l a t e da b u n d a n td a t aa b o u th o t - r o l l p r o d u c t sp e r f o r m a n c e i ns t e e l e n t e r p r i s e s as t e e le n t e r p r i s ea i m st oi m p r o v ei t se c o n o m i cb e n e f i ta n de n h a n c e i t sc o m p e t i t i o n t h e r e f o r e h o wt om a k et h e b e s tu s eo fd a t at oe n h a n c et h e p r o d u c t sp e r f o r m a n c ea n dd e s i g nn e wp r o d u c t sa n dn e wt e c h n i q u e si st h e u r g e n tp r o b l e mo fs t e e li n d u s t r yi no u rc o u n t r y ，t e c h n i c i a n sa n dq u a l i t ym a n a g e r s h a v eb e e n i n gw a n t i n gt os o l v ei ta l la l o n g t h ep a p e rd o e ss e v e r a lw o r k sa sf o l l o w s ： ( 1 ) p r e s e n tt h e s i sf o c u so nt h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no ft h en e t w o r k d a t a b a s ea n dt h e t e c h n i q u eo fd y n a m i ce x c h a n g e w ea n a l y z e d s e v e r a l e s s e n t i a lt e c h n o l o g i e sa b o u tw e bd a t a b a s es y s t e m a t t e m p ti sm a d et oc o n s t r u c t h o t r o l l i n gp r o c e s sa n d m a t e r i a l sd a t a b a s eb a s e do nn e t w o r kd a t aa c c e s s a r c h i t e c t u r eo nt h e n e tp l a t ( 2 ) d i f f e r e n t l yf r o mt h et r a d i t i o n a lm e t h o d ，t h en e wd e s i g nd o e sn o te s t a b l i s h ac l a s sf o re a c ht a b l e ，b u tc o m p i l e sag e n e r a lm o d u l et oc o m p l e t ea l lt h e e l e m e n t a r yo p e r a t i o n o na l lt h et a b l e s a sar e s u l t ，t h ed a t a b a s eo p e r a t i o n b e c o m e ss u c c i n c t t h ep r o c e d u r es t r u c t u r ei sc l e a r ，t h ec o d eq u a n t i t yi sr e d u c e d ， a n dt h em a i n t e n a n c ei sm o r ec o n v e n i e n t ( 3 ) c u r v ed i g i t a l i z a t i o ni sd e s i g n e da n da c h i e v e d t h es o l u t i o n so fs o m ek e y p r o b l e m se n c o u n t e r e di na p p l i c a t i o n sa r ep u tf o r w a r d ( 4 ) an o v e la n de f f i c i e n tm o d e li sa d o p t e df o ri n t e g r a t i o na n dr e a l i z a t i o no f w e bd a t a b a s e t h em o d