金属的轧制
(轧制理论)轧制原理PPT
❖ 氧化铁皮在咬入时端部与轧辊冲击易脱落,露出金属表面使 摩擦系数增大,而其他部分摩擦系数较低.
二者作用的结果使 kx项数值较小
αy =kx*α=(1.5—1.7)α 实际生产中端部咬入出现打滑现象不能建立稳定轧制
Δh/2
式中 R ---- 轧辊半径。
h R RCos
2
h D(1 COS )
cos 1 h D
sin ＝1 h
2 2R
sin
22
h
R
上式在 100 150 适用
α
A B
D C
Δb/2
变形区任意断面高度hx
hx hx h D(1 co形的表示方法
❖ 变形程度的意义
矩形件变形前后的尺寸
1)轧制时绝对变形量（压下，延伸，宽展）表示
❖ 绝对压下量：Δh＝H－h ❖ 绝对延伸量：Δl＝l －L ❖ 绝对宽展量：Δb＝b －B
❖ 式中 h ，H —— 轧件轧后、轧前高度； l，L—— 轧件轧后、轧前长度；
b，B—— 轧件轧后、轧前宽度；
2 1
)
E1
E1
2
2q
1- E
2 2
2
西奇柯可公式
轧制过程的三阶段
一 咬入阶段
1 咬入阶段：轧件前端与轧辊接触的瞬间起到前 端达到变形区的出口断面（轧辊中心连线）称为咬入 阶段。
2 特点：
（1）轧件的前端在变形区有三个自由端（面），仅后 面有不参与变形的外端（或称刚端） （2）变形区的长度由零连续地增加到最大值。 （3）变形区内的合力作用点、力矩皆不断的变化。 （4）轧件对轧辊的压力由零值逐渐增加到该轧制条件 下的最大值。 （5）变形区内各断面的应力状态不断变化。
轧制理论)轧制原理PPT
开发专门的数值模拟软件，如MSC.Marc、ABAQUS等，可实现轧制过程的可视化模拟， 提高模拟的准确性和效率。
模拟结果验证
通过与实际轧制实验数据的对比，验证计算机模拟结果的准确性和可靠性，为实际生产 提供指导。
人工智能技术在轧制理论中的应用
神经网络模型
应用神经网络模型对轧制过程进行建模和预测，可以实现轧制参数 的优化和自适应控制，提高产品质量和生产效率。
制压力和力矩。
05 轧制过程中的温度场和应力场分析
CHAPTER
温度场分析的基本原理和方法
热传导方程
描述物体内部温度分布随时间变 化的偏微分方程，是温度场分析 的基础。
初始条件和边界条
件
确定热传导方程的解，初始条件 为物体初始时刻的温度分布，边 界条件为物体表面与周围环境之 间的热交换情况。
有限差分法
02 轧制变形基本原理
CHAPTER
轧制变形的基本概念
轧制变形
指金属坯料在两个旋转轧辊的缝 隙中受到压缩，产生塑性变形， 获得所需断面形状和尺寸的加工
方法。
轧制产品
通过轧制变形得到的产品，如板材、 带材、线材、棒材等。
轧制方向
金属在轧辊作用下变形的方向，通 常与轧辊轴线平行。
轧制变形的力学基础
利用塑性变形区的滑移线 场，通过数学解析计算轧 制压力。
上限法
基于塑性变形理论的上限 定理，通过构建速度场计 算轧制压力的上限值。
轧制力矩的计算方法
能量法
根据轧制过程中的能量守恒原理，通过计算变形 功来计算轧制力矩。
解析法
基于弹性力学和塑性力学理论，通过数学解析计 算轧制力矩。
有限元法
利用有限元分析软件，对轧制过程进行数值模拟， 从而计算轧制力矩。
轧制强化机理
轧制强化机理
轧制强化是一种金属材料加工方法，通过对金属材料进行连续挤压和扭曲来改善其力学性能。
轧制强化机制主要包括以下几个方面：
1. 晶粒细化：在轧制过程中，金属材料会受到连续的塑性变形和压缩，这会导致原来较大的晶粒逐渐细化。
晶粒细化可以提高材料的强度和硬度，同时还可以改善其韧性和延展性。
2. 织构形成：轧制过程中，金属材料的晶粒会发生定向排列，形成一定的织构。
织构可以使材料在特定方向上具有优异的力学性能，例如增加其屈服强度和延展性。
3. 残余应力增加：轧制过程中，金属材料受到连续的塑性变形和压缩，会导致材料内部形成残余应力。
这些残余应力可以增加材料的屈服强度和抗变形能力，从而提高材料的强度。
4. 位错密度增加：轧制过程中，位错会在材料中产生和积累，形成高位错密度区域。
位错密度的增加可以增加材料的硬度和强度，并提高其抵抗变形和疲劳的能力。
总的来说，轧制强化通过连续的塑性变形和压缩作用，可改变金属材料的微观结构和性能，提高其力学性能和抗变形能力。
轧制的原理
轧制的原理
轧制是一种重要的金属加工方法，它通过辊轧将金属坯料压制成所需形状和尺寸的工件。
轧制的原理主要包括塑性变形、应力变形和金属流动等几个方面。
首先，塑性变形是轧制的基本原理之一。
在轧制过程中，金属坯料受到辊轧的挤压和拉伸作用，从而使其发生塑性变形。
金属坯料的晶粒在受力的作用下发生滑移和再结晶，从而改变了原来的形状和尺寸，最终形成所需的工件。
其次，应力变形也是轧制的重要原理之一。
在轧制过程中，金属坯料受到的应力会引起其内部结构和形状的变化。
通过合理控制轧制过程中的应力分布和应力状态，可以实现金属坯料的塑性变形和加工成形，从而得到符合要求的工件。
