东大2000年博士轧制理论与实践试题..docx

1、高精度板带轧制理论与实践东北大学2013年 1月 17日东北大学2002 年攻读博士学位研究生“材料加工工程同等学力综合课（二）”试题1 名词解释（ 20 分）兰 脆； 塑 性； 脆性转变温度； 变形织构； 动态再结晶2 简要回答下列问题（ 15 分）1）何谓细晶强化？在轧钢生产时如何实现晶粒细化、 提高钢材强韧性能？2） 热加工道次间或热加工完成后会发生哪些软化过程？可采用何种方法来抑制这些软化？3） 何谓变形抗力？它与抗拉强度、平均单位压力有何区别？3 试比较动态再结晶与静态再结晶的区别（ 15 分）4 推导平辊轧制时的咬入条件（ 10 分）5 简述宽展的分类和宽展的组成（ 10 分）6

2、什么叫前滑？ 推导 E. 芬克前滑公式（ 10 分）7 简述卡尔曼微分方程的假设条件，写出卡尔曼微分方程式（10 分）8 板形的概念及其分类，影响板形的主要因素（ 10 分）东北大学2000 年攻读博士学研究生位轧制理论与实践试题共 1 页（以下各题，每题10 分）1 何谓 AGC 系统，试述你所了解的几种AGC 系统的原理2 热带轧机为何需要进行调宽？说明两种主要调宽方法的原理和优缺点。3 何谓轧辊的热凸度？在一个轧程中热凸度的变化规律是什么？说明轧辊热凸度对轧制过程的影响。4 说明冷轧平整工序的作用和目前的发展情况。5 HSLA 钢中厚板控制轧制和控制冷却需要控制的主要工艺参数是什么？为什

3、么应当控制这些参数？6 连铸的发展对轧制过程产生了什么影响？以实例说明。7 何谓细晶强化？写出描述细晶强化的Hall-Petch 关系式，并举例说明细晶强化原理的应用。8 试述张力在冷连轧过程中的作用，并说明确定张力水平的原则。9 就你所知，型材高精度轧制近年的主要进展是什么？应用前景如何？10 谈谈你对短流程轧制技术发展的开发。注：此页复印，请用黑色墨水钢笔认真书写。轧制理论和实践思考题1.何谓AGC系统？试述你所了解的几种AGC系统的原理。答：实现厚度自动控制的系统称为AGC 。反馈式厚度自动控制系统：板带从轧件中轧出之后，利用侧厚仪测出实际厚度h 实 ，并与设定值h 设相比较， 得到厚度

4、偏差hh 设 h 实 ，当二者数值相等时，厚度差运算器的输出为零，即h 0。若实测厚度值与使得厚度值比较出现厚度偏差h 时，便将该值反馈给厚度自动控制装置，变换为辊缝调节的控制信号，输出给执行机构，由压下电动机带动压下螺丝作相应的调节，以消除此厚度偏差。厚度计式厚度自动控制系统：厚度计式AGC 的基本原理是以弹跳方程为基础。在轧制过程中，任何时刻的轧制力P 和空载辊缝S0 都可以检测到，因此，可以用弹跳方程 h=S0 +P/Km 计算出如何时刻的实际轧出厚度h。2. 热带轧机为何需要进行调宽？说明两种主要调宽方法的原理和优缺点。答：热轧带钢调宽的目的是为了协调连铸与精轧热轧产品宽度之间的关系。

5、调宽方法有测压调宽和立辊调宽。测压调宽可以实现大压下，可以提高测压有效系数；立辊调宽边部比较平齐。3. 说明影响热轧带钢板形的主要工艺和设备因素。答：轧件因素：来料的厚度和板凸度，轧件温度，轧件变形抗力；工艺因素：压下负荷分配，张力，轧辊热凸度，轧辊磨损；设备因素：轧辊直径，轧辊凸度等。4. 试述张力在冷连轧过程中的作用，并说明确定张力水平的原则。答：在冷轧过程中施加张力可以降低轧制压力，减小电机负荷，防止带钢跑偏，同时还能对板形缺陷起到自动调节作用。设定张力时，单位张应力一般取(0.250.4)s 。5. 何谓轧辊的热凸度？在一个轧程中热凸度的变化规律是什么？说明轧辊热凸度对轧制过程的影响。