e ic a nb ee x p r e s s e da si i s + a s p n e t + a d o n e t + s q l s e r v e r + 饼h o tr o l l i n gp r o c e s sa n dm a t e r i a l sd a t a b a s eb a s e do nn e t w o r kd a t a a c c e s sa r c h i t e c t u r ew a sd e s i g n e d ( 5 ) a k i n do fm o d e lb a s e do nm u l t i l i n er e g r e s s i o ni se s t a b l i s h e db yt h e d a t a b a s eo nh o t - r o l lp r o d u c t sp e r f o r m a n c e t h e nw ec a nd e s i g nn e wp r o d u c t s a n dn e wt e c h n i q u e sb yt h ee s t a b l i s h e dm o d e l i i 辽宁科技大学硕士论文a b s t r a c t f i n a l l y ，t h ea u t h o rr e v i e w st h ew h o l ew o r ka n dg i v e ss e l f _ e x p e r i e n c ei n r e s e a r c hi n t oh o tr o l l i n gp r o c e s sa n dm a t e r i a l sd a t a b a s e t h i sp a p e rm a k e sa n o u t l o o kf o rf u r t h e rr e s e a r c hd i r e c t i o n k e yw o r d s w e bd a t a b a s e ，n e t w o r ka r c h i t e c t u r e ，h o tr o l l i n g ，c u r v e s d i g i t a l i z a t i o n i i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得辽 宁科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 签名：邈：丝日期：里z ! 三：兰三 关于论文使用授权的说明 本人完全了解辽宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：盗垂握导师签名：乏蔓幽。日期：理：三：至窆 79 ， 辽宁科技大学硕士论文 第一章绪论 1 1 课题的研究背景 第一章绪论 2 0 世纪6 0 年代后期以来，为解决多用户、多应用芡享数据的需求，使数据为 尽可能多的应用服务，数据库技术便应运而生【l 】。数据库技术自诞生以来，为计算 机收集、存储、加工和利用数据提供了全面的支持，并起到了十分关键的作用，已 经成为当今计算机信息系统的核心技术，是计算机技术和应用发展的基础。围绕着 数据结构和模型的演变，传统数据库技术相继经历了网状数据库、层次数据库和现 今的关系数据库3 个阶段。但是，随着因特网发展，人们为了从因特网上得到动态 的、实时的信息，则将数据库技术引入因特网，从而有了w e b 数据库 2 1 。 w e b 数据库其实就是面向w e b 应用的数据库应用技术，它是以基本的后台数据 库为基础，通过浏览器完成数据存储、查询、发布等维护管理工作的应用系统。w e b 数据库基于w e b 模式，充分发挥d b m s 高效的数据存储和管理能力，以浏览器n 务 器( b r o w s e r s e r v e rb s ) 模式为平台，将客户端融入统一的w e b 浏览器，为 i n t e r n e t 用户提供使用简便、内容丰富的服务【3 j 。 在传统的w e b 服务中，文本和其它多媒体信息都是以文件的形式来进行存储和 管理的，随着信息量的不断增加，系统的速度受到越来越大的影响。同时因为w e b 的应用领域在不断扩展，静态的w e b 页面越来越不能满足人们对w e b 上信息服务的 动态性、实时陛和交互性的要求。另一方面，数据库技术经过几十年的发展，其功 能越来越强大，各种数据库系统，如：o r a c l e 、s y b a s e 、i n f o r m i x 、s q ls e r v e r 等， 都具有对大批量数据进行有效的组织管理和快速的查询检索功能。为了进行网络上 数据的高效存取，实现交互式动态w e b 页面，就必须以大量数据资源为基础，因此 必然要在w e b 中引入数据库。