轧钢理论--第一讲
轧钢培训讲稿
轧钢培训讲稿一、轧制原理1.冷轧变形轧制过程其实就是钢板发生塑性变形的过程。
在轧制过程中钢带和轧辊相互作用，钢带受轧辊作用产生塑性变形（当然也伴有微小的弹性变形），而轧辊受钢带的作用产生弹性变形。
钢带的塑性变形和轧辊的弹性变形是一个问题的两个方面。
在技术上要求钢带应尽可能产生大的塑性变形，轧辊应产生尽可能小的弹性变形，然而钢带塑性变形愈大，压力愈大，则轧辊的弹性变形愈大。
3、乳液皂化值是指皂化1克油品所需氢氧化钾的毫克数，单位为mgKOH/g。
它的高低代表轧制油的润滑性能的好坏，皂化值越高，轧制油的润滑性能好，但轧后退火板面清洗性也随之变差。
皂化值反映轧制油的润滑能力。
酸值：是表征油品中有机酸中含量多少的指标。
一般情况下，酸值越高，乳化液pH值越低。
PH值是指一定浓度的产品在指定水质中的酸碱度。
测试温度对其有一定的影响。
其是判断油品老化速度，以及氧化变质程度的一个重要指标。
ESI值是指乳化液的稳定性能。
在乳化液中，ESI越高，乳化液稳定越高，离水展着性相对变低。
颗粒度：乳化液中油滴的颗粒直径。
主要是对其润滑性和热稳定性产生影响。
一般而言，较大粒径有利于乳化液受热时油水两相分离，轧辊和轧件表面吸附油量增加，降低轧制变形区的摩擦系数。
然而，若颗粒度过大，容易造成乳化液不稳定，严重的会使乳化液油水分离影响乳化液的使用效果和使用周期。
正常新配置的乳化液平均粒径小于1цm,随着时间的增加，乳化液的粒径逐渐粗化长大，反映在轧制过程中可能出现咬入困难、钢带跑偏、打滑等情况。
为了解决乳化液的稳定性和润滑性能的矛盾，可在乳化液中加入分散剂。
各指标关系浓度提高，颗粒度会有所增加，但主要取决于温度和乳化液循环时间。
乳化液稳定性(ESI)主要与温度有关，温度提高，乳化液稳定性有所降低。
酸值等由于水解或酸洗挟带后会降低，导致ESI下降，电导率、氯离子和pH 变化会导致ESI升高或降低，与乳化液类型或污染来源有关。
灰分与铁含量、电导率及杂油含量相关，电导率和铁含量越高，灰分越高。
轧钢工艺基础理论培训讲义
轧钢⼯艺基础理论培训讲义轧钢基础理论培训讲义第⼀章钢材品种及其⽣产系统⼀、钢材的压⼒加⼯⽅法1、压⼒加⼯⽅法：就是⽤不同的⼯具，对⾦属施加压⼒，使之产⽣塑性变形，制成⼀定形状产品的加⼯⽅法。
除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。
2、轧钢：在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压⼒加⼯过程并希望得到需要的形状和改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能叫做轧钢。
⽬的：得到需要的形状（精确成形）、改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能。
3、热轧：⾦属在⾼于再结晶温度以上的轧制为热轧。
4、冷轧：⾦属在低于再结晶温度的轧制称为冷轧。
钢的再结晶温度⼀般在450~600℃⼆、轧钢成品的种类1、轧钢产品品种：是指轧制产品的钢种、形状、⽣产⽅法、⽤途和规格的总和。
轧制品种的多少是衡量轧钢⽣产技术⽔平的⼀个重要标志。
2、板管⽐：按照轧制产品的断⾯形状特征和⽤途，通常热轧钢材可以分为板材、管材和型材等种类。
在热轧钢材总量中板材和管材产量所占的百分⽐称为板管⽐。
⼯业发达国家的板管⽐以达到60%以上。
我国⽬前板管⽐已接近40%。
板管⽐的⼤⼩在⼀定程度上反映了⼀个国家的钢铁⼯业发展⽔平。
三、轧钢⽣产系统1、型钢⽣产系统：是单⼀化的轧钢⽣产系统。
基本轧机是⽅坯轧机、中⼩型轧机和各类成品型轧机。
2、钢板⽣产系统：是⽣产各类钢板、带钢的轧钢⽣产系统。
⼀般⽣产规模较⼤，年产量在300万t以上。
3、钢管⽣产系统：⽣产各类钢管的轧钢⽣产系统。
4、混合⽣产系统：⽣产型钢、板带钢和钢管或其中任何两类轧制产品的轧钢⽣产系统。
5、冶⾦⽣产过程的短流程冶⾦⽣产过程⼤体可以分为三个阶段。
