金属的轧制

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
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
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。
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
h0 h f 2 R
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：
板材轧制工艺示意图
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 。
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。
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
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 mBaidu Nhomakorabealls）
材料加工工程
轧机（rolling mills）
连轧工艺
材料加工工程
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）。
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。
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。
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。
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
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
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
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
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。