轧制知识点

轧钢基础知识最小阻力定律内容1、物体在变形过程中，其质点有向各个方向移动的可能时，则物体内的各质点将沿着阻力最小的方向移动。

2、金属塑性变形时，若接触摩擦较大，其质点近似沿最法线方向流动，也叫最短法线定律。

3、金属塑性变形时，各部分质点均向耗功最小的方向流动，也叫最小功原理。

辊径对轧制带钢长度的影响在压下量相同的条件下，对于不同辊径的轧制，其变形区接触弧长度是不相同的，小辊径的接触弧较大辊径小，因此，在延伸方向上产生的摩擦阻力较小，根据最小阻力定律可知，金属质点向延伸方向流动的多，向宽度方向流动的少，故用小辊径轧出的轧件长度较长，而宽度较小。

为什么在轧制生产中，延伸总是大于宽展？首先，在轧制时，变形区长度一般总是小于轧件的宽度，根据最小阻力定律得，金属质点沿纵向流动的比沿横向流动的多，使延伸量大于宽展量；其次，由于轧辊为圆柱体，沿轧制方向是圆弧的，而横向为直线型的平面，必然产生有利于延伸变形的水平分力，它使纵向摩擦阻力减少，即增大延伸，所以，即使变形区长度与轧件宽度相等时，延伸与宽展的量也并不相等，延伸总是大于宽展。

弹—塑性变形共存定律内容物体在产生塑性变形之前必须先产生弹性变形，在塑性变形阶段也伴随着弹性变形的产生，总变形量为弹性变形和塑性变形之和。

由此：要求轧件具有最大程度的塑性变形，而轧辊则不允许有任何塑性变形。

要求选择弹性极限高，弹性模数大的轧辊,选择变形抗力小，塑性好的轧件。

由于弹塑性共存，轧件的轧后高度总比预先设计的尺寸要大，轧件轧制后的真正高度h 应等于轧制前事先调整好的辊缝高度h0，轧制时轧辊的弹性变形∆hn ，（轧机所有部件的弹性变形在辊缝上所增加的数值）和轧制后轧件的弹性变形∆hM之和，即：即h= h0+∆hn+∆hM轧件咬入条件：1、摩擦角大于咬入角时才能自然咬入2、咬入力和咬入阻力处于平衡状态3、摩擦角小于咬入角，不能自然咬入当轧件被轧辊咬入后开始逐渐填充辊缝，在此过程中，轧件前端与轧辊轴心连线间的夹角不断减小，表示轧辊对轧件的阻力与摩擦力的合力逐渐向轧制方向倾斜，有利于咬入。