第⼀阶段到20世纪40年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——平炉冶炼——铸锭——初轧开坯——成品轧制；第⼆阶段到20世纪50年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——转炉冶炼——连铸——各类成品轧机轧制；第三阶段到20世纪80年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：电炉（炉外精炼）——连铸——成品连轧。
轧制原理第一章第一讲
3) 稳定轧制阶段 轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，
。 故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)
a
(a)
(b)
(c)
图1 轧制过程三阶段示意
F0 1F1，F1 2 F2，F2 3 F3 ，Fn1 n Fn
而
n
F0 Fn 12 3 n
i
n p
i 1
有
p n
③ 压下率之间的关系
这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定
义，积累压下率为 道次压下率为
h0 hn h0
1
h0 h0
h1
2
h1 h2 h1
n
1.1.2 变形区基本参数计算
1. 压下,宽展及延伸变形
设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及 （断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形 参数可列为下表1-1
表1-1 各种变形参数的表示
压下
绝对变形 相对变形 变形系数 对数变形系数
h H h e1 h H H h
lnH h
2. 各参数之间的关系 ① 变形系数之间的关系：
根据体积不变条件，有 H B L h b l 1
h b l 1, 1 1, 也即 ln 1 ln ln 0
H BL
可见变形系数之间满足体积不变条件。
② 延伸系数之间的关系 这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者 之间的关系。根据定义，有
宽展 b b B e2 b B b B
lnb B
延伸 l l L e3 l L l L
第一节 轧钢基础知识
第一节轧钢基础知识一、轧制原理1.冷轧塑性变形基本参数冷连轧的主要工艺参数为轧制力和前滑，由于冷轧过程中存在下述特殊现象而使轧制力及前滑的计算公式复杂化。
（1）轧制过程中材料加工硬化现象严重，如果确定各种材料退火状态下的变形阻力以及随累计加工率而硬化的增加率将是精确确定轧制力的一个重要课题。
（2）在一定的工艺润滑下如何确定轧辊与轧件在变形区接触面上的摩擦力（摩擦系数）将是精确确定轧制力和前滑的另一个重要课题。
（3）冷轧过程前后张力较大，有关张力对轧制力及前滑的影响应给予足够重视。
（4）冷轧时变形区单位压力极高，轧辊将产生明显的弹性压扁，轧辊压扁一方面增加了轧辊与轧件的接触面积，同时又将使接触弧加长，加剧了外摩擦对轧制力的影响，并通过改变中性角而影响到前滑。
（5）轧件在出口处的弹性恢复，对于压下量不太大的道次将不容忽视，这亦将影响总的轧制力值。
所有这一切现象都将使冷连轧的轧制力和前滑公式复杂化。
1.1轧制变形区及其参数1.1.1基本参数变形区是轧件在轧制过程中直接与轧辊相接触而发生变形的那个区域，如图1-1所示。
其基本参数为：D为轧辊直径，mm;R为轧辊半径，mm;ho为轧制前轧件之高度(或称厚度)，mm；h1为轧制后轧件之高度（或称厚度），mm;h m为轧件的平均高度，h m=2h1)(ho,mm;△h 为压下量（或称绝对压下量），△h＝ho-h1,mm;bo为轧制前轧件的宽度，m;b1为轧制后轧件的宽度，m；△b=b1-bo为轧制前轧件之长度，m;L1为轧制后轧件之长度，m;a为咬入角（变形区所对应的轧辊中心角）；cosa=1-△h/D;r为中性角；AB为咬入弧或1触弧;Lc为咬入角（接触弧）水平投影的长度，Lc＝,㎜。
