轧机工艺

名称 极限强度 抗拉强度 屈服强度
符号 单 位
_
MPa
N/㎜2
解释
材料抵抗外力破坏作用的最大能力，及材料在断裂前 能承受的最大载荷除以横截面积得到的应力。
σb MPa
外力为拉力时的极限强度
N /㎜2
σs MPa
材料（试样）在受外力作用下，载荷增大到某一数值
N /㎜2 时，试样发生连续伸长的现象，叫屈服现象。这时材
如果残余内应力足够大，引起带钢的翘曲，称为“表观 的”板形不良
z
W(x,y)
b)
y Rw
o B
w Lw x
横截面轮廓－－凸度
横截面轮廓的主要指标有凸度（Crown）、边部减薄（Edge Drop）和楔
形（Wedge）。
凸度
凸度Ch是反映带钢横截面外形最主要的指标，是指带钢中部标志点厚度 hc 与两侧标志点 he0和 hed 平均厚度之差：
横截面轮廓－－边部减薄
原因：
➢ 轧制压力引起轧辊压扁变形的分布 特征
➢ 边部金属和内部金属的流动规律显 著不同
影响因素：
➢ 影响轧制力的因素－－压下量，轧 件材质等
➢ 辊径－－工作辊辊径越小，边部减 薄越小
解决方法：
➢ 选用有锥度的工作辊 ➢ 工作辊横移
横截面轮廓－－楔形
楔形 Wh是指带钢操作侧与传动侧边部标志点厚度之 差：
y

y
Kx
其中： y－ 稳定轧制阶段的咬入角
y － 稳定轧制阶段的摩擦角
Kx － 合力作用点系数
又由于一般稳定轧制阶段，Kx 2 故稳定轧制阶段的最大允许咬入角比开始咬入时的最大允许咬 入角大，同样稳定轧制阶段的最大允许压下量也比咬入时的最 大允许压下量大。
改善咬入条件的途径
凡是能够提高 角或降低 角的一切因素都有利于咬入： 1. 降低 角 h
料抵抗外力的能力叫做屈服强度。
σ0.2 MPa
一般把引起试样标距部分发生一定残余伸长量的载荷
N /㎜2 规定为试样的屈服载荷。若标距内的残余伸长量为拉
伸试样原标距长度的0.2%，此时的屈服强度常用σ0.2 表示
机械性能和工艺性能
名称 符号 单位
解
释
塑性
_
延伸率 δ %
断面收缩 ψ % 率
塑性是金属材料受力后发生永久变形而不破坏的 能力。金属塑性变形能力的高低用两种指标来表 示，即延伸率和断面收缩率。
板形的自动控制系统
板形控制系统的执行机构
板形控制系统的执行机构
1 轧辊倾斜
2 弯辊 A 力作用在辊颈上 B力作用在辊身上
3 轧辊横移 A中间辊横移 B CVC辊横移
4 影响辊型 A通过冷却水 B 通过内压
机械性能和工艺性能
机械性能是指钢材受外力作用时反映出来的各种指标，包括抗拉强度、屈服 强度、延伸率、断面收缩率、和冲击韧性等。
交叉角度
0度
带钢凸度 正凸度
Ch hc (he0 hed ) / 2
he0
hed hc
标志点位置一般取为25mm或是40mm
横截面轮廓－－凸度
➢ 比例凸度
比例凸度
C
是指带钢凸度与厚度之比
P
CP Ch / hc 100 %
➢ 获得良好板形的条件：
h H e0 e0
hed hc H ed H c
比例凸度恒定（凸度成比例） －－板凸度一定原则 CP (轧前) CH HC CP (轧后) Ch hc
冷弯性能
材料承受弯曲变形能力的指标，它间接反映钢材的塑性，常 用于板带材试验。通常，试样宽度等于厚度的2倍，弯曲 直径为厚度的1～5倍，当弯到180°时，检查试样弯曲处 情况。如果没有裂纹或分层缺陷，即为冷弯性能合格。
冲击性能
在冲压变形的过程中金属材料不发生裂纹等缺陷的变形极限。 常用材料的宽厚塑性变形比R的大小来表示材料的冲击能 力。
冷轧机简介－6H3C轧机、PC (Pair Crossed)轧机 6H-3C轧机：达涅利开发，中间辊交叉，工作辊横移 PC 轧机：三菱开发，对辊交叉
中间辊交叉 • 轴向力大 • 不均匀磨损
对辊交叉： • 调解范围大 • 有轴向力 • 需在线磨辊 • 机构复杂
ＰＣ轧机的工作原理
轧辊交叉移动改变带钢凸度
材料受拉力作用而断裂时，伸长的长度与原有长 度的百分比。
材料受拉力作用断裂时，断面缩小的面积与原来 断面积的百分比。
机械性能和工艺性能
工艺性能试验的目的是检验板带钢具有的再加工性能，工艺性 能包括弯曲、冲压、焊接性能等。
名称
解释
焊接性能 在给定的工艺条件和焊接结构方案下，用焊接方法可以获得 预期质量要求的、优良的焊接部分。

