冷轧轧制原理和规程设定

N x Tx
咬入阻力<咬入力
N sin Nf cos
tan f
y
前进与后退方向 力的博弈
tan f tan tan
不能自然咬入
平衡
自然咬入
α>β
咬入角
α=β
α<β
摩擦角
稳定轧制条件
稳定轧制的咬入条件是:
fy
tan
fy
tan y
Kx
y
y
Kx
y
合力作用点的中心角逐渐变小
y
Kx
αy——稳定轧制阶段的咬入角
fy＝tany Kx ——合力作用点系数
改善咬入条件的途径
降低α
arccos(1 h)
D
增加轧辊直径D 降低压下量Δh
小头进钢 强迫咬入
提高β
改变轧件或轧辊的表面状态，以提 高摩擦角。 合理地调节轧制速度:低速咬入，高速轧制 。
最小可轧厚度
在一定轧机上轧制一定的产品时，随着板带的逐渐变薄，压下越来越困难。 当板带薄至某一限度后，不管如何旋紧压下螺丝或加大液压压下的压力， 不管反复轧制多少道，由于轧辊产生弹性压扁而不可能再使产品变薄。这 一极限厚度称为最小可轧厚度。
0 xpxdx
l
0 pxdx
1 a j lj
a lj
px x
a-力臂;αj-接触角;ψ-力臂系数
M z 2Pa 2P l j
转动两个轧辊所需的力矩
力臂实际上是单位压力的重心到轧辊中心的距离
附加摩擦力矩的确定
概念：克服轧制过程中轧辊轴承以及传动机构中的摩擦力所需要的力矩。 包括轧辊轴承中的附加摩擦力矩 和传动机构中的摩擦力矩
hmin 3.58D K / D Stone的最小可轧厚度公式
D为工作辊辊径；μ为摩擦系数；K为金属平 面变形抗力；E为机械弹性模量。
另外，只要有轧制力，就会造成轧机弹 跳，也限制了最小可轧厚度，关于最小 可轧厚度的 理论分析与计算公式很多。
轧制压力及力矩的计算
总轧制压力计算公式的一般表达式
2
2
wk5
wk1 wk2
R
(hi
hi 1 )
wk3 wk2
wk6 wk4 wk5
pc B(wk4 wk6 )
系数
d[0] ~ d[2]=1.08，1.02，1.79
动态变形抗力公式
k ' k0 enkln(1000.0 )
应变速率 1000.0 / 60.0 2.0 /(2.0 ) v
冷轧时：加工硬化现 象明显，变形程度增 加，变形抗力增加
变形程度的影响：
变形速度的影响在冷轧可不考虑
热轧时：小变形（20～30％以下） 时，随变形程度增机，变形抗力增
加迅速，中等变形（>30%)以后,增 加速度变缓,当变形程度很大时,则 变形抗力又下降。
变形抗力的确定方法
冷轧过程中主要考虑变形程度的影响，通常采用平均变形程度来确定变 形抗力的大小。可查加工硬化曲线或者用数学模型进行计算。
M z －轧制力矩，用于使轧件塑性变形所需之力矩
M m －克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力矩
M k －空转力矩，即克服空转时的摩擦力矩
M d -动力矩，克服轧辊不均速运动时产生的惯性力矩
Mj
Mz i
Mm
Mk
换算到主电动机轴上的轧制力矩与静力矩之比的百分数称为轧机的 效率。
轧机效率：
包括减速机和齿轮机座中的摩擦力矩。
如果传动机构中的效率是 1
M z M m1
1＝
Mz
i
i M m1
＋M m2
1
1
＝1＋
M
M m2 z M
m1
i
M m2
1 (
1
1)
Mz
M m1 i
换算到电机轴上的附加摩擦力矩是：
Mm
M m1 i
Mm2
M m1 ＋( 1
i 1
1)
Mz
M m1 i
Mm
M m1
1
1
1
hr h
1
2
1
H h
1
摩擦系数
2 f l
h
比较适合于冷轧轧制压力的计算
Ford-Hill轧制力计算公式
3
wk1 d[2] 2 R
wk2
1 k'
wk1 hi
c0 hi1
wk3 d[0] d[1]
2
wk4
wk1 wk2
R
c0 2
wk3 wk2
轧制过程的基本理论
实现轧制过程的条件之咬入条件
轧辊受力
轧件受力
咬入：依靠回转的轧辊与轧件之间的摩擦力， 轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象称为咬入
咬入条件
Tx Nx 不能实现自然咬入
y
Tx Nx 平衡状态
Tx Nx 可以实现自然咬入
N x N sin 咬入阻力
Nx
Tx
x
N
Ny Ty
T
ห้องสมุดไป่ตู้
x
Tx T cos Nf cos 咬入力
传动比
Mz
i
100%
Mz i
Mm
Mk
加速或减速时克服惯 性力的力矩
Md
GD 2 375
dn dt
角加速度
传动力矩
按金属对轧辊的作用力计算轧制力矩
l
M z1 M z2 P a b 0 x(px tx tan)dx dx
l
l
l
a
b
0
xpxdx P
b b
0 xpxdx
l
0 pxdx
0.40 0.61 0 -本道次轧前的预变形量 1 -本道次的轧后总变形量
0 ( H0 H ) / H0 1 ( H0 h ) / H0
H0 -冷轧前轧件厚度 H -本道次轧前轧件厚度 h -本道次轧后轧件厚度
主电动机传动轧辊所需力矩及功率
传动力矩的组成
M
Mz i
Mm
Mk
Md
R hi
入口总压下率
i (1 hi / h0 )
出口总压下率
i1 1 hi1 / h0
平均总压下率：
真应变
ln
1
1
变形抗力
k0 l enln( m)
(1 ) i i1
金属变形抗力的确定方法
变形抗力：轧制过程中金属抵抗变形的力
影响变形抗力的因素
金属或者合金的屈服极 限
轧制温度的影响:通常温 度升高，屈服极限下降
i1
(1
1)
Mz i
空转力矩的确定
概念：空载转动轧机主机列所需的力矩。 通常根据转动部分轴承中引起的摩擦力计算空转力矩。 由于轧机旋转部件较多，所以精确计算比较困难，一般采用经验 的办法来确定：
P pF
单位压力
轧件与轧辊的接触面积
p 1 F
l
0 pxdx 1.15 n
轧件的平均变形抗力
外摩擦等因素对应力状态的影响系数
F lb
接触弧长
b Bb 2
平均宽度
采里柯夫公式
采里柯夫公式－全滑动条件下的轧制力计算公式
p 1.15 n
轧件在中性面上的厚度
n
h
2 hr
1
hr h
（1）轧辊轴承中的附加摩擦力矩
M m1
P 2
f1
d1 2
4
P d1
f1
P－轧制力； d1－轧辊辊颈直径；
滑动轴承金属衬热轧时0.07～0.10
滑动轴承金属衬冷轧时0.05～0.07
f1的取值
滑动轴承塑料衬0.01～0.03
液体摩擦轴承0.003～0.004
滚动轴承0.003
（2）传动机构中的摩擦力矩