1.1.2 变形系数轧制时轧件塑性变形，使轧件尺寸在三个方向上都发生了变化，即：轧制之高度由ho减少到h1,比值h1/ho=η为轧件高度方向上的变形，η叫做压下系数。
图1-1 变形区基本参数轧件之宽度bo增加到b1，比值b1/bo=X为轧机宽度方向上的变形，X叫做宽度系数。
轧制变形理论第一至第五章
B1B3 1 2
h x1 2 R 1 2 2
x2 2R1 2
x1 R h
h l x1 x2 2 R 1 2 2 R1 2 2
临界面上金属流动 速度分布均匀，等 于轧辊水平速度
表面层流动速度大， 中心层流动速度小
流动速度 分布均匀 表面层流动速度小， 中心层流动速度大
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沿轧件断面高度方向上金属应力分布不均匀
“+”－拉应力；“-” －压应力； 1-后外端；2-入辊处；3-临界面；4-出辊处；5-前外端
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轧制变形区
I-易变形区；II-难变形区；III-自由变形区
21
变形不均匀性与变形区形状系数的关系 变形区形状参数： l / h
压缩变形完全深入到轧件内部，中心层变形比表面层 变形大 l / h <0.5～1.0时 ：轧件高度相对于接触弧长比较大， 外端对变形过程的影响更为突出，压缩变形不能深 入到轧件内部，只限于表面层附近，表面层变形比 中心层大。
l / h >0.5～1.0时 ：轧件高度相对于接触弧长不太大时，
2 l Rh x 2 x2
12
△1和△2的值可由弹性理论中关于两个圆柱体 压缩时的计算公式来确定。考虑轧件厚度与轧 辊直径相比非常小 ，忽略轧件弹性变形：
1 v 1 v12 l Rh 8 Rp 8 Rp E1 E1
2 1 2
ν1－轧辊的泊松系数
自然咬入
摩擦角大于咬入角时才能自然咬入 合力F的水平分力Fx与轧制方向相同
28
上轧辊对轧件作用力分解
轧钢原理第1
形后的尺寸和形状能够保留下来，金属无法恢复到原来
的形状或尺寸的变形称之为塑性变形。
第三节 应力状态及其图示
一、应力状态
金属压力加工过程中，金属内部产生复的应力状态。 研究变形体内的应力状态时，可在变形体内取出一无限小 的正六面体（可看成一点），这样就可以认为该六面体各 个面上的应力分布是均匀的。在主坐标系的条件下，作用
从宏观来看，使金属产生变形的外力去除后金属又恢
复到原来的形状或尺寸的变形称之为弹性变形。
二、塑性变形
当所施加的外力或功能够克服原子间的作用力时， 原子就会离原有的平衡位置而转移到另外一个平衡位置，
此时即使外力撤除，原子也不能恢复到原来的平衡位置，
这就是塑性变形。 从宏观来看，使金属产生变形的外力去除后金属变
第四节 变形图示和变形力学图示
1、变形图示
为了定性地说明变形区某一小部分或整个变形区的变 形情况，常常采用主变形状态图示（简称变形图示）。 所谓变形图示就是在小立方体素的面上用箭头表示三 个主变形是否存在（伸长时，箭头外指；缩短时，箭头向 里指），但不表示变形大小的图示。
由于受塑性变形时工件体积不变条件的限制，因此可
一、外力
第一节 力和应力
金属塑性加工是金属与合金在外力作用下产生塑性变 形的过程。变形过程中外力主要有作用力和约束反力。
1 、作用力：通常把塑性加工设备的可动工具部分对工件所作用的力 称为作用力或主动力。塑性加工时的作用力可以实测或用理论计算出 来。 2 、约束反力：工件在主动力作用下，其运动将受到工具所阻碍而产
要注意的是：约束反力与反作用力是不同的。约束反力
是作用在工件上的力，而反作用力是作用在工具上的力。
轧制情况比较特殊，轧制时轧件通常靠两个反向转动的 轧辊给它的摩擦力使其进入辊缝，而摩擦力的产生又必须
轧制理论基础
第一章轧制理论基础第一节轧制的基本概念1、轧制金属通过两个旋转方向相反的轧辊时，在轧辊压力作用下，使金属生产塑性变形。
从而改变其断面的形状和尺寸，这种工艺过程称为轧制，被轧制的金属称为轧件。
轧制按轧制时的温度不同，分为冷轧和热轧。
在金属再结晶温度以下进行轧制叫冷轧，在金属再结晶温度以上轧制叫热轧。
