轧制理论与工艺

1 轧制过程基本概念
1.0 基本概念 1.1 变形区主要参数 1.2 金属在变形区内的流动规律
1.0 基本概念
轧制过程：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，并使之受到压缩产生塑性变 形的过程。
轧制过程的作用：
外部：使轧件获得一定的形状和尺寸； 内部：使组织和性能得到一定程度的改善。
形。此变形可能很大，尤其在冷轧薄板时更为显著。 轧辊弹性压扁的结果使接触弧长度增加。
轧件的弹性压扁
轧件在轧辊间产生塑性变形时，也伴随产生弹性压缩变形， 称为轧件的弹性压扁。
此变形在轧件出辊后即开始恢复，这也会增大接触弧长度。
在热轧薄板和冷轧板过程中，必须考虑轧辊和轧件的 弹性压缩变形对接触弧长度的影响。
(2)两轧辊直径不相等时接触弧长度 设两个轧辊的接触孤长度相等，则：
l 2R1h1 2R2h2 h h1 h2
l 2R1R2 h R1 R2
1.1.1.2 接触弧长度(l)
(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度 轧辊的弹性压扁
轧辊的弹性压缩变形称为轧辊的弹性压扁。 由于轧件与轧辊间的压力作用，轧辊会产生局部弹性压缩变
金属塑性加工学-轧制理论与工艺
赵鸿金 教授 材料科学与工程学院
2012年9月
目录
绪论 第一篇 轧制理论 第二篇 轧制工艺基础 第三篇 型材和棒线材生产 第四篇 板、带材生产 第五篇 管材生产工艺和理论
第一 篇 轧制理论
1 轧制过程基本概念 2 实现轧制过程的条件 3 轧制过程中的横变形—宽展 4 轧制过程中的纵变形—前滑和后滑 5 轧制压力及力矩的计算 6 不对称轧制理论
西齐柯克公式：
l'
Rh


8
1


2 1
E1
2
Rp


8
1


2 1
E1
Rp
1.1.2 轧制变形的表示方法
1.1.2.1 用绝对变形量表示 1.1.2.2 用相对变形量表示 1.1.2.3 用变形系数表示 1.1.2.4 用真应变表示
1.1.2.1 用绝对变形量表示
轧制变形区的主要参数：
咬入角 接触弧长度
1.1.1.1 咬入角(α)
咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。
压下量与轧辊直径及咬入角之间存在如下的关系：
h 2 R R cos D 1 cos
cos 1 h sin 1 h
D
22R
l' x1 x 0
R2
R DB3
2

R2
R B1B3
2

2RDB3
2R B1B3

2
R

h 2

1


2


2R 1 2
Rh 2R 1 2
2R 1 2
Rh x02 x 0
两轧辊直径相等时； 两轧辊直径不等时； 轧辊和轧件产生弹性压缩时。
1.1.1.2 接触弧长度(l)
(1)两轧辊直径相等时的接触弧长度
l2

R2


R

h 2
2

h2 l Rh
4 h2 Rh
4
l Rh
所求的接触弧长度实际上是该弧弦的长度。
1.1.1.2 接触弧长度(l)
为了了解和控制轧制过程，须对轧制过程形成的变 形区及变形区内的金属流动规律有一概括了解。
1.1 变形区主要参数
1.1.0 简单轧制过程 1.1.1 轧制变形区及其主要参数 1.1.2 轧制变形的表示方法
1.1.0 简单轧制过程
简单轧制过程：是指：
1)上下轧辊直径相等，转速相同，且均为主动辊； 2)轧制过程对两个轧辊完全对称； 3)轧辊为刚性； 4)轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用； 5)轧件在入辊处和出辊处速度均匀； 6)轧件的机械性质均匀
绝对变形量：用轧制前、后轧件绝对尺寸之差表示 的变形量。
绝对压下量：为轧制前后轧件厚度H、h之差，即：
h H h
绝对宽展量：为轧制前后轧件宽度B、b之差，即：
b b B
绝对延伸量：为轧制前后轧件长度L、l之差，即：
0 sin 22
h R
1.1.1.1 咬入角(α)
Δh，D和α三者关系计算图：
已知Δh，D和α三个参数中的任意两个，便可用计 算图很快地求出第三个参数。
1.1.1.1 咬入角(α)
变形区内任一断面高度hx求法：
hx hx h D 1 cosx h
x 0
2R 1

2


8R
p

1


2 1
E1
1 22 E2

1

2q
1


2 1
E1
2

2q
1


2 2
E2
q 2x0 p
1.1.1.2 接触弧长度(l)
(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度 金属的弹性压缩变形很小时，Δ2可忽略不计，则得
1.1.1.2 接触弧长度(l)
(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度
设轧辊与轧件的弹性压 缩量分别为Δ1和Δ2，为
使轧件获得Δh的压下量，
必须把每个轧辊再压下 Δ1+Δ2，此时轧件与轧 辊的接触线为A2B2C曲 线。

1.1.1.2 接触弧长度(l)
(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度 此时接触弧长度为：
的轧制过程。
研究简单轧制过程可以搞清楚轧制过程的共性问题。 由于生产实践中所使用的轧机结构形式多样，理想
的简单轧制过程很难找到。
1.1.1 轧制变形区及其主要参数
轧制变形区：轧件承受轧辊作用而发生变形的部分， 即实际变形区。
几何变形区：从轧件入辊的垂直平面到轧件出辊的 垂直平面所围成的区域。
Or
hx H h hx H D 1 cos D 1 cosx H D cosx cos
1.1.1.2 接触弧长度(l)
接触弧长度：轧件与轧辊相接触的圆弧的水平投影 长度，也叫咬入弧长度、变形区长度。
接触弧长度随轧制条件不同而异：