6、答：轧辊受热不均而产生的凸度成为热凸度。在一个轧程中热凸度由初始过渡状态，到达稳定状态，停轧以后又恢复到冷状态。在实际轧制过程中，热凸度随时间而变化，同时还受轧制节奏影响，因此，控制轧辊热凸度对于板形控制而言是非常重要的调节手段之一。6. 何谓自由程序轧制，实现自由程序轧制的要点是什么？答：在编制轧制计划时，取消轧制长度、宽度、厚度、配辊方面对轧制规程制定的限制，可以依据订货随意安排轧制计划的一种技术。要点：轧辊横移，轧制润滑，高耐磨轧辊，高精度厚度设定和控制，高精度板形控制技术。7. 分析晶粒尺寸和形状对钢材性能的影响，并简述其原因。答：根据霍尔佩奇公式，晶粒越细强度越高。晶粒尺寸越均匀，钢

7、材性能的均匀性越好。饼型晶粒的冲压性能好，有利于滑移系统启动的晶粒织构取向能提高钢板的深冲性能。8. 举例说明钢材的强化方式。答：相变强化， 例如贝氏体钢利用相变强化，产生下贝氏体， 使强度提高到700 800MPa。固溶强化，通过Mn， Si ， P 等合金元素固溶到钢中，提高强度，例如IF钢，利用P的固溶强化。细晶强化，可以提高强度，保持塑性、韧性，例如超级钢通过晶粒细化使Q235的晶粒尺寸达到5 微米，屈服强度由235MPa提高到 400MPa。位错强化，通过增加钢中的位错密度，提高强度。例如冷加工的硬化。9. 列举金属材料几种短流程生产工艺，并指出其特点答 1 ）铸轧带钢，将铸造和轧制

8、融为一体，实现近终形生产2）薄板坯连铸连轧，省去了粗轧工序，适于生产薄规格带钢3）半固态加工，适于铝合金等零件的一次加工成形。10. 连铸的发展对轧制过程产生了什么影响？以实例说明。答：连轧技术的发展推动了轧制技术的提升和轧制装备的改进。例如，使得连铸直接轧制成为可能。CSP技术的使用，二 利用右图上做轧件的受力分析，并指出轧制过程的力学特点。答：轧件的受力分析如图所示。图中N 为轧辊对轧件的正压力；为中性角。T 为轧件所受摩擦力；TxN对于上图的稳定轧制条件：N xTx由于N xNsin(1)TxTcosNf cos所以ftantan(2)K或者K(3)一般情况下，稳定轧制阶段 K2，所以稳

9、定轧制阶段的咬入条件为：或 22式中： f稳定轧制阶段的摩擦系数；稳定轧制阶段的咬入角；稳定轧制阶段的摩擦角；K 合力作用点系数。在中性角处，轧辊线速度的水平分量与轧件速度相等；从轧件变形区入口到中性角处所对应的区域，轧辊线速度的水平分量小于轧件速度，称为后滑区；从中性角处到轧件变形区出口所对应的区域，轧辊线速度的水平分量大于轧件速度，称为前滑区。三 分析信息技术的发展为轧制技术进步所带来的机遇和挑战。答：信息技术的发展为轧制技术进步提供了良好的条件：数据库等信息储存；数理统计、ANN 、 FUZZY 、ES、 GA 等信息处理方法和高速、大容量的通讯手段。利用轧制过程中获得的信息，进行轧制过

10、程的控制、轧制过程的优化，轧制过程的诊断等，进而提高产品质量、降低成本及提高产量等。四 论述我国由钢铁生产大国向钢铁强国转变的几个关键问题。自由发挥可从以下几个方面论述：1） 依靠中国自己的技术力量推出先进实用的钢材生产技术2） 国产钢材关键品种质量达到国际先进水平3） 形成一支高水平的钢铁研究开发队伍， 钢材生产领域的理论研究和技术开发走到国际前列4） 由钢铁生产技术和高附加值产品的输入国变成输出国东北大学2002 年攻读博士学位研究生“材料加工工程同等学力综合课（二）”答案1 名词解释（ 20 分）兰 脆：钢在 200350范围内的脆性称为兰脆。塑性：是指金属在外力作用下，能稳定地发生永久