另外，金属流动也是轧制的关键原理之一。
在轧制过程中，金属坯料受到辊轧的挤压和变形，金属内部的晶粒和晶界会发生流动和重组，从而改变了金属的形状和结构。
通过合理控制金属的流动和变形，可以实现金属坯料的加工成形，从而得到满足要求的工件。
总的来说，轧制的原理是通过塑性变形、应力变形和金属流动等方式，将金属坯料加工成所需形状和尺寸的工件。
在轧制过程中，需要合理控制轧制参数和工艺流程，以确保金属的加工质量和工件的精度。
同时，还需要注意金属的热处理和表面处理，以提高工件的性能和表面质量。
通过对轧制原理的深入理解和掌握，可以更好地应用轧制技术，实现金属加工的高效、精密和可靠。
《金属的轧制》课件
本课程将为您介绍金属轧制的工艺与发展趋势，让您深入了解这一专业领域。
什么是金属轧制？
金属轧制是将板材、带材、管材等金属材料通过轧辊进行成形的加工工艺。它被广泛应用于诸如建筑材料、汽 车零部件、钢材生产、电子设备外壳等领域。
轧制的用途ห้องสมุดไป่ตู้泛
从建筑材料到汽车零部件，轧制 是现代工业的关键环节。
需要高度自动化
多数轧制生产线需要高度自动化 才能达到高效率的生产要求。
涉及重要的工业领域
轧制对许多重要的工业领域都有 着直接或间接的影响。
金属轧制的分类
1 热轧
将金属材料加热至一定温 度后进行轧制，常见于钢 材等。
2 冷轧
在室温之下进行轧制，常 见于铝合金板等。
3 热处理后轧制
对于一些金属材料需要经 过热处理后才能进行轧制。
金属轧制涉及到的主要工艺参数有：温度、压力、轧制速度、轧辊表面状态等。轧制工艺参数的变化将直接影 响到轧制出来的成品的性能。
温度
温度过高或过低都会影响到金属材料的塑性及 硬度，从而影响到最终成品的质量。
压力
金属材料在轧制时受到的压力较大，过大或过 小都会影响到形变效果。
轧制速度
轧制速度过快可能会导致金属材料的宏观形变 不一致。
热轧
冷轧
热处理后轧制
常见的金属轧制工艺
卷取
将金属带在轧制设备上依次通 过多组轧辊，最终形成一定形 状和尺寸的条形材料。
冷拔
将金属材料直接通过模孔进行 拉伸，冷拔后能够使材料表面 达到比较高的光洁度。
镀锌
将金属材料与锌进行化学反应， 将表面镀上一层锌膜来达到耐 腐蚀、防锈的效果。
金属轧制的工艺参数
金属轧制变形理论
两侧宽展区：金属横向流动增加宽展
24
2、 咬入条件和轧制过程的建立
知识点：
❖ 咬入条件 ❖ 稳定轧制条件 ❖ 改善咬入条件的途径
25
2.1 平辊轧制的咬入条件
咬入：依靠回转的轧辊和轧件之间的摩擦力，轧 辊将轧件拖入轧辊之间
接触瞬间轧件对轧辊的作用力： 径向压力P 摩擦力T0
3
1.1 轧制变形区的几何参数 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。
轧制目的：
形状（shape） 尺寸（size） 组织 （microstructure）
4
5
1.1.1 轧制变形区
轧制时轧件在轧辊作用下发生变形的部分。
弹性变形区
弹性恢复区
47
（2）限制宽展 特点：
金属质点横向移动时，除受接触摩擦作用外， 还受孔型侧壁的限制，不能产生自由流动
a. 箱形孔内的宽展; b.闭口孔内的宽展 限制宽展
带立辊轧制
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（3）强制宽展 特点：
金属质点横向流动不受任何阻力，而且受推 动作用，使得轧件宽度产生附加的增长。强迫 宽展大于自由宽展。
Tx > Nx 时 N sin Nf cos
tan f
令 tan f
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
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上轧辊对轧件作用力分解
力的关系分析： N x N sin Tx T cos Nf cos
Tx = Nx 时 N sin Nf cos
7一临界面金属流动速度
8一前滑区金属流动速度
轧制定义和基本原理
1. 变形区主要参数
• R-轧辊半径 • α—咬入角 • L—变形区长度，是接触弧（α对应
的弧度）的水平投影 • h0, h1—轧件入口厚度和轧后厚度 • L0, L1 —轧件轧制前后的长度 • b0, b1 —轧件轧制前后的宽度
工艺参数的定义
hh0h12R(1co)s压 下 量
R2R2h2
4. 按轧制产品成形特点分类
一般轧制
特殊轧制 周期轧制
施压轧制 弯曲成形
5. 按轧制产品形状分类
板带材轧制 管材轧制 型材轧制 线材轧制
一、板带材轧制
(1) 板带材 板带材是板材和带材的总称。
板材指裁剪成定尺长度品的产 带材板卷成卷生产供应
板带材的几何外形特征用宽厚比B/H表征。 B/H的大小代表了生产技术的难度。
咬入条件—轧件与轧辊接触后，轧辊能把轧件拉入辊缝进行 轧制的必要条件。