w e b 技术和数据库技术的结合不仅把w e b 和数据库的 所有优点集中在一起，而且充分利用了大量己有的数据库信息资源，可以使用户在 w e b 浏览器上方便地检索和浏览数据库的内容。所以w e b 技术和数据库技术相互结 合领域的研究成为目前数据库技术的热点方向之一，而丌发基于w e b 数据库系统的 动态网站己经成为w e b 技术研究的热点。 w e b 数据库和许多传统的数据库一样是一种可供用户访问的信息存储库，然而 w e b 数据库是一个新的研究领域，与传统数据库系统在体系结构、访问方式、访问 的用户、客户端等方面又有很大的不同。 目前开发w e b 数据库系统的技术主要集中在s u n 公司的j a v a 技术和m i c r o s o f t 辽宁科技大学硕士论文第一章绪论 公司的n e t 技术上。两者都提供了强大的技术支持来实现基于b s s 模式的w e b 数据库系统。j 2 e e 架构的行业应用广泛，案例经验丰富，平台成熟度高，具有良好 的跨平台性、开放性和扩展性。n e t 支持多语言开发，编程和部署简单方便，开发 效率高，系统的稳定性好且开发成本低。两者都广泛应用于w e b 开发领域。 1 2 课题的提出及研究意义 从2 0 世纪8 0 年代开始，材料数据库就在世界各国得到发展和应用，并逐步走向网 络化、现代化和商业化，从而在材料研究、材料选用、产品设计、理化测试和决策 咨询中得到广泛应用，对社会、经济和高新技术领域产生了深远影响 4 】。 热轧带钢是关键性的钢铁生产过程之一，9 0 以上的薄钢板要经过热轧带钢工 序生产出来。它不仅作为成品广泛用于汽车、电机、化工、造船等工业，同时也作 为半成品给冷轧、焊管、冷弯型钢生产提供原料。对热轧生产来说，在低的生产成 本条件下优化成品性能被看作是普遍追求的技术一经济目标，而生产设备、材料以 及处于二者之间的生产工艺过程之间的相互影响起着决定性的作用。通过建立的热 轧材料数据库和在此基础上进行的数据预测必将为生产工艺提供大量有用数据，为 技术一经济目标提供支持。 随着i n t e r n e t 技术的发展，将热轧工艺与材料数据放在网络上进行数据共享， 实现对热轧工艺与材料数据的动态查询和更新，不但提高了查询速度，保持数据最 新和一致性，而且可以节约费用。 该数据库软件为用户提供热轧材料标准数据；能够帮助用户针对热轧材料选出 合理的热轧工艺；并能针对材料和工艺选取合理的设备以及相应附件。从而有利于 缩短新产品新工艺的开发周期，节约经济开销，带来一定的经济效益。 1 3 国内外研究现状 世界上每个工业发达国家都在积极投入人力、物力、财力研究和开发各种材料 数据库f 5 o l 。美国是世界上数据库研究和开发活动最为发达的国家之一，仪其国家 标准局就建立了数十个数据库，其中材料数据库占有很大比例，如力学性能数据库、 金属弹性性能数据库、材料腐蚀数据库、材料摩擦及磨损数据库等】。著名的 m v i s i o n 软件是把数据库技术与结构分析软件结合起来的商业化产品，其数据库部 分包括了美国军用数据手册【1 1 l 。欧洲各国的数据库开发情况得到了欧共体的支持和 推动。德国技术试验协会的金属数据库s o l m a 包含了3 0 0 0 种黑色和有色金属数据2 万多条【】。而k a r l w i m a c h e r 研究所进行了腐蚀防护咨询软件的开发研究，建立了 主王宁科技大学硕士论文第一章绪论 腐蚀数据库、材料性能库和腐蚀文献摘要库【1 2 】。s w d b 数据库【l3 收录了标准或非标准 的黑色、有色金属及其它目前正用于工程领域的金属合金的大量信息。意大利在 1 9 9 6 年计算机辅助复合材料技术设计国际会议上介绍了一个基于知识的复合材料 选材数据库系统【l4 1 。荷兰p e t t e r 欧洲研究中心的高温材料数据库m 一d b 收集了各 种金属、非金属、复合材料的力学和热力学数据【l “。从法国1 9 8 9 年发表的法国数 据库指南中可以看到，法国有4 0 多个材料数据库，内容覆盖了大部分工业材料，如 金属、陶瓷、玻璃等i l “。英国有色金属数据中心、石油化学公司、钢铁公司、金属 研究所国家物理实验室、r o l lr o y c e 公司等1 9 个单位建有各自的材料性能数据库 1 1 。瑞典也十分重视材料数据库方面的研究开发工作，并且卓有成效地建立了可为 设计、生产提供咨询服务的数据库系统【1 2 1 。前苏联大约有7 0 个材料数据库分布在 研究室、大学、科学院和工业部门，航空工业还有自己的结构材料数据库i l ”。日本 的数据库多数建于上世纪8 0 年代，日本金属研究所、日本金属学会建有金属和复合 材料力学性能数据库，包括疲劳、断裂、腐蚀、高温长时间蠕变等数据i l ”。2 0 0 0 年， 日本政府基金支持建立了碳环氧材料性能及其对环境抗力设计评估数据库( c d d b ) 【1 5 】，这是基于1 9 9 9 年建立的基本材料强度数据库( c m d b ) 建立的( c m d b 数据库己发行 光盘版) ，为推广应用，还研究了在线型数据库系统的原型。