11、变形而不破坏其完整性地能力。其大小与其化学成分、组织结构等因素有关，同时也受外在变形条件地影响。脆性转变温度：多数金属材料在变形过程中，随着变形温度地改变都有一个从韧性断裂到脆性断裂的转变温度， 称此温度为脆性转变温度 （ Tc），在此温度以上是韧性断裂，在此温度以下是脆性断裂。变形织构 ：多晶体塑性变形时，由原来取向杂乱排列的晶粒变成各晶粒取向大体趋于一致的过程叫做“择优取向” ，具有择优取向的晶体组织叫做“变形织构” 。动态再结晶 ：在外力作用下、处于变形过程中发生的再结晶现象叫做动态再结晶。 2 简要回答下列问题（ 15 分）11）根据Hall-Petch关系式s0ky d2 ，可知材料

12、的屈服强度与晶粒直径平方根的倒数呈线性关系，多晶体的强度因其晶粒细化而提高的象限，称为细晶强化。通过控制轧制工艺参数及添加合金元素，使钢产生动态和静态再结晶来细化晶粒，进而提高钢材的强韧性能。2） 道次间：回复；轧后：再结晶（静态） 、亚动态再结晶。通过控制变形温度、变形程度和变形速度等工艺参数。3） 是指金属自身抵抗塑性变形的力。金属的抗拉强度是金属的强度极限值，对于塑性不同的金属与合金，变形抗力与抗拉强度的值不完全一致。而平均单位压力是金属对变形工具的反作用力，它不仅与金属的变形抗力有关，还与金属的变形条件有关（如工具形状、表面状态、坯料形状等） 。3试比较动态再结晶与静态再结晶的区别（1

13、5 分）动态再结晶是在外力作用下、处于变形过程中发生的再结晶现象。而静态再结晶是指在塑性变形后所发生的再结晶现象。影响动态再结晶的因素基本相同，主要是变形温度、变形程度和变形速度的作用。动态再结晶的能力与堆垛层错能及晶界移动的难易有关。对于回复能力较弱的低层错能金属，则容易发生静态再结晶。4推导平辊轧制时的咬入条件（10 分）在没有附加外力作用的条件下，为实现自然咬入，必须是咬入力Tx 大于咬入阻力N x 。而Tx当Nx即所以T cosfN cos，Tx 时， N sinfN costanfNxN sin，此时可以自然咬入，即当摩擦角大于咬入角时才能开始自然咬入。5 简述宽展的分类和宽展的组成

14、（10 分）宽展分类：根据金属沿横向流动的自由程度，宽展可分为：自由宽展、限制宽展和强制宽展。宽展组成：宽展一般由滑动宽展、翻平宽展和鼓形宽展组成。6 什么叫前滑？ 推导 E. 芬克前滑公式（ 10 分）在轧制过程中，轧件的出口速度vh 大于轧辊在该处的线速度v 的现象称为前滑。Shvhvv100%vhhv h或 vhh根据秒流量不变定律，vh而vv cos；hhD 1 cos所以，vhh coshD 1coscoshhv由前滑定义得到：Shvh1vShh cosD 1coscosD cosh 1 cos所以，h1h9 简述卡尔曼微分方程的假设条件，写出卡尔曼微分方程式（10 分）卡尔曼微分方

15、程的假设条件1）变形区内沿轧件横断面高度上的各点的金属流动速度、应力及变形均匀分布；2）在接触弧上摩擦系数为常数；3）当宽厚比很大时，宽展很小，可以忽略；4）忽略轧辊压扁及轧件弹性变形的影响；5）沿接触弧上的整个宽度上的单位压力相同，故以单位宽度为研究对象；6）沿接触弧上，金属的自然强度K 1.155s 值不变化；7）轧制过程的主应力123，且13 1.155 s KdpxK dytx0dxy dxy10 板形的概念及其分类，影响板形的主要因素（10 分）板形是指板带材的翘曲度，其实质是指板带材内部的残余应力分布。只要板带中存在残余应力，就称为板形不良。如果这个残余应力虽然存在，但不足以引起板