1. 开始咬入的情况 轧辊与轧件的受力关系如图所示
N—施加轧件上的力 T—摩擦力 Nx , Tx分别为其水平分量
- 轧件作用力方向与出 口区间的夹角
- 轧件端部与出口的夹 角
N—施加轧件上的力 T—摩擦力 Nx ,Tx分别为其水平分量
（2）分类 ① 板带材按厚度分为三大类：
中4 ~ 20 mm
中 厚 板
厚
20
~
60 mm
薄 板
和
带材
特厚 02
60 mm ~ 4 mm
极
薄带
材
和薄
材
0 001 ~ 0 2 mm
② 按用途可分为：
造船板、锅炉、桥梁、压力容器、汽车、镀层（镀锡、锌）、电工、 屋面、深冲等。
③ 按材料类别
此时的咬入条件为：
(金属轧制工艺学)1轧制工艺基础
2020/7/22
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型钢生产系统
型钢生产系统的规模往往并不很大。就 其本身规模而言又可分为大型、中型和 小型三种生产系统。
➢一般年产100万t以上的可称为大型的系统； ➢年产30万t~100万t的为中型的系统； ➢年产30万t以下的可称为小型的系统。
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混合生产系统
在一个钢铁企业中可同时生产板带钢、 型钢或钢管时，称为混合系统。
现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、 自动化的方向发展，生产规模日益增大。
近年来大型化的趋向已日见消退，而投资省、 收效快、生产灵活且经济效益好的中、小型钢 厂在很多国家中却有了较快的发展。
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碳素钢的生产工艺流程
碳素钢生产工艺流程一般可分4个基本类型：
➢(1)采用连铸坯的工艺过程
➢按用途来分：
常用型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢、槽钢、 工字钢等）和专用型钢（钢轨、钢桩、球扁钢、 窗框钢等）。
➢按其断面形状：
简单断面型钢和复杂或异型断面型钢。
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轧材种类
型线材
➢按生产方法：
轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢。
➢用纵轧、横旋轧或楔横轧等特殊轧制方法 生产的各种周期断面或特殊断面钢材，又 分为：
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碳素钢的生产工艺流程
➢ (3)采用铸锭的中型生产系统的工艺过程
其特点是：一般有Ø650~Ø900二辊或三辊开坯机，通常 采用冷锭作业及二次(或一次)加热轧制方式，这种工艺 流程不仅用来生产碳素钢材，也常用以生产合金钢材。
➢ (4)采用铸锭的小型生产系统的工艺过程
其特点是：通常在中、小型轧机上用冷的小钢锭经一次 加热轧制成材。所有采用铸锭的生产工艺都是落后的， 已经或将要遭到淘汰。
轧制过程的三个阶段
轧制过程的三个阶段轧制是一种金属加工方法，通过对金属材料进行连续压制和拉伸，使其形成所需的形状和尺寸。
轧制过程一般可以分为三个阶段：准备阶段、轧制阶段和后处理阶段。
本文将详细介绍这三个阶段的具体内容。
1. 准备阶段准备阶段是轧制过程的第一个阶段，也是整个轧制过程的关键阶段。
在这个阶段，需要进行以下准备工作：1.1 选材在轧制过程中，首先需要选择合适的金属材料。
选材的原则包括材料的机械性能、化学成分、热处理状态和表面质量等。
不同的金属材料适用于不同的轧制工艺和产品要求。
1.2 加热选定合适的金属材料后，需要对其进行加热处理。
加热的目的是提高材料的可塑性，使其易于变形。
加热温度和时间的选择应根据不同的金属材料和轧制工艺进行调整。
1.3 预轧制在加热后，需要进行预轧制。
预轧制是指在正式轧制之前对材料进行初步的压制和拉伸。
通过预轧制可以改变材料的形状和尺寸，并为后续的正式轧制做好准备。
2. 轧制阶段轧制阶段是轧制过程的核心阶段，也是实现金属材料形状和尺寸变化的主要阶段。
在这个阶段，需要进行以下工作：2.1 粗轧粗轧是轧制阶段的第一步，也是对材料进行最大变形的一步。
在粗轧过程中，通过辊道的压制和拉伸，使材料的截面积减小，长度增加。
这一步的目的是降低材料的厚度，为后续的细轧做好准备。
2.2 细轧细轧是轧制阶段的第二步，其目的是进一步降低材料的厚度和提高材料的质量。
在细轧过程中，通过辊道的连续压制和拉伸，使材料的截面积进一步减小，长度进一步增加。
2.3 完成轧制完成轧制是轧制阶段的最后一步，也是对材料进行最终变形的一步。
在完成轧制过程中，通过辊道的最后一次压制和拉伸，使材料的形状和尺寸达到最终要求。