2、变形区以平辊轧制矩形轧件为例，轧辊直径为D，辊身长度为B，轧制前的轧件厚度为ho，轧制后的轧件厚度为h1，轧制前的轧件宽度为bo，轧制后的轧件宽度为b1，轧件的入口速度为v o ，轧件的出口速度为v1，如图2-1所示。
轧件开始与轧辊接触的平面AA’，称入口平面，轧件从轧辊离开的平面BB’，称出口平面。
入口平面AA’，出口平面BB’，轧辊与轧件的接触弧面AB和A’B’构成轧件在轧制时的变形区.轧件在变性区内发生塑性变形。
3、变形量轧件轧制前和轧制后的厚度之差称为绝对压下值，用△h表示△h =ho -h1：绝对压下量△h与轧前厚度的比值称为相对压下量，常用Y表示。
即：Y=△h/ho 相对压下量可用小数和百分数来表示。
轧件轧制后与轧制前的宽度之差称为绝对宽展量，用△b表示。
△b=b1-bo。
绝对压下量与绝对宽展量是经常使用的两个变形参数。
轧件轧制前的长度为1o ，轧制后的长度为11，轧制后与轧制前的轧件长度之差称为绝对延展量，用△1表示。
故有△1=11-1o。
轧前厚度与轧后厚度之比，称为压下系数，通常用η表示。
即η=ho /h1；轧后宽度与轧前宽度之比，称为侧压系数，通常用k 表示。
即 k=b 1/b 0； 轧后长度与轧前长度之比，称为延伸系数，通常用μ表示。
即μ=l 1/l 0。
4、咬入弧与咬入角轧辊与轧件接触部分的A ⌒B 和A ’⌒B ’弧称为咬入弧（又称接触弧）。
与咬入弧 A ⌒B 和A ’⌒B ’所对应的圆心角α称为咬入角。
由图2-1中的几何关系可知，△ABC ∽△EBA ，由此可得： AB 2=BE ⨯BC 式中 BE=2R BC=（h o -h 1）/2=△h/2所以咬入弧所对的弦长AB=hR ∆。
轧钢理论知识培训课件
轧钢理论知识培训课件轧钢理论知识培训课件在现代工业领域中，钢材是一种不可或缺的材料。
它的强度、耐用性和多功能性使其成为建筑、汽车、航空航天等行业的首选。
而轧钢是将钢坯通过连续轧制工艺加工成所需形状和尺寸的过程。
为了更好地理解和掌握轧钢的理论知识，下面将介绍一些关键概念和工艺步骤。
1. 钢材的组成和性能钢材主要由铁和碳组成，其中碳的含量决定了钢的硬度和强度。
除了碳，还有其他合金元素，如锰、硅、铬等，可以通过调整这些元素的含量来改变钢的性能。
例如，添加一定量的铬可以提高钢的耐腐蚀性能。
2. 钢坯的制备轧钢的第一步是制备钢坯。
钢坯通常是通过熔炼和连铸工艺得到的。
在熔炼过程中，将铁矿石和其他合金原料加热至高温，使其熔化成液态金属。
然后，将熔融金属倒入连铸机中，通过冷却和凝固形成长方形的钢坯。
3. 轧制工艺轧制是将钢坯加工成所需形状和尺寸的关键步骤。
轧制工艺通常包括粗轧、中轧和精轧三个阶段。
在粗轧阶段，钢坯首先通过一系列的辊道和辊轧机进行初步加工。
这个过程中，钢坯被逐渐压扁和拉长，形成一个较大的矩形截面。
然后，钢坯进入中轧阶段，在辊道和辊轧机的作用下，进一步减小截面尺寸，使其更接近所需的形状。
最后，钢坯进入精轧阶段，这是一个精细加工的过程。
在这个阶段，钢坯通过更多的辊道和辊轧机，经过多次的轧制和调整，达到最终的形状和尺寸。
这个过程中，需要控制好温度和轧制力度，以确保钢材的质量和性能。
4. 轧钢的参数和设备轧钢过程中的参数和设备对最终产品的质量和性能有着重要影响。
其中，轧制力度、轧制速度和轧制温度是关键参数。
轧制力度决定了钢材的厚度和硬度，轧制速度影响生产效率和产品质量，而轧制温度则影响钢材的晶粒结构和力学性能。
为了实现高效的轧制过程，需要使用各种设备。
辊道和辊轧机是最常见的设备，它们通过辊子的旋转和压力作用，将钢坯加工成所需形状。
此外，还有一些辅助设备，如冷却系统、加热炉和控制系统，用于控制温度和保证轧制过程的稳定性。
轧制理论
咬入之后，在金属逐渐充填变形区的过程中，径向力的合力作用点相应地
向轧件出口平面方向移动，而使合力作用方向逐渐向出口倾斜。因此而使得Tx逐 步增加，Nx相应减少。这样一来,摩擦力的水平分力就有了剩余，其值为Tx－Nx。 由于剩余摩擦力的出现，而使得轧件一旦被咬入，就能更顺利地使轧件充满变形
由置于出口和入口两侧的测厚仪，测出带钢厚度，反馈到高速的计算机系统，再去控制 一个“电--液压”系统来实现对带钢厚度的控制。