16、带翘曲，则称为“潜在”的板形不良；如果这个应力足够大，足以引起板带失稳而生产翘曲，则称为“表观”的板形不良。可分为单边浪、双边浪、中浪和复合浪等。影响板形的因素1）辊系的弹性变形；2）轧辊的热变形；3）轧辊磨损；4）来料；5）金属横向流动和张力。东北大学2003 年攻读博士学位研究生“刚塑性有限元及其在轧制中的应用”试题一何为理想刚塑性材料模型？采用这种材料进行 FEM 求解有那些优点？应该注意什么问题？ (20 分)二 概述刚塑性有限元的求解途径及基本思想。(20 分)三 利用平面变形几何方程和形函数推导2 维等参单元的 B 矩阵。 (20 分 )e四 根据单元塑性变形功率P1dV 及变形抗

17、力模型a n m ，推导 31m Ve维变形八节点六面体等参单元塑性变形功率的一阶偏导数和二阶偏导数。(20 分)等效应变速度写成矩阵形式： v eT BT Z B v e1 v eT B T C CT B v e g式中： B 为单元应变矩阵矩阵； v e 单元节点速度列阵； B 为单元平均应变矩阵； Z 、 C 为常数矩阵。五 何谓第一类奇异点？奇异性的表现是什么？以2 维轧制过程为例，说明图所示网格划分方式应该采用的处理方法。(20 分)yADxBC图 2 维轧制过程网格划分东北大学2003 年攻读博士学位研究生“刚塑性有限元及其在轧制中的应用”（答案）一 理想刚塑性材料模型的基本假设如

18、下：1. 材料均质各向同性；2. 忽略材料的弹性变形，不计体积力与惯性力；3. 材料的变形流动服从 Levy Mises 流动理论；4. 材料的体积不变；5. 不考虑加工硬化和变形抗力对变形速度的敏感性。理想刚塑性材料的应力应变关系为一条平行于应变轴的水平直线。只要等效应力达到一恒定值，材料便发生屈服，且材料在整个变形过程中屈服应力不再发生变化。理想刚塑性材料模型是对真实变形材料的极为简化的处理，采用这种模型进行能量积分时，可以把等效应力做为常数提到积分号之外，从而使积分过程得到简化。实际上在轧制变形区中，由于轧件各点的温度、变形速度和变形程度的不同，屈服应力相差很大，在整个变形区内采用理想刚

19、塑性材料模型必然会给计算结果带来误差。因此，用有限元法求解时，把变形区划分成足够多的单元，可以认为每个单元内的温度、变形速度和变形程度相同，在每个单元内采用理想刚塑性材料模型，不同单元采用不同的屈服应力，这样处理才能得到比较接近实际的结果。二 刚塑性材料的变分原理为塑性加工边值问题提供了一条新的求解途径， 即在运动许可速度场中设法寻求满足能量泛函最小化条件的速度场。具体求解过程可概括如下：(1) 设定运动许可速度场。(2) 建立总体能量泛函，并把泛函表示成速度的函数。(3) 利用数学上的极值理论求解泛函的驻值或最小值。通常使泛函的一阶变分等于零，从中得出速度场的最优解。(4) 利用几何方程和本

20、构方程确定应变速度场和应力场，通过接触表面应力积分求出总轧制力和平均单位压力，利用速度场求出轧件宽展、前滑和轧件侧面形状等参数。刚塑性有限元法求解的基本思想：设定一个满足整个变形区物体质点运动规律的速度场是比较困难的。利用有限元化整为零的基本思想，着眼于单元进行处理可使问题得到简化，即把变形区划分成数目足够多的单元，在单元内选择简单的速度插值函数，把这些单元组合起来便可得到整个变形区的速度场。三 在平面变形条件下，根据几何方程，变形速度与节点速度的关系为：xvxyv yxyv xv yxyyx形函数为：N( , )1 (1 )(1 )( k1,2,3,4)k4kk把 (2) 式代入 (1)式，