3. 后处理阶段后处理阶段是轧制过程的最后一个阶段，主要是对轧制后的材料进行处理和加工。
在这个阶段，需要进行以下工作：3.1 冷却在轧制完成后，材料需要进行冷却处理。
冷却的目的是使材料恢复到室温状态，并提高材料的力学性能。
《金属的轧制》课件
CATALOGUE
目 录
• 轧制技术概述 • 轧制的基本原理 • 轧制工艺流程 • 轧制设备与工具 • 轧制技术的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
轧制技术概述
轧制技术的定义
轧制技术是通过旋转轧辊对金属施加压力，使其发生连续塑性变形的工艺过程。
轧制技术的基本原理是利用轧辊与金属之间的摩擦力，使金属产生连续的塑性变形 ，从而获得所需形状和性能的金属制品。
。
通过引入先进的传感器、控制 器和优化算法，实现对轧制过 程的实时监测和控制，提高产
品质量和生产效率。
智能化与自动化的轧制过程可 以减少人工干预和操作误差， 提高生产安全性和稳定性。
未来轧制过程的智能化与自动 化将进一步发展，实现更加智 能化的生产管理和决策支持。
新材料与新工艺的轧制技术探索
01 02 03 04
粗轧机
用于进一步轧制原料，使其接近成品 尺寸，通常具有中等轧制压力和道次 数。
精轧机
用于最终轧制成品，具有较小的轧制 压力和较多的道次数，以确保产品精 度和表面质量。
连轧机
多台轧机连续排列，实现连续轧制， 提高生产效率和产品质量。
轧辊的类型与材料选择
热轧辊
承受高温和较大轧制力，通常选 用高硬度和耐热性好的材料，如
随着新材料和新工艺的不断涌现，轧制技术也在不断探索和创新。
新材料如高强度钢、不锈钢、钛合金等具有更高的强度和耐腐蚀性能 ，需要新的轧制技术和工艺来满足其加工要求。
新工艺如轧制复合技术、轧制变形控制技术等可以显著提高产品质量 和性能，满足更加复杂和多样化的市场需求。
探索新材料与新工艺的轧制技术需要不断投入研发力量，加强产学研 合作和技术交流，推动轧制技术的不断创新和发展。
轧制原理——精选推荐
轧制原理第1章轧制过程基本概念轧制：⾦属通过旋转的轧辊受到压缩，横断⾯积减⼩，长度增加的过程。
纵轧：⼆轧辊轴线平⾏，转向相反，轧件运动⽅向与轧辊轴线垂直。
斜轧：轧辊轴线不平⾏，即在空间交成⼀个⾓度，轧辊转向相同，轧件作螺旋运动。
横轧：轧辊轴线平⾏，但转向相同，轧件仅绕⾃⾝的轴线旋转，没有直线运动。
轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝之间，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能产品的压⼒加⼯过程。
体积不变规律：在塑性加⼯变形过程中，如果忽略⾦属密度的变化，可以认为变形前后⾦属体积保持不变。
最⼩阻⼒定律：物体在塑性变形过程中，其质点总是向着阻⼒最⼩的⽅向流动。
简单轧制过程：轧制时上下辊径相同，转速相等，轧辊⽆切槽，均为传动辊，⽆外加张⼒或推⼒，轧辊为刚性的。
变形区概念：轧件承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。
⼏何变形区：轧件直接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。
物理变形区：轧件间接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。
接触弧s （咬⼊弧）：轧制时，轧件与轧辊相接触的圆弧(弧AB ）咬⼊⾓α：接触弧所对应的圆⼼⾓。
变形区（接触弧）长度（l ）：接触弧的⽔平投影长度。
咬⼊⾓α: △h = D （l-cos α）cos α=1- △h /D变形区长度l 简单轧制，即上下辊直径相等。
绝对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的绝对差值。
压下量△ h = H-h宽展量△b = b-B延伸量△l = l- L相对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的相对变化。
相对压下量ε=（△h/H ）% e = ln h/H相对宽展量εb=（△b /B ）% eb= ln b/B相对延伸量εl=（△l/L ）% el= ln l/L 。
变形系数：轧前轧后轧件尺⼨的⽐值表⽰的变形。
压下系数：η=H/h宽展系数：β（ω）= b/B延伸系数： µ （λ）=l/L总延伸系数与总压下率（累积压下率）设轧件原始⾯积为F0 ,经过n 道次轧制后⾯积为Fn ，则轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能的压⼒加⼯过程。
轧制的工艺
轧制的工艺
轧制是一种常见的金属加工工艺，通过在金属块上施加压力，使其通过辊子的作用，从而使金属块的截面和形状发生变化。