当轧件完全充满辊缝时，合力作用点的位置也固定下来，开始稳定轧制阶段。

由此：凡是能增大摩擦角、减小咬入角的措施都能帮助咬入，有以下几个措施可以改善咬入。

1)增加轧辊直径D2)减小压下量生产中有以下几个措施：1）用钢锭的小头先送入轧辊或以带有楔形端的钢坯进行轧制。

优点：保证顺利的自然咬入和进行稳定轧制，并对产品质量亦无不良影响。

2)强迫咬入3)改变轧件或轧辊的表面状态，以提高摩擦角。

4)合理的调节轧制速度，轧制速度提高，摩擦系数降低。

5增加轧件与轧辊的接触面积或采用合适的孔型侧壁倾角（在孔型轧制情况下）。

宽展影响因素1、压下量增加，宽展量也增加。

原因是变形区长度增加，使得纵向塑性流动阻力增加，根据最小阻力定律，金属横向运动的趋势增加。

2、在总压下量一定的前题下，轧制道次愈多，宽展愈小。

3、随轧辊辊径的增加宽展增加，原因是变形区长度增加，纵向流动阻力增加，流动会向宽度方向少量转移4、摩擦系数增加，宽展增加。

原因是轧辊形状系数随摩擦系数增加而增加，使变形区内纵向阻力增加。

5、低温阶段，生成氧化铁皮，摩擦系数增加，宽展增加。

高温阶段，氧化铁皮溶化起润滑作用，摩擦系数减小，宽展减小。

6、轧制速度升高，摩擦系数减小，宽展减小。

7、轧辊表面粗糙，摩擦系数大，宽展大。

8、合金钢的宽展比碳素钢大。

9、钢轧辊比铸铁轧辊轧制时的宽展大。

10、冷轧采用前后张力时，随张力增大，宽展减小。

孔型轧制概念轧槽：型钢是在带有轧槽的轧辊上轧制出来的。

在一个轧辊上用来轧制轧件的工作部分，即轧制时轧辊与轧件相接触的部分。

孔型：由二个或二个以的轧槽，在通过其轧辊轴线的平面上所构成的孔洞。

孔型组成：辊缝、圆角、侧壁斜度常用延伸孔型系统：1、菱-方孔型系统2、椭圆-方孔型系统3、椭圆-立椭圆孔型系统4、椭圆-圆孔型系统带钢表面粗晶区的形成和轧制状态有关：1）轧制时，由于摩擦力的存在，在轧件和轧辊接触部位存在难变形区，当轧制时润滑条件不好时，容易在表面层产生粗晶区，可以通过开启机架间冷却水来改善润滑。

2）沿轧件高向上变形分布是不均匀的，表面层变形小。

压下量分配不合理时，使得轧件表面层变形量小，从而产生粗晶。

粗晶区的存在会降低带钢的延伸率，冷弯性能变差。

不均匀变形理论：1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的。

2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，尤其是毛化辊，不但有相对滑动，而且还有粘着，在粘着区轧件与轧辊之间无相对滑动。

3）变形不但发生在几何变形区内，也产生在几何变形区以外，其变形分布都是不均匀的，轧制变形区分为变形过渡区，前滑区，后滑区和粘着区。

4）在粘着区有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，且等于该处轧辊的水平速度。

摩擦机理:工具和工件的微观表面是由无数参差不齐的凸牙和凹坑构成。

当其接触时，凸牙与凹坑无规则地互相插入，在整个宏观相接范围（摩擦场）内，只有极少数相对孤立的点直接接触，真实接触率只占摩擦场面积的1％~10％。

在压力的作用下，接触面相对滑动时，这些相互嵌入的部分发生弹一塑性变形或切断，因而构成阻碍相互滑动的摩擦阻力。

摩擦在金属塑性成形过程中的作用极为重要。

它不仅影响加工载荷，咬入能力，而且直接影响工件变形形状、尺寸精度、表面质量和工具磨损，同时也间接影响工件内部的组织、性能分布。

影响摩擦的因素1、由于变形热或热加工件使接触表面温度上升，从而使接触表面层组织发生变化；2、接触表面上原子的相互作用，会使局部熔化和焊接；3、润滑时，润滑剂的粘度、膜厚及其化学性质的作用；4、塑性加工条件：变形压力、温度、速度、材质、表面状态。