21、可得：4Nivxixxi14N iyvyiyi14N iN i(vyivxi)xyxyi1把上式写成矩阵形式：vx1vy1xb10 b20 b30 b40vx2vy 2y0c10 c20 c30 c4vx3xyc1b1c2b2c3b3c4b4vy 3vx4vy 4式中： biN i, ciN i, (i1 ,2,3,4)xy令：yTxxyB B1B2B3B4bi0Bi0cicibi这样 (4) 式可以简记为： B v e式中： B 称之为单元应变矩阵或B 矩阵， Bi 为矩阵的典型子矩阵。(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)四 采用刚塑性体积可压缩材料模型求解时，考虑材料的变形速率

22、敏感性，单元的塑性变形功率为：e1P dV1m V e把变形抗力模型anm 代入上式，求一阶偏导得：e11 mPandV dV1 m Vev ev eVev e等效应变速度矩阵形式： v eT BT Z B v e1 v eT B T C C T B v eg(1)(2)(3)等效应变速度的一阶偏导数： BT Z B v e1 B T C C T B v e(4)g v e令：K PBT Z B1B T C CT B g(5)把 (4) 、 (5) 式代入 (2)式，可得单元塑性变形功率的一阶偏导数：ee dVPKP v(6) v eVe根据 ( m1)(m 1) K P v e ，对 (6)

23、式再求一次偏导数， 可得单 v e2 v e3元的二阶偏导数即Hessian 矩阵：2ePK P ve dV v e v eTV eK P v eK P(1m)K P v eK P v e T(7)Ve 2dVK P(1m)RPRPTdVVe 2式中： RPK P v e(8)五 在轧件与轧辊接触表面的入口处，金属质点流动速度的方向发生急剧变化，即所谓的第一类奇异点，如图1 所示。它的奇异性表现在：当A 点属于接触弧之下的单元时，需要满足速度边界条件vyAvxAtg，当它属于外端或几何变形区之外的单元时，该速度边界条件不再成立。yADxBC图 第一奇异点及其处理当在几何变形区ABCD 内划分单

24、元，几何变形区之外为刚端时，AB 为速度不连续线，如图所示， AB 线段上所有节点都是奇异点。当它们属于外端时，AB 线段上所有节点的垂直方向的速度分量均为零v y 0 ，当它们属于几何变形区之内的单元时，除A 、B两点之外，其它节点的v y 均作为未知数迭代求解。由于 AB 为速度不连续线， 所以在 AB 线上将产生剪切变形， 变形功率应该在总体能量泛函中体现出来：sABkv y dl(1)式中：k 为屈服剪切应力。2vyNi vyi(2)i 1Nk0.5(1 k)k1,2(3)在求总体能量泛函的梯度和Hessian 矩阵时，应该考虑剪切功率的作用：evysdlk Ni li(4)lkv y

25、ivy2se0(5)v yiv yj式中： l i 为单元剪切边的长度。东北大学2004 年春攻读博士学位研究生“材料加工综合课”试题（答案）1 名词解释（ 20 分）热加工：在再结晶温度以上进行的加工过程叫做热加工。动态再结晶：是指在外力作用下，处于变形过程中发生的再结晶现象。塑 性：是指在外力作用下， 能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。其大小与其化学成分、 组织结构等因素有关， 同时也受外在变形条件的影响。变形织构： 多晶体塑性变形时， 由原来取向杂乱排列的晶粒， 变成各晶粒取向大体趋于一致的过程叫做 “择优取向”，具有择优取向的晶体组织称为 “变形织构”。脆性转变温度：钢在20