轧制工艺可以分为热轧和冷轧两种。
热轧是指将金属块加热到高温后进行轧制，主要适用于低碳钢、合金钢等材料的加工。
热轧工艺具有以下特点：加工强度高、变形能力大、工艺过程简单、成本相对较低。
但同时也存在一些缺点，比如加热能耗高、表面粗糙度较高、尺寸控制相对较差等。
冷轧是指在室温下进行轧制，适用于高碳钢、不锈钢、铜、铝及其合金等材料。
与热轧相比，冷轧工艺具有以下特点：加工硬化效果好、尺寸精度高、表面质量好、机械性能优异。
但冷轧工艺对设备要求较高，且工艺过程较复杂，成本相对较高。
无论是热轧还是冷轧，轧制工艺都采用辊子将金属块不断压扁、拉长、改变其截面和形状。
轧制工艺的主要步骤包括：准备金属坯料、加热（对于热轧）、轧制、冷却、整形和切割等。
在轧制过程中，辊子起到了重要的作用，其中上辊、下辊和辅助辊常用于提高轧制效果。
此外，还需要控制轧制力、温度、速度等参数，以实现期望的金属坯料
的形状和尺寸。
轧制工艺广泛应用于钢铁、有色金属和合金等行业，被广泛用于制造板材、线材、管材等金属制品。
认识轧制——塑性变形与轧制技术
谢谢大家！
轧件表面状况一样
轧制示意图
简单轧制满足的条件3
（3）工作条件：速度、作用力、装配
轧制示意图
非简单轧制
凡不满足上述条件的轧制过程称为非简单轧制，如： （1）单辊传动。 （2）带张力轧制。 （3）轧制速度在一道次内变化。 （4）轧辊直径不等。 （5）孔型中轧制等等。
实际轧制过程中简单轧制过程不存在
认识轧制——塑性变形与轧制技术
学习目标：
一、轧制的基本概念及目的 二、轧制的分类 三、简单轧制条件
一、轧制的基本概念及目的
轧制： 把金属送入旋转着的轧辊中，轧辊给金属一定的压力，使金属产生塑
性变形，以获得要求的截面形状和尺寸，并同时改善金属性能的方法。
轧制目的：
1）轧件断面尺寸减小而长度增大； 2）得到用户所需要的形状和尺寸； 3）获得所要求的性能。
二、轧制的分类
按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同，轧制方法分为： 纵轧、横轧和斜轧三种。
纵轧示意图
1—轧辊；2—轧件
横轧简图
1—轧辊；2—轧件；3—支撑辊
斜轧简图
1— 轧 辊 ； 2— 坯 料 ； 3— 毛 管 ； 4—顶头；5—顶杆
二、轧制的分类
1 、纵轧 特点：
（1）两个轧辊转动方向相反； （2）轧件的轴线与轧辊轴线垂直； （3）轧件做平动。 应用广泛，可生产型钢，钢板和一
些异型钢材。
纵轧示意图
1—轧辊；2—轧件
二、轧制的分类
2、横轧 特点：
（1）横轧时两个（或三个）工作轧辊 的旋转方向相同；
（2）轧件轴线与轧辊轴线平行； （3）轧件在轧辊间转动。 可生产车轮、轮箍、齿轮，轴承内外
圈及各种断面的轴件。
横轧简图
3.2 轧制
缝隙，产生压缩变形，主要在长度
方向产生延伸的过程。
轧制演示
•
轧制的目的
成形 改质、提高性能
• 轧制得到广泛应用，大部分金属以轧态使用。如：
• 钢材 90% • 铝及合金 35—45% • 铜及合金 60—70%
压下系数 h0 h1 压下率 h h 100% 0 l1 延伸系数 l0 宽展b b1 b0
2. 轧制过程的金属流动
设：轧件无宽展，垂直截面水平流动速度相同，则按体积不变条件可知， 变形区流动速度变化： • • • 在轧辊入口：金属的流动速率 < 轧辊表面圆周速度 在轧辊出口：金属的流动速率 > 轧辊表面圆周速度 则在变形区存在一个金属流速 = 轧辊表面园周速度的地方→中性面
B/H的大小代表了生产技术的难度。
（2）分类 ① 板带材按厚度分为三大类：
中4 ~ 20m m 中厚板 厚20 ~ 60m m 特厚 60m m 薄板和带材0 2 ~ 4m m 极薄带材和薄材0 001~ 0 2m m
② 按用途可分为：
进，在固定的顶头作用下，穿成 空心毛管。
② 轧管： 穿孔机形成的毛管表面极不平整，尺寸精度差。因此，要在 自动轧管机上轧成薄壁荒管，然后，再经2-3道次轧制到成
品壁厚。总延伸率1.8-2.2
③ 均整 消除荒管的内外表面缺陷和椭圆度、壁厚均匀化。
用带芯棒斜轧方法完成。均整后管材直径扩大3-9%，
长度缩短1-6%
在简单轧制情况下，驱动两辊的轧制力矩
M M1 M 2
M pRh(b0 b1 )
棒材工艺教程--轧制原理
孪生
在切应力作用下晶体的一 部分相对于另一部分沿一定晶 面(孪生面)和晶向(孪生方向) 发生切变的变形过程称孪生。 发生切变、位向改变的这一部 分晶体称为孪晶。孪晶与未变 形部分晶体原子分布形成对称 。孪生所需的临界切应力比滑 移的大得多。孪生只在滑移很 难进行的情况下才发生。体心 立方晶格金属（如铁）在室温 或受冲击时才发生孪生。而滑 移系较少的密排六方晶格金属 如镁、锌、镉等, 则比较容易 发生孪生。
影响塑性的各种因素