测厚仪简图
3.2.AGC系统控制方法
➢前 馈：把前面的测厚仪测得厚度与目标厚度相比。 ➢后 馈：把后面的测厚仪测得厚度与目标厚度相比，只有1pass时使用 。 ➢质量流：轧机出入口的秒流量相等的原理控制，左右测厚仪同时使用
轧辊把轧件拉入旋转方向相反的两个轧辊辊缝 之中叫轧件的咬入。轧辊能够顺利地将轧件咬入是 轧制的必要条件。 轧件与轧辊接触时，轧辊对轧件的作用力和摩擦 力如图所示。N和T分解成的水平分力为：
不能咬入 临界状态 可以咬入 设摩擦角为β，则摩擦系数:
图3 轧辊对轧件的作用力和摩擦力
可以推出：
3.2.轧制过程建立
延伸率是带钢长度变化率，其表示式为： 在忽略宽展时，延伸率μ与压下率ε有如下关系：
2.SPM的目的
➢消除退火带钢的屈服平台，改善力学性能，保证产品的成形加工性； ➢修正板形，改善平直度； ➢根据用户的使用要求，加工光面或麻面板，并改善表面质量。
中性面：在整个变形区中，存在一个前后滑的过渡面。轧件在该面上运动的速度与 该处轧辊线速度的水平分速度相等，这个平面就叫中性面。由出口平面到中性面称 前滑区，由入口平面到中性面称后滑区。
5.2前滑的计算式
如图，在中性面轧件运动的速度与轧辊水平分速度相等，即 中性面与出口截面的秒体积相等，并忽略宽展时，可得 上式，经整理得到 ：
轧钢工艺培训教学讲义轧钢基本知识.
第一章轧钢基本知识1.1 钢的分类1.1.1 金属和合金金属是广泛存在于自然界中的化学元素,是一种不透明的结晶材料,通常具有高强度和优良的导电性、导热性、延展性和反射性。
一般经铸造、压力加工、焊接等工序可制成各种形状的零件或钢材。
金属种类很多，可分为有色金属和黑色金属两大类。
合金是两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素按一定配比构成的。
合金改变了原来单一金属的物理及化学性质，但一般仍具有金属的一些通性，因此合金使用更为广泛。
1.1.2 钢和铁通常把含碳量在 2.0%以上的铁碳合金称为铁，它由铁、碳元素和较多的共生杂质组成。
钢是含碳量在0.04～2.3%之间的铁碳合金。
为了保证钢有一定的韧性和塑性，一般含碳量不超过 1.7%，也有个别钢种的含碳量大于2.0%。
钢的主要元素是铁、碳，通常还有硅、锰、硫、磷等元素，但碳元素含量比生铁少。
钢既有较高的强度，又有较好的韧性，可用压力加工方法制成各种产品。
钢的分类钢按含有合金元素的百分比可分为碳素钢和合金钢。
1 碳素结构钢的分类a）、按含碳量分为：低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（0.25%＜C≤0.6%）、高碳钢（C＞0.6%）。
b）、按品质分为：普通质量钢（S≤0.035%～0.050%；P≤0.035%～0.045%）、优质钢（S、P均≤0.035%）、高级优质钢（S、P均≤0.025%）。
c）、按用途分为：结构钢、工具钢。
d）、碳素结构钢按质量和用途分为：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢等。
2合金的分类合金钢是在碳钢基础上，为了提高钢的机械性能、物理和化学性能，改善钢的工艺性能，在冶炼时有目的地加入一些合金元素的钢。
合金钢种类繁多，为了便于管理、选用和比较研究，根据某些特性，从不同的角度出发，可以把它们分成若干具有共同特点的类别。
a）、按钢的化学成分分类①按钢中所含合金元素的种类可分为：锰钢、铬钢、硼钢、硅钢、硅锰钢、铬镍钢等。
②按钢中合金元素总含量可分为：低合金钢、中合金钢、高合金钢。
轧钢培训教材
第一章轧钢基础理论知识工业发展的证明，钢铁工业是整个工业发展的基础，钢铁生产状况往往是衡量一个国家工业水平高低的重要标志。
在钢的生产中，除少部分采用铸造及锻造等方法直接制成器件以外，其余约占90%以上钢都须经过轧制成材。
钢铁应用如此广泛，需求量如此之大是由于钢铁本身的性能和来源所决定的。
对于钢铁材料，人们可以用铁这一元素为基体，得到从低强度到高强度，从韧性到脆性的各种钢铁材料，以及具有优良的耐磨性能、耐热性能和耐腐蚀性能等各种优良性能的合金。