26、0 350范围内的脆性称为兰脆。2 简要回答下列问题（ 15 分）1） 何谓变形抗力？它与抗拉强度、平均单位压力有何区别？变形抗力是指金属自身抵抗塑性变形的能力。 金属的变形抗力是金属的强度极限值，对于塑性不同的金属与合金， 变形抗力与抗拉强度的值不完全一致。而平均变形抗力是金属对变形工具的反作用力，它不仅与金属的变形抗力有关，还与金属的变形条件有关（如工具形状、表面状态、坯料形状等）。2）为什么在计算热轧变形抗力时要考虑变形速度？因为热加工过程中伴随有金属的软化过程，如果加工硬化的速率大于其软化速率的话，侧有明显的加工硬化，否则加工硬化会得到消除。3）何谓细晶强化？在轧钢生产时如何实现晶粒细

27、化、提高钢材强韧性能？依靠细化晶粒而提高材料的强度叫做细晶强化。在轧钢生产中可以采用低温大压下的方法来实现晶粒细化，即所谓的“ TMCP”工艺，也可以通过添加合金元素，使钢产生动态和静态再结晶来细化晶粒， 进而提高钢材的强韧性能。4） 热加工道次间或热加工完成后会发生哪些软化过程？可采用何种方法来抑制这些软化？道次间：回复。轧后：再结晶（静态） 、亚动态再结晶。3 试比较动态再结晶与静态再结晶的区别（ 15 分）动态再结晶是指在外力作用下处于变形过程中发生的再结晶现象。而静态再结晶是指在变形后所发生的再结晶现象。 影响动态和静态再结晶的因素基本相同，主要是变形温度、 变形程度和变形速度的作用。

28、 动态再结晶的能力与堆垛层错能及晶界迁移的难易有关，对于回复能力较弱的低层错能金属，则容易发生静态再结晶。4 推导平辊轧制时的咬入条件轧件被咬入过程中，轧制力P 是外推力，而Px摩擦力 T 是拉入力，能否咬入则由它们谁占优势TxPT来决定。x 和 Tx，垂把 P 和 T 分解成水平方向的分量 P直方向的分量 Py 和 Ty实现咬入的条件是 Px 小于 Tx，因此， Px Tx 是咬入的临界条件即 P sin= T cosP = tan而 T/Pf所以 f = tan又因为 tan= ftan tan即5 简述宽展的分类和宽展的组成（ 10 分）宽展种类 ：自由宽展：坯料在轧制过程中，被压下的金

29、属体积可以自由占宽的量限制宽展：坯料在轧制过程中，被压下的金属与具有变化辊径的孔型两侧壁接触，孔型的侧壁限制着金属沿横向自由流动，而是被迫取得孔型侧边轮廓的形状。强制宽展。坯料在轧制过程中，被压下的金属体积受轧辊凸峰的切展而强制金属横向流动，使轧件宽度增加，这种变形叫做强制宽展。宽展的组成宽展由滑动宽展、翻平宽展和鼓形宽展组成。6 什么叫前滑？ 推导 E. 芬克前滑公式（ 10 分）轧件的出口速度大于轧辊在该点的线速度的现象叫做前滑。vh vvh1Shvv根据体积不变条件： vh h v hvhhvh因为 v v cos， hhD 1 cosh cosD 1coscos所以： Shh11cos

30、D coshh11 简述卡尔曼微分方程的假设条件，写出卡尔曼微分方程式（10 分）假设条件：轧件金属性质均匀，可宏观地看做均匀的连续介质，轧制时变形均匀，且无宽展；轧件在变形区内各横截面沿高度方向之水平速度相等； 轧制时轧件的纵向、横向和高向与主应力方向一致；轧辊和轧机为刚体。卡尔曼微分方程式：dpK dyt0dxy dxy12 板形的概念及其分类，影响板形的主要因素（10 分）板形的概念： 直观来说：指板材的翘曲程度实质：带钢内部残余应力的分布只要板带中存在残余应力，就称为板形不良。如果这个残余应力虽然存在，但不足以引起板带翘曲，则称为“潜在”的板形不良；如果这个应力足够大，足以引起板带失稳