影响塑性的外因 A 变形温度 一般的说，在较高温度下金属和合金的塑性是较好的。 B 变形速度 变形速度是指单位时间内变形程度的变化率。金属在变 形过程中，加工硬化发生的速度，超过软化进行的速度 ，塑性明显下降，如果软化过程比产生硬化过程快或者 当变形速度增加时，由于热效应使金属温度升高，金属 由脆性区转变为塑性区的温度时，塑性有所提高。 C 应力状态 金属在变形时受拉应力成分越少，压应力成分越多，则 金属塑性越好。
塑性变形对金属组织结构的影响
形变织构产生 金属塑性变形到很大程度(70%以上)时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致, 形成 特殊的择优取向, 这种有序化的结构叫做形变织构。
塑性变形对金属性能的影响
A 金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强 度和硬度显著提高, 塑性和韧性明显下降。这种现象 称为加工硬化, 也叫形变强化。 产生加工硬化的原因是：金属发生塑性变形时, 位错 密度增加, 位错间的交互作用增强, 相互缠结, 造成 位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力提高。另一 方面由于晶粒破碎细化, 使强度得以提高。在生产中 可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。
外力传到金属上，在外力作用下，金属运动受到阻碍时 ，金属内部则产生与外力平衡地内力，同时引起金属变 形。故金属发生的变形是受外力和内力作用的结果。
轧制厚度和长宽的变化规律
轧制厚度和长宽的变化规律轧制是一种常见的金属加工方法，用于将金属材料通过挤压和压扁，调整其厚度和形状。
在轧制过程中，厚度和长宽的变化规律直接关系到最终产品的质量和性能。
本文将就轧制过程中厚度和长宽的变化规律进行探讨。
1. 厚度的变化规律在轧制过程中，通过连续挤压和压扁金属材料，使其逐渐变薄。
厚度的变化规，其中Δt表示单位时间内的厚度变律可以用一个简单的公式来表示：Δt=(2r)vnR化量，r为滚轮半径，v为轧制速度，n为轧制次数，R为滚轴半径。
从上述公式可以看出，厚度的变化量与滚轮半径、轧制速度和轧制次数有关。
当滚轮半径较小、轧制速度较大、轧制次数较多时，单位时间内的厚度变化量较大，即金属材料被压得更薄。
反之，如果滚轮半径较大、轧制速度较慢、轧制次数较少，则单位时间内的厚度变化量较小，金属材料的厚度变化相对较小。
2. 长宽的变化规律在轧制过程中，由于金属材料被挤压和压扁，其长宽也会相应发生变化。
一般来说，金属材料在轧制过程中会发生长度的收缩和宽度的增加。
长度的收缩主要是由于金属材料在轧制过程中发生了塑性变形，并且受到了内部应力的影响。
这些应力使得金属材料的晶格结构发生变化，导致原子之间的距离缩短，从而使得金属材料的长度缩短。
宽度的增加则是由于金属材料在轧制过程中发生了横向挤压和流动。
随着厚度的减小，金属材料容易在横向方向发生流动，从而使得材料的宽度增加。
需要注意的是，金属材料的长宽变化并不是直接成比例的。
在轧制过程中，由于材料的流动性和应变硬化效应，金属材料的长宽变化并非线性关系，可能存在一定的非线性扩散。
结论通过轧制过程，金属材料的厚度会逐渐变薄，其变化量与滚轮半径、轧制速度和轧制次数相关。
同时，金属材料在轧制过程中会发生长度的收缩和宽度的增加，但长宽的变化并非直接成比例。
这些变化规律决定了轧制工艺对金属材料厚度和形状的调整能力，为生产高质量和符合要求的金属材料提供了理论依据。
参考文献无。
金属轧制工 技能要求
金属轧制工技能要求
金属轧制工需要具备以下技能要求：
1. 操作轧机及辅助设备，将金属锭、坯轧制成管、板、线、型等金属材。
2. 具备一定的智力、表达能力和计算能力，以及良好的空间感和形体知觉。
3. 身体健康，视力良好，听觉正常，手指、手臂灵活，动作协调、迅速。
4. 熟悉轧制工艺流程和安全操作规程，了解金属材料的性质和轧制过程中的变化。
5. 能够处理轧制过程中出现的问题，如调整轧机参数、处理断带或卡钢等。
6. 具备一定的质量意识和责任心，确保轧制出的金属材料符合质量要求。
7. 具备一定的团队协作和沟通能力，能够与其他工种人员协作完成工作任务。
8. 不断学习新技术和知识，提高自身的技能水平和综合素质。
此外，金属轧制工还需要具备一定的实践经验和技能水平，能够熟练操作各种轧机及辅助设备，并能够处理轧制过程中出现的问题。
同时，还需要遵守安全操作规程和相关法律法规，确保工作安全和合规性。
金属的轧制教材教学课件
绿色环保型轧制技术
绿色环保型轧制技术概述
介绍绿色环保型轧制技术的定义、原理、特点等基础知识。
绿色环保型轧制技术发展现状
分析当前绿色环保型轧制技术的发展状况，包括主要技术、应用领域、产业规模等。
绿色环保型轧制技术关键问题及解决方案