所设计的固体扩散数据 库f 1 6 1 ，包括了金属和核材料例如铁基、镍基和锆基合金及钨合金等。 国际上数据库技术的一个发展特点是国际合作与联网。如美国金属学会与英国 金属学会合作开发金属数据文档库 u a 7 ，前苏联与东欧国家联合开发c o m e c o m 计划【1 l 】 等。 与材料数据库开发相关技术的发展对现代数据库起到了很大的推进作用，包括 计算机软、硬件功能及开放性的提高，各项材料、测试标准的确定和推广实施，国 际计算机网络的普及等等。 国内常用的数据形式是各种材料手册，如中国航空材料手册、航空发动机设计 用材料数据手册、飞机结构金属材料力学性能手册、机械工程材料手册、塑料手册、 国外复合材料性能手册、电子元件材料手册等。上述手册收入的数据比较广泛，是 材料性能数据库开发的主要参考文献之一。 2 0 世纪7 0 年代，数据库技术开始传入中国【1 7 】。1 9 7 9 年中国科学院化工冶金所与 上海有机所共同建立了化学数据库，包括1 0 多个子库，材料数据库是其重要的组成 部分【1 7 】。自上世纪8 0 年代以来，我国的数据库的研究与开发有了很大的发展，已建 和在建材料数据库有2 5 个，分布在各行业的科研、高校和工厂等单位【l ”j 。目前已 建立的较早、较完善的材料数据库有 1 7 3 9 ：航空工业部材料数据中心和北京航空材料 研究所联台建立的航空材料数据库和国家8 6 3 复合材料数据库；上海材料研究所等单 辽宁科技大学硕士论文第一章绪论 位建立的机械工程材料数据库；郑州机械研究所的机械强度数据库；北京机电研究 所的材料热处理数据库；武汉材料保护研究所的腐蚀数据库和摩擦数据库；机械电 子工业部的机械结构强度数据库；中科院长春应用化学研究所的稀土数据库；冶金 工业部北京钢铁研究总院的合金钢数据库：北京科技大学等单位建立的材料腐蚀数 据库。其中机械工程材料数据库已在石油机械、起重运输机械等专业c a d 中得到了应 用。1 9 9 0 年，清华大学材料研究所等单位根据中国高科技研究发展计划对新材料领 域的要求，联合建成了新材料数据库，包括新型金属和合金、精细陶瓷、新型高分 子材料、先进复合材料和非晶态材料5 个子库。为了进行高温结构陶瓷材料的设计， 清华大学还建成了一个陶瓷材料数据库和一个二氧化锆知识库【2 0 1 。 迄今为止，我国已建立了一些材料数据库系统，但能投入实际使用的还不多， 如果引进国外一些成熟的数据库系统，将可迅速提高我国的数据库服务水平。但是， 由于各国的语言和材料标准有所不同，尤其是材料的研制、生产和使用单位的实际 条件亦存在差异，因此材料数据库完全依靠引进是不现实的。 1 4 发展趋势 当前，国际上的材料数据库正朝着网络化、智能化、现代化和商业化以及标准 化的方向发展。 网络化是将分散的、彼此独立的数据库联成一个完整的系统，使其为全球范围 内的研究者提供高效服务。尽管离线使用的数值型数据库由于成本低且可在p c 机上 方便使用，曾占领了广大的市场，但是随着计算机网络技术的发展，尤其是i n t e r n e t 的迅猛发展以及网民数量的飞速膨胀，网络已经成为人们获取和发布信息的重要途 径，越来越多的材料数据库正向网络化发展。当前，基于w e b 的数据服务多由专业 信息机构提供，其信息丰富、权威性高、更新及时、使用方便，大大促进了科研效 率的提高和国际学术交流的发展。 材料数据库的智能化则使材料数据库发展成为专家系统。早期的材料数据库只 收录相关的数据，供数据检索、浏览等简单使用。随着信息技术的发展，数据库应 用已经大大超出以上的使用范围，在材料研制、产品设计和决策咨询等方面己取得 突破性进展。计算机化的材料数据库可以与c a d ，c a m 配套使用，也可以形成知识库 并与人工智能技术结合，构成材料性能预测或材料设计专家系统。中科院上海冶金 研究所川以材料数据库为基础，结合图像处理、模式识别、人工神经网络和优化决 策等手段，建成用于辅助材料设计的智能数据库，目前己包括磁性材料、高分子材 料、钢铁和铝合金等几大类材料。日本的材料数据库大多是为材料设计而建立的， 4 辽宁科技大学硕士论文第一章绪论 还有的是配合材料加工工艺的设计而建立，例如日本琦玉工业大学就配合企业丌发 结合热处理工艺设计了材料数据库，引起了这方面研究者的重视 6 , 7 , 2 2 1 。 材料数据库现代化和商品化是推动材料数据库研究开发及其产业化的巨大动 力，这在现代社会的经济发展进程中几乎是不言而喻的。此外，材料数据库的另一 个发展趋势就是材料数据库的标准化 2 3 , 2 4 。由于不同国家地区的材料数据库系统采 用的数据标准和数据库结构不同，致使不同系统之间难于直接进行数据交换，信息 共享受到一定限制。数据库的标准化发展是突破限制、提高效率的最好途径。国际 社会对材料数据库标准化十分重视。