31、而生产翘曲，则称为“表观”的板形不良。分类：一次、二次和三次板形影响因素： 辊系的弹性变形、轧辊的热变形、轧辊磨损、来料、金属横向流动、张力的影响13 论述 21 世纪轧制技术的发展趋势（10）答案略14 某钢厂热连轧机精轧机组目前仅为常规的4 辊轧机， 7 机架，现欲进行改造，增加板形和板凸度控制功能和宽度自由程序轧制功能，请考虑采用何种配置为宜，并说明理由（8 分）答案略东北大学2003 年攻读博士学位研究生轧制理论和实践试题共 1 页一 回答问题（以下各题，每题8 分，合计 40 分）11. 分析影响冷轧带钢板形的主要工艺和设备因素。12. 何谓自由程序轧制，实现自由程序轧制的要点是什么

32、？13. 分析晶粒尺寸和形状对钢材性能的影响，并简述其原因。14. 举例说明钢材的强化方式。15. 列举金属材料几种短流程生产工艺，并指出其特点。二 利用右图上做轧件的受力分析，并指出轧制过程的力学特点（15 分）三 论述信息技术的发展为轧制技术进步所带来的机遇和挑战。（20 分）四论述我国由钢铁生产大国向钢铁强国转变的几个关键问题。（25 分）东北大学2004 年春季攻读博士学位研究生轧制理论和实践 试题答案共 2 页一 回答问题 （以下各题，每题8 分）16. 说明影响热轧带钢板形的主要工艺和设备因素。答：轧件因素：来料的厚度和板凸度，轧件温度，轧件变形抗力；工艺因素：压下负荷分配，张力，

33、轧辊热凸度（包括热轧计划安排） ，轧辊磨损；设备因素：轧辊直径，轧辊凸度等。17. 何谓自由程序轧制，实现自由程序轧制的要点是什么？答：所谓自由程序轧制， 是在编制轧制计划时， 取消在轧制长度、 宽度、厚度、配辊方面对轧制规程制定的限制，可以依据订货随意安排轧制计划的一种技术。要点：轧钢横移，轧制润滑，高耐磨轧辊，高精度厚度设定和控制，高精度板形控制技术。18. 分析晶粒尺寸和形状对钢材性能的影响，并简述其原因。根据霍尔佩奇公式， 晶粒越细强度越高。 晶粒尺寸越均匀， 钢材性能的均匀性越好。饼型晶粒的冲压性能好， 有利于滑移系统启动的晶粒织构取向能提高钢板的深冲性能。19. 举例说明钢材的强化

34、方式。答：细晶强化，可以提高强度，保持塑性、韧性，例如超级钢通过晶粒细化使Q235 的晶粒尺寸达到 5 微米，屈服强度由235MPa 提高到 400MPa。相变强化，例如贝氏体钢利用相变强化，产生下贝氏体，使强度提高到700800MPa。固溶强化，通过Mn ，Si， P 等合金元素固溶到钢中，提高强度，例如IF 钢，利用 P 的固溶强化。位错强化，通过增加钢中的位错密度，提高强度。例如冷加工的硬化。5列举金属材料几种短流程生产工艺，并指出其特点。答 1）薄板坯连铸连轧，省去了粗轧工序，适于生产薄规格带钢2）铸轧带钢，将铸造和轧制融为一体，实现近终形生产3）半固态加工，适于铝合金等零件的一次加工

35、成形。二 利用右图上做轧件的受力分析，并指出轧制过程的力学特点。答：在图上正确画出正压力、摩擦力、中性角。正确论述咬入条件，前后滑区及中性角（由力平衡关系确定） 。三 分析信息技术的发展为轧制技术进步所带来的机遇和挑战。答：信息技术提供了良好的条件： 数据库等信息储存；数理统计、ANN 、FUZZY 、ES、 GA 等信息处理方法和手段；高速、大容量的通讯手段。信息技术可以发挥作用： 利用轧制过程中获得的信息， 进行轧制过程的控制（包括智能控制）、轧制过程的优化，轧制过程的诊断等，提高产品质量，降低成本，提高产量等。四 论述我国由钢铁生产大国向钢铁强国转变的几个关键问题。答：可从以下几个方面论

36、述：5） 依靠中国自己的技术力量推出先进实用的钢材生产技术6） 国产钢材关键品种质量达到国际先进水平7） 形成一支高水平的钢铁研究开发队伍，钢材生产领域的理论研究和技术开发走到国际前列8） 由钢铁生产技术和高附加值产品的输入国变成输出国2004 年板带轧制理论与实践试题1. 冷连轧动态轧制理论的基本方程和线性化方法 (15 分)2. 推导变断面张力微分方程（ 15 分）3. 分析机架间张力控制方式引起的轧制特性变化（ 15 分）4. 良好板形的力学条件和几何条件（ 15 分）5. 试分析影响板形板凸度的主要因素（ 15 分）6. 分析比较 HC 轧机和 CVC 轧机的优缺点（ 15 分）7.