探讨绿色环保型轧制技术面临的关键问题，如能源消耗、废弃物处理、环境影响等，并提出相应的解决 方案。
操作不规范或失误，如调整不 及时、参数设置错误等，也可
能造成轧制缺陷。
预防措施与处理方法
01 严格原料检验 对原料进行严格的质量检验和控制，确保原料质量符 合要求。
02 加强设备维护 定期对轧机进行维护和保养，确保设备处于良好状态 。
03
优化工艺参数
根据金属材料的特性和轧制要求，优化加热制度、轧 制规程和冷却方式等工艺参数。
4. 实验后应及时清理现场，保持实验 室整洁。
数据记录和处理方法
01
数据记录
02
1. 记录实验材料的初始厚度、宽度、长度等尺寸参数；
2. 记录轧制过程中的轧制力、轧制速度、轧辊温度等实时数据；
03
数据记录和处理方法
• 记录轧制后金属板材的厚度、宽度、长度等尺寸参数，以及组织观察和力学性能测试结果。
改善组织性能。
03
组织结构对金属性能的影响
金属的组织结构对其力学性能、耐蚀性能等具有重要影响。
力学性能变化规律
轧制过程中的加工硬化
在轧制过程中，金属的加工硬化现象会导致其强度、硬度提高， 而塑性、韧性降低。
轧制后的力学性能变化
轧制完成后，金属的力学性能会得到显著改善，如强度、韧性提高 等。
力学性能与组织结构的关系
性能缺陷
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材料加工工程
本章小结
轧制是一种通过一组轧辊对长的工件施加压力，从而减小 其厚度或改变其横截面的工艺。除了平板轧制外，还可以 用成形轧制来生产各种横截面的产品。轧制的产品有：板 料、薄板、箔、杆、无缝管和管件；成形轧制产品，如工 字梁、结构成型件、各种截面的棒材。其它的轧制工艺包 括环形轧制和螺纹轧制。
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材料加工工程
板材的轧制——轧制力及所需动力
轧制力作用的方向 轧制力估算公式：
板材的宽度
F LwYavg
板材和轧辊的接触长度 板材在辊缝间的平均真实应力
轧制力以及作用在轧辊上的扭矩
注意摩擦系数！
材料加工工程
板材的轧制——轧制力及所需动力
估算
轧制力 每一轧辊的动力是：
材料加工工程
轧机（rolling mills）
一般轧机布置图
材料加工工程
轧机（rolling mills）
不同轧制布置示意图(a) 两辊; (b)三辊; (c) 四辊; (d) 多辊轧机.
材料加工工程
轧机（rolling mills）
材料加工工程
轧机（rolling mills）
连轧工艺
材料加工工程
材料加工工程
板材的轧制——展宽（speading）
利用与轧件边缘 接触的垂直轧辊 （如轧边机上所 用的），可以防 止展宽 。
板材轧制中的展宽（也可见图4.2）类似 于面团被擀面杖擀过那样.
材料加工工程
板材轧制的应用
铸造金属或包含大晶粒的锻造金属在热轧过程中晶粒的变化.
材料加工工程
板材轧制的应用
a.减小摩擦； b.使用较小半径的轧辊，减少接触面积； c.减小每一道次的压下量，减少接触面积； d.高温下轧制，减少材料的强度。 e.在轧制过程中对板材施加一个轴向的拉力 .
材料加工工程
板材的轧制——几何补偿
由于力的作用产 生了几何变形
轧辊的弯曲
图 （a）由于轧制力引起的圆柱形轧辊的弯曲； （b）轧辊面的弯曲，使得板材厚度均匀一致
材料加工工程
本章小结
轧制可以在室温下（冷轧制）或高温下（热轧制）进行。 这一工艺涉及几个材料和工艺参数，包括轧辊直径（与材 料厚度有关）、每步的断面缩减率、速度、润滑以及温度 。伸展、弯曲和碾平是控制轧件尺寸精度所必须考虑的重 要因素。
材料加工工程
本章小结
轧机有不同的轧辊配置，例如，二辊式、三辊式、四辊式 、多辊式（二十辊轧机）和串联式。可以对材料施加前张 紧力和/或后张紧力，以提高工艺可行性和减小轧制力。
轧辊的rmp
轧辊所需动力
Power
FLN
60, 000kW
轧制力以及作用在轧辊上的扭矩
注意有的资料上是 英制
材料加工工程
板材的轧制——轧制力
轧制力可 能引起的 情况
轧辊的偏转和压扁 对轧辊间隙的影响。
轧辊安装间隙必须比 计算值紧密些，以补 偿这些变形。。
四辊轧机机座示意图
材料加工工程
板材的轧制——减小轧制力的方法
正在通过更好地控制 材料的性能和显微组 织来更好地引导轧制 操作，从而减小工件 表面的粗糙度。
材料加工工程
发展趋势
环件轧制继续 轴承圈的机加工 工艺。
追求环保型润滑油的趋势 日渐增强。严格控制残余 润滑油（轧机油）正备受 关注，以进一步改善其处 理的可靠性。
材料加工工程
板材轧制的应用——其它特性
尺寸误差
冷轧厚度方向上的误差通常从±0.1mm到0.35mm.板材热轧的误差范围 通常会大些。平直度误差通常是冷轧±15mm/m，而热轧是±55mm/m。
表面粗糙度.
冷轧成形可以获得很好的表面质量，因此冷轧产品不需要附加的表面处理 工艺。
板厚或线径标号.