摩擦的特点：1）是在高压力下产生的摩擦。

金属所受的单位压力，热变形时100－150MPa，冷变形时500－2500MPa，接触面上承受的单位压力愈高，润滑就愈困难。

2）塑性成形时，摩擦情况是不断变化的。

接触面上金属各点的位移情况也不同，有滑动的，有粘着的。

由于金属的变形而不断产生新的接触表面，工具在加工过程中不断受到磨损。

3）很多塑性成形是在高温下进行的，金属的组织和性能不断发生变化，表面状态也在变化。

钢的热轧：开轧1200℃至终轧900℃，奥氏体发生再结晶、晶粒长大。

摩擦对金属成形时的影响：1）改变金属所处的应力状态，使变形力增加，能耗增多。

例如，热轧薄板时可使载荷增加20％甚至１倍以上。

2）引起工件变形不均匀。

金属塑性成形时，因接触表面摩擦的作用而使金属质点流动受到阻碍，使工件各部分变形的发生，发展极不均匀。

3）金属的粘结。

外摩擦的一个严重后果，是促使表层金属质点或氧化物从变形工件上转移到轧辊表面，产生轧辊表面粘结金属的现象，这显著缩短轧辊使用寿命，损伤产品的表面质量。

4）轧辊磨损。

在产生轧辊磨损的三种原因即摩擦磨损、化学磨损和热磨损中，摩擦磨损是主要的。

板带轧制时，常使辊形和辊面受到破坏，而影响板形和板表面质量。

型钢轧制时，常使孔型局部磨损而影响型材形状尺寸精度。

摩擦分类1、干摩擦：在轧辊与轧件两洁净的表面之间，不存在其他物质。

这种摩擦方式在轧制过程中不可能出现，但在真空条件下，表面进行适当处理后，在实验室条件下，一定程度上可以再现这种干摩擦过程。

2、边界摩擦：在接触表面内，存在一层厚度为百分之一微米数量级的薄油膜。

其特性是可以承受高的载荷，同时对各层间剪切抵抗不大。

在边界润滑条件下，摩擦系数很小，就是因为各层之间剪切抗力很小。

3、液体摩擦：在轧件与轧辊之间存在较厚的润滑层（油膜），接触表面不再直接接触。

例如在高速冷轧润滑情况下，属此类润滑。

4、混合摩擦（半干摩擦和半液体摩擦）：半干摩擦是干摩擦与边界摩擦的混合，部分区域存在粘性介质薄膜，这是在润滑表面之间，润滑剂很少的情况下出现的。

半液体摩擦为液体摩擦与干摩擦或者与边界摩擦的混合。

在这种情况下，接触物体之间有一个润滑层，但没有把接触表面之间完全分隔开来。

在进行滑动时，在个别点上由于表面凹凸不平处相啮合，即出现了边界摩擦区或干摩擦区。

在工艺润滑的冷轧变形区中常出现。

冷轧时的摩擦系数影响因素1、咬入时1）轧件材质的影响：碳含量0.08～0.25%，锰含量0.27～0.65%范围内，化学成分对咬入摩擦系数无影响2）润滑条件的影响：当钢带进入轧辊时，使润滑膜的形成条件变差，润滑条件对咬入摩擦系数有一定影响。

3) 轧制速度的影响：随轧制速度的增加，咬入摩擦系数下降。

4）轧辊材质和表面粗糙度的影响：轧辊及润滑最大咬入角/(°) 咬入摩擦系数光滑研磨辊,矿物油 3-4 0.052-0.07铬钢辊,中等研磨,矿物油 6-7 0.105-0.12无润滑粗糙辊 >8 0.1502、稳定轧制时1）轧件温度的影响：轧件温度增加时摩擦系数增加。

2）轧辊表面粗糙度：摩擦系数μ随轧辊表面粗糙度增加而增大3）轧件化学成分：碳钢轧制采用润滑时，轧件化学成分对摩擦系数的影响可以忽略。

奥氏体不锈钢轧制时，由于存在轧辊粘结趋势，其摩擦系数通常比碳钢的增10～20％。

4）润滑剂粘度：通常油膜厚度随润滑剂粘度增加而增加，因此，摩擦力也随之下降。

5）轧制速度：在润滑条件下，油膜厚度与轧制速度成正比,因此当轧制速度增加时，摩擦系数下降。

6）道次压下量：道次压下量对摩擦系数的影响取决于轧件表面粗糙度以及加工硬化程度。

当钢带表面粗糙时，退火的和加工硬化的钢带的摩擦系数随压下量的增加而降低。

当轧制的钢带表面光滑时，退火钢带的摩擦系数随压下量的增加而增加，加工硬化钢带的摩擦系数保持不变。

轧制力轧制单位压力的概念：当金属在轧辊间变形时，在变形区内，沿轧辊与轧件接触面产生接触应力，通常将轧辊表面法向应力称为轧制单位压力，将切应力称为单位摩擦力。