1 9 8 8 年1 1 月在巴黎召开了“标准化专题研讨 会”【2 4 】，欧洲共同体委员会( c e o ) 材料数据库演示程序。a s t m e 4 9 委员会在材料数据 的标准化方面也做了大量工作 2 3 1 。 随着材料数据库的发展和各行业、部门对数据库的需求，它的发展趋势之一是 向着专业性的小型数据库发展。本文研究和开发的热轧工艺与材料数据库就是基于 这一原因研究和开发的。 1 5 本文研究的主要内容 主要研究了基于w e b 技术的网络数据库开发与应用以及网络动态交互技术，对 w e b 数据库系统中的几项关键技术进行了探讨，探索了基于网络数据访问体系的热 轧工艺与材料数据库系统在n e t 平台下的构建模式以及实现技术，与传统的方法不 同，新的设计不是为每个表建立一个类，而是编写了一个通用的方法来完成所有表 的基本操作，使得系统关于数据库的操作变得简洁，程序结构清晰，减少了代码量， 而且维护起来更为方便。设计实现了曲线计算机数字化软件并对其中采用的关键的 图像处理技术进行了探讨。利用多元线性回归方法建立了一个热轧产品性能模型， 在所建的热轧产品性能模型的基础上，可以进行新产品新工艺的探索。 辽宁科技大学硕士论文第二章热轧工艺与材料简介 第二章热轧工艺与材料简介 2 1 板带钢的品种及其对国民经济的的作用 般把单张供应的钢板和成卷供应的带钢总称为板带钢，它是钢材的一大品类。 板带钢有许多品种规格，按钢种可分为普通碳素钢、优质碳素结构钢板、低合 金结构钢板、碳素及合金工具钢板、电工硅钢板、不锈钢板、耐热及耐酸钢板、高 温合金板及双金属复合钢板等。 按用途可分为造船钢板、桥梁建筑钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、汽车钢板、 装甲钢板、航空用钢板、电工钢板、搪瓷薄板及焊管坯等。 板带钢按规格一般可分为厚板( 包括中板及特厚板) 、薄板和极薄带钢三大类。 我国一般称厚度在4 0 毫米以上者为中厚板( 其中4 2 0 毫米者为中板，2 0 6 0 毫 米者为厚板，6 0 毫米以上者为特厚板) ，4 0 0 2 毫米者为薄板，而0 2 毫米以下 者为极薄带钢或箔材。目前箔材最薄可达0 0 0 1 毫米，而特厚板可厚至5 0 0 毫米以 上。 板带钢是轧材中所占比例最大，应用极为广泛的一类轧材。它可用于国民经济 的许多方面，如造船、建筑、化工、汽车工业、机械及电器制造、军工、轻工业食 品等部门都大量使用各种板材。另外，它还是生产焊接钢管、冷弯型钢及焊接型钢 的原料。因此，世界各国都极为重视板带钢生产的发展，它已成为衡量一个国家轧 钢生产发展水平的标志。 2 2 金属性能介绍 1 、金属机械性能 金属机械性能又叫做金属力学性能，所谓金属机械性能是指在力或能作用( 有 时还兼有热、介质的共同作用) 下，金属材料所表现的行为。会属材料在外力作用 下表现出来的特性称为力学性能，分为弹性、塑性、强度、硬度和冲击韧度等。会 属材料的力学性能指标可通过各种试验测出，常用的试验方法有拉伸试验、硬度试 验和冲击试验等。强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为 强度。工程上常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出。 塑性：金属材料在外力作用下产生塑性变形雨不破坏的能力称为塑性。许多零件 或毛坯是通过塑性变形而成形的，要求材料有较高的塑性；并且为防止零件工作时 脆断，也要求材料有一定的塑性。通过拉伸试验，可测定金属材料的塑性指标。 6 辽宁科技大学硕士论文第二章热s l y - 艺与材料简介 硬度：金属材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，可用硬度试验机测定， 常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法。冲击韧度： 金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧度。不少机器零件如火车挂钩、锻锤锤头、 冲床连杆、曲轴等，在工作时要承受冲击载荷，且冲击所引起的变形和应力比静载 时大得多，因此必须同时考虑金属材料的冲击韧度。目前，工程上一般用金属夏比 冲击试验来测定金属材料的冲击韧度值。 综上所述，金属材料的各种力学性能之间有一定的联系。一般提高金属的强度、 硬度往往会降低其塑性、韧性；反之，提高塑性、韧性，则又会削弱其强度。不同 的金属材料具有不同的力学性能，即使同种金属材料，改变其内部组织也会改变 其力学性能，在提出或选定一项力学性能指标时要兼顾其它性能的变化。 表2 1 金属机械性能 常翔指标j 法定计量单位p 睇称p 解释p ( 代号) 0名称p单位p 弹性梗数( e ) 兆帕ph 金属在外办作用下产生变形，h 力取消后又恢复到原来 弹性p弹挫柽眼co 。