这是其他金属材料所没有的特征。
钢容易加工，可以轧制、锻造、挤压和冲压成型，还可以车削、焊接和铸造，并能够与热处理结合以得到不同性能的产品。
这些优点使钢铁产品具有难以被其他材料代替的重要位置。
随着我国改革开放、现代化事业发展，工业、农业、交通运输、国防和科学技术等部门都需要大量的钢材。
第一节钢材的种类和用途钢经压力加工成各种形状的材料叫钢材，如板材、带材、管材、棒材和线材等。
根据钢材断面形状特征，可分为型钢、板带钢、钢管和特殊型钢等四大类。
一、型钢型钢在钢材中品种最多。
每种形状的断面又有很多不同尺寸规格。
按其断面形状又可分为简单断面和复杂断面两大类。
如图1-1-1所示。
常见的有：a b图1-1-1 各种型钢横断面示意图a-简单断面；b-复杂断面1、简单断面型材方钢：其规格以其边长尺寸表示。
一般方钢边长为5~250mm。
圆钢：其规格以其直径尺寸表示。
一般圆钢直径为5~200mm。
其中直径为5~9mm的圆钢，成盘交货，故称盘条。
由于断面小、长度大，也称线材。
扁钢：其规格以其断面宽度与厚度之乘积表示。
宽度为12~200mm，厚度为,4~60mm。
角钢：有等边与不等边角钢之分，等边角钢每侧腿长20~250mm，相应称为No.2~ No.25角钢。
不等边角钢的两侧边长为25/16~250/160mm，相应称为No.2.5/1.6~ No.25/16不等边角钢。
此外，简单断面型钢中还有三角钢、六角钢及弓型钢等多种。
【材料课件】材料成型工程学(轧制理论)第一讲
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
3）理论与生产实践的结合日渐 紧密 ,现代塑性加工理论与材料 科学进展用于材料加工生产 ,材 料学理论、力学理论和实际加工 生产技术的界限逐渐消失 。
凹模
冲压设备
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
剪床
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
辊轧成形
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
几种辊轧图示
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
辊锻机
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
铸造成形
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具间变形。
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锻压
自由锻成形过程的流程
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自由锻原理
上砥铁 下砥铁
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
压力加工锻造设备欣赏
空气锤
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
自由锻作业进行曲
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
数控锻造的发展
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
大制造环境下的压力加工自动线
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万吨水压机
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
工作中的水压机
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
冲床
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