hபைடு நூலகம்
v
vh
v
v

100%
2. 后滑: vH v cos
后滑值：
SH

v cos vH v cos
100%
中性面
v cos
vH v
v

v cos
v vh
3. 中性面：
vh v v v cos v cos vH
后滑区 前滑区
❖ CVC轧机的主要优点:
❖ 凸度调节范围大。调整CVC辊型参数可直接改变调 节区域和调节幅度；
❖ 辊间接触压力变化不大，但压力分布有些变化。平 均接触压力与普通四辊相同；
❖ 可以动态调整。CVC辊的抽动可以在轧制过程中进 行，参与板形闭环控制；
❖ 板形控制能力较强，CVC辊的抽动与弯辊力的配合， 可以有效纠正板形缺陷。
最长纵条视为一正弦波，以翘曲波形表示板形，称为翘曲度。
翘曲度通常以百分比表示。
λ RV 100% LV
两种表示法之间的关系
I

ΔLV LV
105


πRV 2LV
2
105

5π 2 2
λ2
两种度量之间的关系
(πλ)2/4＝ε
(πλ)2/4＝10－5 I 单位
例如，λ＝1％，对应7.85 I 单位
实现咬入的条件
咬入力Tx和阻力Nx之间的关系有以下三种：
Tx Nx
不能实现自然咬入
Tx Nx
平衡状态
Tx Nx
可以实现自然咬入
由于: Nx N sin
Tx Nf cos
f tan
其中： 咬入角； 摩擦角
故咬入条件： －－－极限咬入条件
稳定轧制条件
稳定轧制阶段咬入条件
影响平坦度和板凸度的因素
冷轧带钢的板形缺陷
板形缺陷类型
带钢的应力分布
承载辊缝
+ 轧件残力应力
0 理论分布
- +
板形仪显示 0 应力分布
-
生成浪形
单侧边浪
双侧边浪
中浪
四分之一浪 边中复合浪
带钢的应力分布
➢ 带钢的张力分布可以回归为多项式形式：
σ（x) = A0+A1x+A2x2+A4x4+… 式中σ（x）-带钢横向张力分布；
影响前滑的一些因素
➢ 压下率： 前滑随压下率的增加而增加 ➢ 轧件厚度：轧辊直径和中性角保持不变，轧件出口厚度越
小，前滑越大
德里斯顿公式： S 2 R
h ➢ 轧辊直径：前滑值随辊径的增加而增加 ➢ 摩擦系数： 摩擦系数越大，前滑越大 ➢ 张力： 前张力增加，前滑区增加，后张力增加，后滑
区增加
❖ 冷轧产品的要求
（1）尺寸精度要求高。 （2）板形要好。 （3）表面质量要好。 （4）性能要好
冷轧机的简介
－HC (High Crown)轧机
• HC轧机的基本原理
用可轴向移动的中间辊来适应轧件宽度变化，消除有害接触区，
实现横刚度无限大（板凸度不受轧制力影响）
冷轧机的简介－HC轧机
冷轧机的简介－HC轧机
R
增加轧辊直径和减小压下量 实际生产中可以采用：小头轧制和强迫咬入
2. 提高 角
改变轧辊或轧件的表面状态，提高摩擦角 合理调整轧制速度，低速咬入
轧制过程的纵变形
－前滑(forward slip)和后滑(backward slip)
由于压下的金属向轧辊入口和
出口两个方向流动，导致：
1.
前滑：vh
前滑值：S
HC轧机的发展－UC (Universal Crown)轧机
冷轧机简介－CVC轧机(Continuously Variable Crown )
❖ 1 工作辊弯辊 ❖ 2 HS ❖ 3 中间辊弯辊 ❖ 4 中间辊横移 ❖ 5 液压压下 ❖ 6 精细冷却
冷轧机简介－－CVC轧机
冷轧机简介－－CVC轧机
冷轧机的简介－HC轧机
HC轧机与普通的四辊轧机相比：
➢ 采用六辊结构，工作辊径小－－接触弧长度小，轧制力小，轧辊的弹性 压扁小
➢ 采用了工作辊、中间辊弯辊装置－－更好的控制板形 ➢ 采用了中间辊横向移动装置－－消除轧制过程中，工作辊的有害挠度
HC轧机的优点：
➢ 板形控制能力强 ➢ 控制带钢边部减薄的能力强 ➢ 压下量大，节能效果明显 ➢ 可以使用平辊轧制 ➢ 消除了有害接触区
轧制工艺
rolling process
主要内容
➢ 轧制的基本概念（咬入，前后滑，板形） ➢ 轧机及轧制生产技术的发展 ➢ 板带材高精度轧制和板形控制 ➢ 板带材轧制制度的确定 ➢ 首钢冷轧具体工艺流程及主要工艺参数 ➢ 板形缺陷