37、论述 21 世纪轧制技术的发展趋势（ 10 分）东北大学2004 年春攻读博士学位研究生“材料加工工程综合课”试题1 名词解释（ 10 分）热加工；动态再结晶；塑性； 变形织构；脆性转变温度；2 简要回答下列问题（ 12 分）1）何谓变形抗力？它与抗拉强度、平均单位压力有何区别？2）为什么在计算热轧变形抗力时要考虑变形速度？3）何谓细晶强化？在轧钢生产时如何实现晶粒细化、 提高钢材强韧性能？4） 热加工道次间或热加工完成后会发生哪些软化过程？可采用何种方法来抑制这些软化？3 试比较动态再结晶与静态再结晶的区别（ 10 分）4 推导平辊轧制时的咬入条件（ 10 分）5 简述宽展的分类和宽展的组成

38、（ 10 分）6 什么叫前滑？ 推导 E. 芬克前滑公式（ 10 分）15简述卡尔曼微分方程的假设条件，写出卡尔曼微分方程式（10 分）16板形的概念及其分类，影响板形的主要因素（10 分）17论述 21 世纪轧制技术的发展趋势（ 10）18某钢厂热连轧机精轧机组目前仅为常规的4 辊轧机， 7 机架，现欲进行改造，增加板形和板凸度控制功能和宽度自由程序轧制功能，请考虑采用何种配置为宜，并说明理由（ 8 分）东北大学 2004 年秋季攻读博士学位研究生入学考试试题纸考试科目：“材料加工工程”综合课1 名词解释（ 20 分）变形织构；动态再结晶；兰脆；塑性；脆性转变温度；2 简要回答下列问题（ 1

39、5 分）1） 何谓变形抗力？它与抗拉强度、平均单位压力有何区别？2） 热加工道次间或热加工完成后会发生哪些软化过程？可采用何种方法来抑制这些软化？3）何谓细晶强化？在轧钢生产时如何实现晶粒细化、提高钢材强韧性能？3 试比较动态再结晶与静态再结晶的区别（ 15 分）4 推导平辊轧制时的咬入条件（ 10 分）5 简述宽展的分类和宽展的组成（ 10 分）6 什么叫前滑？ 推导 E. 芬克前滑公式（ 10 分）19 简述卡尔曼微分方程的假设条件，写出卡尔曼微分方程式（10 分）20 板形的概念及其分类，影响板形的主要因素（10 分）东北大学 2004 年秋季攻读博士学位研究生入学考试试题答案纸考试科目

40、：“材料加工工程”综合课1 名词解释（ 20 分）变形织构 ：多晶体塑性变形时，由原来取向杂乱排列的晶粒变成各晶粒取向大体趋于一致的过程叫做“择优取向” ，具有择优取向的晶体组织叫做“变形织构” 。动态再结晶 ：在外力作用下、处于变形过程中发生的再结晶现象叫做动态再结晶。兰脆：钢在 200350范围内的脆性称为兰脆。塑性：是指金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性地能力。其大小与其化学成分、组织结构等因素有关，同时也受外在变形条件地影响。脆性转变温度：多数金属材料在变形过程中，随着变形温度地改变都有一个从韧性断裂到脆性断裂的转变温度， 称此温度为脆性转变温度 （ Tc），在此温度以上是韧性断裂，在此温度以下是脆性断裂。2 简要回答下列问题（ 15 分）1） 是指金属自身抵抗塑性变形的力。金属的抗拉强度是金属的强度极限值，对于塑性不同的金属与合金，变形抗力与抗