轧钢基础知识
轧钢基础知识第一章：钢材品种及其生产系统1钢材有那些加工方法？在钢材工业生产中，绝大多数钢材是经过压力加工制成的。
所谓压力加工就是用不同的工具，对金属施加压力，使之产生塑性变形，制成一定形状的加工方法。
压力加工方法很多，除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。
2什么叫轧钢？怎么分类？在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压力加工过程叫轧钢。
轧钢的目的与其它压力加工一样，一方面是为了得到需要的形状例如钢板、钢管、带钢、线材以及各种型钢等；另一方面是为了改善钢的内部质量，提高钢的力学性能。
轧钢方法按轧制温度不同可分为热轧和冷轧；按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为纵轧、横轧和斜轧；按轧制产品的成型特点还可分为一般轧制和特殊轧制。
周期轧制、旋压轧制、弯曲成型等都属于特殊轧制方法。
3什么叫热轧？什么叫冷轧？钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般情况下都需要加热到1100-1250C进行轧制，这种轧制工艺叫热轧。
大部分钢材热轧方法生产。
但是因为在高温下钢的表面生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙，尺寸波动大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧半成品或成品为原料再用冷轧方法生产。
在常温下的轧制一般理解为冷轧，然而，从金属学观点看，热轧与冷轧的界限应以金属的再结晶温度来区分，即低于再结晶温度的轧制为冷轧；高于再结晶温度的轧制为热轧。
钢的再结晶温度一般为450-600C。
4有那些轧钢生产系统？在钢铁联合企业中，为生产特定钢材和达到一定生产规模而建立起来的相互之间有一定联系的多套轧机的组合谓之轧钢生产系统。
按照轧制产品的种类，轧钢生产系统可分为型钢生产系统、钢管生产系统、钢板生产系统以及由它们组成的混合生产系统。
此外还有合金钢生产系统。
按照生产规模的大小，轧钢生产系统有年产100万吨以上的为大型生产系统10-100万吨之间的中型生产系统和年产10万吨以下的小型生产系统。
5型钢生产系统的特点是什么？生产各种型钢产品的轧钢生产系统叫型钢生产系统，一般型钢生产系统的年产量都不超过300万吨，但由于许多国家的型钢在热轧钢材总量中占有较大的比例（一般占30-35%，有的占50%），故这是常见的一种单一化的轧钢生产系统。
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应力分量图示及分析
确定点的应力状态，只要研究主坐标系下主应力的大小 和方向就可以了。
图1-2 平行于坐标面上应力示意图
2 主应力状态图示
是由用来描述所研究的变形金属某一点(或某部分)在三 个互相垂直的主轴方向上主应力的有无及方向的定性 图示。
压力加工中，将长、宽、高近似认为与主轴方向一致， 与长、宽、高垂直的截面看成主平面。存在9种应力 状态图示(如图9-8)。
金属塑性变形理论
2009年5月
第一讲 塑性变形的力学基础
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5
力与变形 应力状态及其图示 变形图示与变形力学图示 变形量的表示方法 外摩擦
§1.1 力与变形
1 外力
施加在变形体(工件)上的外部载荷。
外力
作用力 约束反力
正压力
摩擦力
▪ 作用力：压力加工时设备的可动部分对工件所 施加的力，又叫主动力。
热加工：在大于回复、再结晶温度进行的压力加工。热 轧一般在单项奥氏体区进行。
冷加工： 热轧优缺点： 优点：1、能消除铸造金属中的某些缺陷，提高金属的致
密性及力学性能。 2、因变形金属塑性好，变形抗力小，有利于增大变形量，
提高生产率。 3、降低设备造价，节约电力消耗。 缺点：1、产生氧化铁皮，影响表面质量且增加金属消耗。
P
A0 A