轧制的基本概念
α
A
C
B
H
h
B1 A1
轧制的基本概念
概念
轧制 轧制变形区 咬入角 接触弧长度 绝对变形量 相对变形量 变形系数
A0 -带钢横向张力分布平均值； A1 -带钢横向张力分布的线性不对称分量； A2 -带钢横向张力分布的二次对称分量； A4 -带钢横向张力分布的四次对称分量。
➢ 有时用车比雪夫正交多项式表示：
σ（x) = C0+C1x+C2（2x2-1）+C4（8x4-8 x2+1）
式中C0 -带钢横向张力分布平均值； C1 -带钢横向张力分布的线性车比雪夫系数； C2 -带钢横向张力分布的二次车比雪夫系数； C4 -带钢横向张力分布的四次车比雪夫系数。
定义
靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间 轧件承受轧辊作用发生变形的部分
h
轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角＝ R 轧件与轧辊相接触圆弧的水平投影长度＝ h R
轧制前、后轧件绝对尺寸之差 ：h H h
轧制前、后轧件尺寸的相对变化 ＝ H h 100% 轧制前、后轧件尺寸的比值 ： HH
RV
LV
L L
平坦度的表示方法－相对长度差表示法
平坦度的表示方法有很多，如波形法、相对长度差法、 残余应力法、矢量法等。
RV
LV
L L
相对长度差表示法： I L 105
L
平坦度的表示方法－波形表示法
Lv
Lv
Rv
Rv
带钢
LV LV
RV
平台
LV
翘曲的带钢切取一块置于平台上，如将最短纵条视为一直线，
Wh he0 hed
he0
hed hc
平坦度
➢ 带钢平坦度是指带钢中部纤维长度与边部纤维长度的相对延 伸差。带钢产生平坦度缺陷的内在原因是带钢沿宽度方向各 纤维的延伸存在差异，导致这种纤维延伸差异产生的根本原 因，是由于轧制过程中带钢通过轧机辊缝时，沿宽度方向各 点的压下率不均所致。当这种纤维的不均匀延伸积累到一定 程度，超过了某一值，就会产生表观可见的浪形。
连续轧制中的连轧常数
F1V1
F2V2
F3V3
F4V4
F1V1 F2V2 ...... FnVn C
C :连轧常数
轧制成品
概念
定义
板形（shape） 板带材的平坦度(flatness)和横截面轮廓(profile)。
理想板形
内应力沿带钢宽度方向上均匀分布。
潜在板形 表观板形
如果残余内应力虽然存在，但不足以引起带钢翘曲，称 为“潜在的”板形不良.
冷轧产品的分类和技术要求
❖ 板带材按规格一般可分为：
中厚板－－ 4mm以上（4～20mm为中板，20～60mm为厚板，60mm以上者为 特厚板），
薄板 －－ 4～0.2mm 箔材 －－ 0.2mm以下
❖ 冷轧产品通常分为：
CQ（一般用）、DQ（冲压用）、DDQ（深冲用）、EDDQ（特深冲用）、 SEDDQ（超深冲用）等。
冷轧机简介
每台板带轧机的承载辊缝都具备“柔”、“刚”两 种特 性。“柔性”指的是承载辊缝的调节范围，对应于辊 缝 凸度调节域指标，它是轧机各板形控制手段共同作用 所能形成的辊缝二次凸度和四次凸度的最大调节范 围。而“刚性”指的是承载辊缝形状对应于轧制压力 变 化的稳定性，对应于辊缝横向刚度指标。因此板带轧 机的控制性能可以通过这两方面指标来评价。CVC轧
h
咬入(nip)与稳定轧制
α
Nx A Tx
H
N Ny T
Ty
B
咬入与稳定轧制
概念
定义
咬入
依靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力，轧辊将轧件拖入轧辊之 间的现象称为咬入。为使轧件进入轧辊之间实现塑性变形，轧 辊对轧件必须有与轧制方向相同的水平作用力。
稳定轧制 当轧件被轧辊咬入后开始逐渐充填辊缝，在轧件充填辊缝的过 程中，轧件前端与上下轧辊轴心连线间的夹角α不断减小。当轧 件完全充填辊缝时，α＝0，开始稳定轧制阶段。