x兆帕ph 伊a pj = i 拔和大小的一种特性p 比例掰( 。，x 兆帕p州p 科在弹性变形阶段发生微小塑性变形的应办值p 抗控强度t 口- x兆帕pm 田a 一金属试样拉坤时- 拉断前承受的默应力。p 屈服点( o ，p 兆帕pm h p金属试样拉忡时开始出瑗塑性爽聊l 的度力p 屈i 目强度( o 兆帕pm p 驴盒属试样拉伸时，产生02 永久变形时的应力p i 】) p 强月 9试样在位于两支承中间的垂直p b 力作觜下折峋口，所录 抗弯强度( o x 兆帕f船a d 受的最犬正应力- p 抗压强献o k x兆帕p m p 一 试样在压力作用下不产生碎裂所承受酌最大正压力。p 持久极限p 兆帕pt 旧a p 金属试样在蛄定温度下，经一定时阃破橱：时新承受的恒 ( “温度删) +定应力p 伸长率，8 p 百分辜pp金属试样拉伸时，拉断后增加长度为原标距长度比值。 塑性pl o = 5 d l o = l o d o 断面收镐率，1 l r +百分率pp金属试样拉伸拉断时断裂处藏面面积碱小的百分辜。p 冲击值冲击韧一定足寸和形状试样，在规定试验祝上受捩黼负荷 韧性9焦耳厘米1 +j c p 性艟) 8 e p折断时一试样刻糟处单挺面积上所消韩的功- 妒 金属材料在重复或交变应力作用下，于规定周姗基数内 疲劳极限o 。一兆十睁御一 不发生断裂所承受最丈应力p 疲劳p 金扈材料在置瓮或交变应力作用下，循环一定周次n 疲劳强度a 一 兆帕fp o p 后，断裂所承受的最犬废力- d 一般不 布氏髓h b p牛顿月毫米 标注# 金属材料抵抗更硬的物体淬硬钢球虚旧陌圆锥体等) 硬度0洛氏张h r p无量垌p无单位p 送入萁表面的能力p 蛙氏硬度h v p兆帕p蛳 肖氏硬度h s 一无量纲p 无单位p 辽宁科技大学硕士论文 第二章热轧工艺与材料简介 2 、物理性能 ( 1 ) 热膨胀系数 因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀一温度曲线的斜率， 瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率，两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀 系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。 ( 2 ) 密度 物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是k g m ：5 。 ( 3 ) 弹性模量 当施加力于单位长度棱柱的两端能引起物体在长度上的单位变化时，单位面积 上所需的力称为弹性模量。单位为n m 3 。 ( 4 ) 电阻率 在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻，单位用q m ，uq c m 来 表示。 ( 5 ) 磁导率 无量纲系数，表示物质易被磁化的程度，是磁感应强度与磁场强度之比。 ( 6 ) 熔化温度范围 确定合金开始凝固和凝固完了的温度。 ( 7 ) 比热 单位质量的物质温度改变l 度所需要的热量。 ( 8 ) 热导率 物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的1 度的温度梯 度时，那么热导率定义为单位时间传导的热量，热导率的单位为b t u ( h f t o f ) 或w ( i l l k ) 。 ( 9 ) 热扩散率 是确定物质内部温度前迁速率的一种性能，是热导率对比热和密度乘积的比值， 热扩散率单位以b t u ( h f t o f ) 或w ( m k ) 表示。 3 、工艺性能 ( 1 ) 铸造性：金属材料的铸造性能决定于金属材料的流动性、收缩性和偏析的 趋向。流动性好则金属充满铸型的能力好。收缩性是指会属凝固和冷却时，金属的 体积收缩。铸件在凝固后化学成分的不均匀性称为偏析。 ( 2 ) 可锻性：可锻性是指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的 性能。钢能承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺，表现为良好的可锻性，而铸 件则几乎没有可锻性，加工时发生裂纹。 辽宁科技大学硕士论文第二章热轧工艺与材料简夼 ( 3 ) 可削加工性：金属材料的切削加工性是指其接受切削加工的能力，即金属 经切削加工成合乎要求的工件的难易程度。一般铸铁比钢的可切削性好，中碳钢比 低碳钢的可切削性好。 ( 4 ) 焊接性：焊接性是指用焊接方法将技术材料焊合在一起的性能。一般低碳 钢具有良好的焊接性，高碳钢、高合金钢、铸铁等焊接性能较差。 ( 5 ) 热处理性能：金属或合金在固态范围内，通过一定的加热、保温和冷却方 法，改变其内部组织而得所需的性能。