➢ 应力是某点A的坐标的函数，即受力体内不同点的应力不同。
➢ 应力集中：物体有缺陷部位的应力远远高于正常部位的应力。
3 变形
弹性变形 变形
塑性变形 弹性变形：微观上是指在外力作用下，金属原子由稳定状态变为
不稳定状态，原子位置发生偏移，间距发生变化，但外力去除， 原子仍可回到原来的平衡位置，使变形消失。宏观上是指变形金 属在外力作用下发生变形，但外力去除后，变形消失，金属恢复 原状。 实质是指当所施加的外力不足以克服原子间的结合力(弹性极限， 势垒)所产生的能完全恢复原有形状的变形。 塑性变形：是指变形金属在外力作用下发生变形，但外力去除后， 变形不能消失，金属不能恢复原状。金属发生塑性变形必然引起 金属晶体组织结构的破坏，使晶格发生歪扭和紊乱，晶粒形状改 变和晶粒破碎等。 实质是指当所施加的外力超过原子间的结合力(弹性极限，势垒) 而使原子由一种平衡位置移动到另一种平衡位置所产生的不能恢 复原状的变形。 弹塑性共存定律：
➢ 摩擦定律(库仑定律)
3 影响摩擦系数的因素
1)工具的表 面状态
2)金属的表面状态 3)金属和工具的化学成分 4)接触面上单位压力 5)变形温度 6)变形速度 7)润滑剂
4 摩擦系数的计算
1)热轧时的摩擦系数 艾克隆德公式：f=K1K2K3(1.05-0.0005t)
2)冷轧时的摩擦系数
补充概念
约束反力：压力加工时，工具限制工件整体移 动或其质点流动的力。
1)正压力：沿接触面的法线方向阻碍金属整体移 动或金属质点流动的力。其方向垂直指向工件 的接触面。
2)摩擦力：沿接触面的切线方向阻碍金属流动的 剪切力。其方向与金属质点流动方向或变形趋 势相反。
2 内力与应力
内力是在物体内产生的抵抗变形的力。
§1.4 变形量的表示方法
1 绝对变形量(公式9-4)(不能正确反映变形程度) ——指变形前后变形体在主轴(主应力)方向上
尺寸的变化量 2 相对变形量(公式9-5)(近似主变形0
——指绝对变形量与原始尺寸的比值，常称为形 变率 真实变形量(公式9-7)(表示某一瞬间的真实变形程度)
——即变形前后尺寸比值的自然对数 3 变形系数(公式9-8)
T1最有利于提高金属的强度和塑性。
9种主应力状态图示
§1.3变形图示变形力学图示
1 主变形及点的变形状态可以用三个主 变形表示。
变形图示是用来表示三个主变 形是否存在及其变形方式的图 示。主变形图只可能有三种形 式(如图9-10)
2 主变形的方向
D1变形图示： D2变形图示： D3变形图示：最有利于发挥金属的塑性。
3 变形力学图示
➢ 主应力、主应变图 示：
主 应 力 —9 种 ； 主应变—3种
[ 但 只 有 23 种 可 能 的 应力应变组合（塑 性变形力学图）， 为什么？]
➢ 由三个主应力的大 小和符号可确定相 应的变形图示。 (例题)
——即变形前后尺寸比值 4 总延伸系数、部分延伸系数和平均延伸系数
§1.5 外摩擦
➢ 外摩擦： 1 外摩擦的特点
1)摩擦面上的单位压力很大 2)接触表面不断更新和扩大 3)摩擦对之间的差异很大 4)接触表面温度高且变化巨烈 5)变形金属表面组织是变化的
2 摩擦定律
➢ 外摩擦的分类 A 干摩擦： B 液体润滑摩擦： C 边界摩擦：
§1.2 应力状态及其图示
1 一般概念
➢ 一点的应力状态：是指通过变形体内某点的单元体所有截 上的应力的有无、大小、方向等情况。一点的受力情况。
➢ 一点的应力状态的描述： 数值表达，图示表达， 张量表达等。
➢ 主平面及主应力 只存在法向应力，切向应力为零的平面叫主平面。 作用在主平面上的应力(法向应力)称为主应力。
2、产品尺寸不够精确。3、力学性能不如冷加工。 冷轧优缺点：优点：表面质量好，尺寸精确，力学性能
好，能生产薄而小的产品。缺点：轧制压力大，要求 设备强度和精度高，电机功率大。
平衡外力作用而产生的内力(基本应力)
内力的种类
维护自身的平衡而产生的内力(附加应力)
➢ 内力常用应力来表示。应力是内力的强度，即单位面积上作用的 内力。(理解见公式 )
➢ 内力和应力均为矢量
➢ 应力的单位：1Pa=1N/m2 =1.0197kgf/mm2 1MPa=106 N/m2= 1N/mm2
lim S