板材的厚度由线径标号标定，数字越小板子越厚。
金属的轧制
材料加工工程
本章内容
前言 板材轧制 板材轧制应用 轧机
型材的轧制 无缝管材的生产
连铸连轧
材料加工工程
前言
在轧辊间的特定空间内进行塑性变形，
什么叫做 轧制？
以获得一定的截面形状。
Rolling Rolling pin
材料加工工程
前言
始于16世纪后期
大于6mm
平板轧制
应用于机器结构件、船体、锅炉、桥梁和 核反应容器。
a)环件轧制工艺示意图.由于零件直径的 增加是厚度减小 (b)可通过环件轧制获 得零件的横截面实例。
材料加工工程
型材的轧制——环件的轧制
环件轧制坯料 的获得：
可从板材上切割得到、通过冲孔工艺得到 、从厚壁管材上切割得到。
环件轧制产品 的应用：
典型应用是生产火箭或涡轮、齿轮环、球 轴承和滚轴承座圈、法兰以及管材增强环 上使用的大型环件。
叠板轧制（pack rolling）
叠板轧制.是一种将两层或者更多层金属一起轧制的工艺，该工艺可提高 生产率。
表面光轧 （temper rolling ） 轿直轧制（leveling rolling）
一种使轧制板材平直的辊子轿平方法
材料加工工程
板材轧制的应用——板材轧制中的缺陷
缺陷的影响：
不但影响表面质量， 而且会严重影响到 强度、成形性和其 它的制造性能
板材轧制中典型缺陷示意图（a）波纹状边缘(b) 带材中间拉链式裂纹(c) 边缘裂纹(d)鳄嘴裂口
材料加工工程
板材轧制的应用——其它特性
残余应力
(a) 小直径的轧辊或者每步的断面缩减率小的轧制产生的残余应力 (b)大直径的轧辊或者每步的断面缩减率大的轧制产生的残余应力. 注意 残余应力的 材料加工工程 图形是相反的
小于6mm
应用于飞机飞行器的壳体、家用器具、饮 料容器
材料加工工程
前言
轧辊
坯料
轧制的原理图
轧钢现场图（热轧）
材料加工工程
Flat- and Shape-Rolling Processes
不同类型的板材和型材 轧制示意图
材料加工工程
板材的轧制
参数：
板材初始厚度h0 出轧辊时厚度hf 板材进入速度V0 轧辊速度Vr 出轧机速度Vf 板材初始宽度w0 出轧辊时宽度wf
轧机（rolling mills）
轧辊材料的基 本要求： 强度高、耐磨损
常用轧辊材料：
铸铁、铸钢、锻钢和碳化钨
材料加工工程
型材的轧制（shape-rolling ）
型材轧制产品：
材料加工工程
型材的轧制
H截面零件的成型轧制步 骤不同截面形状的零件如 工字梁等也可通过这种工 艺得到。
材料加工工程
型材的轧制——环件的轧制
板材轧制工艺示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料加工工程
板材的轧制——摩擦力
注意：
摩擦力的方向 中性点左右两侧摩 擦力的大小 摩擦力越大越好吗？
图5.3 摩擦力在板材表面的作用
材料加工工程
板材的轧制——摩擦力
最大压入量（draft）
定义为轧制前后的厚度差
大直径和柔软的质 地，保证车辆在崎 岖不平的地形上行 驶时不产生侧滑 。
材料加工工程
无缝管与管件的生产
各种管材轧制工艺示意图：(a)使用固定心轴 (b)使用运动心轴 (c)无心轴 (d) 具有一心轴和一对成形轧辊的皮尔格轧制
材料加工工程
连铸连轧工艺
喷射铸造中液态金属喷洒在一个旋转的心轴上面来生产无缝管材
材料加工工程
连续铸造连续轧制流程图
连铸连轧全称连续铸造连续轧制（英文：Continue Casting Direct Rolling ，简称CCDR），是把液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸坯）， 然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成 型的钢铁轧制工艺。这种工艺巧妙地把铸造和轧制两种工艺结合起来，相 比于传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺具有简化工艺 、改善劳动条件、增加金属收得率、节约能源、提高连铸坯质量、便于实 现机械化和自动化的优点。
环件轧制的优 点：：
生产时间短，节省材料，尺寸公差小并且 有利于产品上晶粒的流动。
材料加工工程
型材的轧制——螺纹轧制
螺纹滚扎工艺（a）和（c）为平直模具；（b）两辊模具.带 螺纹的紧固件，如螺栓，可通过这种方式经济地高效率获得 。
材料加工工程
型材的轧制——螺纹轧制
(a)机加工和轧制螺纹的特点 (b) 机加工和轧制螺纹中晶粒的 流动 。与机加工中从金属的晶粒部分切断不同，由于冷作硬 化和有利的晶粒流动，螺纹轧制提高了强度。
初坯 方坯 板坯
图 5.1不同类型的板材和 型材轧制示意图
材料加工工程
板材轧制的应用
热轧
喷火器（火焰清理）去除大片的鳞状物， 用粗磨以使表面平滑 。
轧制前对材 料的表面处 理！
冷轧
酸液清洗、水爆（去鳞片）；磨削去除其 它缺陷 。
材料加工工程
板材轧制的应用
冷轧
冷轧在室温下进行，所生产的板材和带材具有更好的表面质量（因为变 形量比较小）、尺寸精度和机械性能（由于加工硬化）。
将铁类和非铁类金属用连续铸造和轧制的方法做成半成品 ，由于有经济效益，已经被普遍应用。
材料加工工程
发展趋势
连续铸造和轧制 铁类金属和非铁 类金属的技术正 被快速推广应用 为了高效、经济 地轧制出特殊产 品，小型轧机正 进一步发展
计算机控制正被 运用与轧制的各 个方面，以及厚 板、薄板和成形 件的后续处理中