衡量热处理工艺性能指标有：淬硬性、淬透 性、淬火变形及开裂趋势、表面氧化、过热及过烧敏感趋势、回火稳定性、回火脆 性等。 2 3 热轧板带生产发展史 热轧板带生产的发展已有7 0 多年的历史，一般认为经历y 3 个发展时期, 2 6 , 2 7 1 。 世界上第一套板带热连轧机1 9 2 6 年诞生于美国阿姆柯钢铁公司。1 9 6 0 年以前， 全世界大约建造了7 0 套板带热连轧机，其中5 0 集中在美国和加拿大。这一时期板 带生产技术发展缓慢，年产量至多达到2 3 百万吨。 2 0 世纪6 0 至7 0 年代是热轧板带生产发展的重要时期。1 9 6 0 年美国麦克劳斯公 司最先在热轧板带精轧机上采用计算机控制技术，这是热轧板带生产适应自动化操 作发展趋势的一个划时代进步。1 9 6 1 年美国钢铁公司投产的2 0 3 0 m m 热板带轧机， 在精轧机上首次采用了升速轧制技术，从而突破了此前3 0 多年没有改变的1 0 - - 1l m s 的精轧速度。大型连铸板坯、步进式加热炉、高效冷却技术等也是在这一时 期出现的。 受1 9 7 3 年石油危枫和2 0 世纪8 0 年代钢材市场供过于求形势的影响，热轧板带 生产从追求大型化、高速度、大卷重转向注重于提高产品质量、资源利用率和降低 生产成本的方向发展。用户对板带材低凸度、最小理论质量( t m w ) 交货等的需求，使 轧制中进行有效的板凸度和扳形控制成为迫切需要，从而推动了一系列新型轧机和 s l n 技术的开发与应用。1 9 8 2 年，日本日立公司开发的h c 轧机应用于新日铁八幡 厂1 6 8 0 m m 热轧板带轧机。1 9 8 4 年，新日铁与三菱重工共同开发的成对交叉辊p c 轧 机在新日铁1 8 4 0 m m 热轧机上应用。1 9 8 5 年，德国s m s 公司开发的c v c 轧机在德马 克板带热轧线上得到应用。1 9 9 6 年，世界上第一套无头热连轧机在日本川崎制铁干 叶厂投产，这是热轧板带s l f i j 技术方面的一项重大突破。三菱重工开发出在线磨辊 技术( o r g ) 和薄板坯连铸连轧技术，大大提高了生产效率、降低了生产成本。 我国第一套板带热连轧机建于1 9 5 7 年，即鞍钢从原苏联引进的1 7 0 0 m m 热连轧 9 辽宁科技大学硕士论文 第二章热轧工艺与材料简介 机。此后2 0 多年热轧板带生产一直处于低水平阶段。1 9 7 8 年武钢1 7 0 0 r r _ n 热连轧机 和2 0 世纪8 0 年代宝钢2 0 5 0 m m 热带钢连轧机的建成使我国热轧板带生产向前迈了 一大步。2 0 世纪9 0 年代，具有世界先进水平的宝钢1 5 8 0 m m 、鞍钢1 7 8 0 m m 、珠钢1 5 0 0 m e n 热连轧机及邯钢1 9 0 0 m m 薄板坯连铸连轧机建成投产，标志着我国热轧板带生产进 入了一个高速发展时期。 近几十年来，随着经济的发展，板带在对钢材的总需求中所占的比例呈上升趋 势。同时，市场对板带的尺寸精度、板凸度和板形、机械性能及表面质量等要求越 来越高。当代热轧板带生产和现代制造技术、计算机技术及信息技术有机结合，正 向着系统连续化、自动化、高速度、高精度的方向发展。板带的生产技术水平代表 着一个国家钢铁工业的总体技术水平。 2 4 热连轧带钢生产工艺流程 2 4 1 生产工艺流程图 图2 1 为热带钢生产工艺流程图，是典型的工艺流程，不同之处仅在于有无定 宽压力机，边部加热器等。热轧带钢组织的优化借助于控制轧制来实现，控制轧制 包括了热轧带钢生产的每一个阶段。重要的影响因素如：加热炉中的温度和停留时 间，终轧温度，冷却温度，卷取温度等【2 蚋。 2 4 2 生产工艺流程简述 1 主轧线生产工艺流程 板坯在进加热炉以前需进行称重、核对板坯号，无误后按装炉顺序由辊道将板 坯送到指定的加热炉前，再由框架式装料机将板坯送入加热炉。板坯在加热炉内一 般加热到1 2 0 0 1 2 5 0 摄氏度。 加热炉出炉的板坯，首先经过粗轧机除磷箱用高压水清除氧化铁皮，然后送到 定宽压力机。定宽压力机对板坯进行一道次侧压后送往粗轧机，板坯在粗轧机上轧 制成为一定厚度的中间带坯。为减少带坯在中间延迟辊道上的温度损失和带坯首尾 温差，在中间辊道上设有保温罩。粗轧带坯经中间延迟辊道，切头飞剪输入辊道， 边部加热器送往飞剪。经飞剪剪切后，由粗轧除磷箱进入精轧机，再次进行宽度控 制，然后进行轧制并在轧制后进行测温、测宽和测厚，同时对板形进行控制。 成品带钢经精轧机组后输出到层流冷却装置，然后由卷取机卷取成钢卷后送打 捆站，最后对钢卷进行称重、喷印，根据下一道工序决定钢卷流向。 辽宁科技大学硕士论文第二章热轧工艺与材料简介 c c r 一冷帮即1h c r 一热j 正妒d h c r - - x 接热爱 d 卜曩攥乳制 图2 ，1 热带钢连轧机生产丁艺流程图 2 精整线工艺流程 ( 1 ) 分卷线 热轧钢卷_ 上料斗宽度对中斗切头斗高度对中_ 开卷_ 矫直切分斗表 面检查斗张力装置_ 卷取- 称重哼打捆斗喷印斗入库 ( 2 ) 横切线 热轧钢卷斗上料_ 宽度对中斗高度对中一开卷矫直斗切头斗剪边飞剪定 尺斗矫直。滚印_ 堆垛一打捆斗称重斗入库 辽宁科技大学硕士论文第z - 章热轧工艺与材料简介 2 。5 轧制制度的制定 2 5 。1 加热制度 1 加热制度概述 在轧钢之前，要将坯料进行加热，其目的是提高钢的塑性，降低变形抗力及改 善金属内部组织和性能以便于轧制加工。这就是说，一般要将钢加热到奥氏体单相 固溶体组织的温度范围内，并使有较高的温度和足够的时间以均化组织及溶解碳化 物，从而得到塑性高，变形抗力低，加工性能好的金属组织。一般为了更好地降低 变形抗力和提高塑性，加工温度应尽可能高一些。但是高温及不正确的加热制度可 能引起钢的强烈氧化、脱碳、气泡暴露、过热、过烧等缺陷，败坏钢的质量，导致 废品。因此，钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证 钢的质量及多快好省地生产钢材角度来进行确定。 2 加热温度的确定 通常钢的加热温度越高，钢的塑性越好，变形抗力越低，对轧钢越有利。但是 为了防止板坯过热、过烧，加热温度不宜过高，对于碳素钢来说，最高地加热温度 应低于铁碳平衡图地固相线1 0 0 1 5 0 摄氏度。 3 加热速度的确定 确定加热速度时，要考虑钢的导热性。一般来说，由于钢在5 0 0 6 0 0 摄氏度 以下时塑性很差，为了避免加热过程中产生巨大热应力，应采用较小的加热速度， 一般为9 分钟厘米。加热到7 0 0 摄氏度以上的温度时，用尽可能快的速度加热。 4 加热时间的确定 加热时间的长短不仅会影响加热设备的生产能力，同时也会影响钢材的质量， 即使加热温度不过高，也会因为时间过长而造成加热缺陷。合理的加热时间取决于 原料的钢种、尺寸、装炉温度、加热速度及加热设备的性能与结构。原料热装时的 加热时间往往只占冷装时的3 0 4 0 ，所以在条件允许的条件下尽量实行热装炉 以减少加热时间，提高产量和质量例。加热时间可用下面公式进行估算： t = c b ( 2 1 ) 式中：t 一加热时间，h ； b 一钢料厚度，c m ； c 一考虑钢种成分和其它因素影响的系数，h c m ( 表2 2 ) 。 辽宁科技大学硕士论文第二章热轧工艺与材料简介 表2 2 各种钢的系数c 值 钢种ic ( i g c m )i钢种 碳素铡0 1 0 1 5 |高合金结构钢 合金结构钢 01 5 02 0 高合金工具钢 2 ，5 2 压下规程的制定 板带钢轧制压下规程是板带轧制制度最基本的核心内容，直接关系着轧机的产 量和产品的质量。其内容包括采用的g l n 方法，轧制道次及每道次的压下量等。热 轧带钢的压下规程包括粗轧和精轧两部分。 1 粗轧压下规程 粗轧机的作用是将加热后的板坯，经本机组的定宽枧、粗轧机轧制成规定的厚 度和宽度的中间坯。粗轧机一般不采用多机连续式轧制，其主要任务是将板坯轧成 带坯，故质量要求不高，所以压下规程的设定计算便可以采用比较简单的方法进行。 压下规程计算的内容包括确定中间带坯厚度h r c 及粗轧各个道次的轧出厚度 h m j ( i 为粗轧机机架号，j 为道次号) 。 带钢热连轧由于有粗轧和精轧两个区，厚度分配的第一个任务是确定粗轧区出 口厚度h r c 。h r c 的确定实际上是确定了粗轧和精轧间的负荷分配。h r c 值大时粗轧 负荷减轻，精轧负荷加重；h r c 值小时则相反。 原则上说，只要精轧机组有足够的能力，h r c 值应取大一些。带坯厚度加大有 利于减少粗轧道次，缩短粗轧轧制时间，提高精轧开轧温度，但是可能加大精轧机 组负荷。带坯厚度应首先根据成品厚度来定，还需根据轧机的实际布置和粗精轧设 备能力通过优化设计加以确定。 表2 3 列出了某1 7 0 0 m m 轧机所采用的h r c 值，由于不同轧机其粗精轧轧机能 力不同，表中数据仅供参考。 表2 3 某1 7 0 0 m m 热连轧h r c 的选用值 j 成品厚度，m mi 38 9 f 3 9 5 2 9 l 5 - 3 6 9 9 i 7 0 9 4 9 j 95 1 2 7 l i 旦也婴i塑i! !i 堑l塑i塑= 塑 h r c 值确定后，厚度分配的任务是：根据粗轧原料厚度h s 及h r c 值确定粗轧道 次数及各道次压下量。 粗轧机组厚度分配的第一个任务是确定道次数。下面以单机架可逆粗轧机为 例，可按下式计算其平均压下量胡。 脯，= 去( 半j 口z ， 式中n m 一各道次轧辊平均转速，r s ； p m 一各道次平均轧制力，k n ； 辽宁科技大学硕士论文第二章热轧工艺与材料简介 n 一电机功率，k w ； r 一轧辊半径，m r f l 。 道次数为 r n = 车a h 笋 ， 规整为奇数后即为道次数。对两台粗轧机的情况，则应规整为偶数。各道次压 下量分配可以参考表2 4 所列的分配系数，对各道次负荷进行计算后再适当进行调 整。 表2 4 粗轧压下量分配系数