基础轧制理论及板型控制
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。
轧钢工岗位工作说明书
轧钢工岗位工作说明书本说明书是车间制定工作规范、挑选及培训员工的依据。
一、工作岗位名称：轧钢工轧钢工泛指以轧钢为工作对象的所有员工。
以本车间为例，轧钢工是粗轧工、中轧工、精轧工、调整工、机长、红检工、CS1操作工的总称。
二、工作条件中等机械化程度，体力略高于脑力。
三、身体及文化要求强壮的体魄，一定的组织纪律性，中专以上文化程度，具有吃苦耐劳精神。
四、工作内容1、料型掌握——熟练掌握各品种各道次料型尺寸，会试小样。
2、整机——熟练安装进出口，校横梁，检查轧机、横梁缺陷，安装冷却水管。
3、换槽换辊——熟练操作控制面板，按规范换槽换辊，辊缝调平，会检查油气。
4、气割、电焊——正确、熟练使用割柜、电焊。
5、设备点巡检——明确点巡检的部位、要求和目的，并做到勤点检。
6、事故判断和处理——能快速判断事故原因，能快速处理异常故障。
比如冲跑钢、断辊、烧辊等。
7、料型与速度的匹配：CS1调速原理，CS1操作技巧，报警判断，各品种料型与速度的匹配等。
五、知识要求1、基础轧制理论2、轧机结构特点3、气割理论、电焊原理4、安全环保知识、“5S”管理5、其他工作中的“应知”、“应会”。
六、培训方案1、企业文化培训、车间管理制度培训2、三大体系培训、“5S”培训3、轧制基础理论培训4、各品种轧制规范，技术要领、常见事故的原因及处理方法。
5、CS1培训6、穿水冷却理论与实践，各品种穿水调整要点7、成品质量检测标准和不合格品判断8、轧机设备培训，主要包括轧机及轧机横梁结构特点、操作规范，轧辊冷却，轧机及导卫润滑，活套电气原理，液压应知方面等。
9、气割理论、电焊原理培训七、新员工实习制度新员工实行实习制度，实习期为3个月到半年。
待遇：取消所有劳动竞赛或绩效工资按80%执行。
八、试题库。
第9章 轧制原理及工艺(总3、4)
根据图中曲线，可直接得到在一定辊缝和负荷下所能轧出的轧件厚度h： h=S=S0+S′0+P/k 考虑到原始辊缝S0内），则上式可写成： h=S=S0+P/k (9-64) (9-63)
如果把弹性曲线看作一条直线，即忽略弹性弯曲段的部件间隙值S′0（或者把S′0
式中，h—轧件轧出厚度；
S—轧辊实际辊缝； S0—轧辊原始辊缝； P—轧制压力； k—轧机的刚度系数。
图9.25所示，其纵坐标为轧制压力，横坐标为轧件厚度。
塑性曲线可用测压及测出对应的轧出厚度，或理论法近似计算来绘制。
图9.25
轧制塑性曲线
从图9.25可以看到，轧制压力在相当宽的压下量范围内呈直线变化，只是
在压下量较小或较大时，轧制压力才呈曲线变化。 塑性曲线的意义在于分析轧件原始厚度相同时，由于某一工艺因素的变化，
当变形抗力减小时： 轧制压力也随之减小，塑性曲线斜率变小，轧件变薄，如图9.32 (c)所示。 当来料力学性能不均匀或轧制温度、轧制速度发生变化时，轧件的变形 抗力也随之发生变化，从而使轧件的厚度也发生相应的波动。
当张力减小时： 轧制压力变大，此时塑性曲线斜率变大，轧件变厚，如图9.32(d)所示。 反之则变薄。轧制速度是调整张力主要手段。
图9.34 调整张力控制板厚原理图
热轧过程中，若张力过大，易发生拉窄、拉薄等情况，而且张力的变化 范围有限，用调整张力的方法来调整板厚的效率不高，所以热轧一般不 利用张力来控制板厚。 不过新型连轧机组有时会在最后一个机架采用张力微调来控制板厚。 调整张力在冷轧薄板时用得较多。
在厚度波动较小的情况下，可以在张力允许的范围内采用微调对其进行 调整； 厚度波动范围大时应改用调压下的方法进行厚度控制。
轧制理论与工艺 第三篇 板带材高精度轧制和板形控制
(a)板坯厚度变化时：压下的调整
量△S0与料厚的变化量并不相等
由三角形DEE/和三角形EE/F 可推出下式：
S
＝
0
M K
h 0
图14—1 （a）板坯厚度变化时
主要用于前馈即预控AGC，即 在入口处预测料厚的波动，据 以调整压下，消除其影响。
轧制理论与工艺
RAL
(b)变形抗力变化时：压下的调整量△S0与轧出板厚变化量△h也不相等
建议的，1蒙相当于相对长度差为10-4。泼森定义板形为横向
上单位距离上的相对长度差，以mon/cm表示，即：
s
104
L L
B) 加拿大铝公司是取横向上最长与最短纵条之间的相对长度差
作为板形单位，称为 I 单位，1个I单位相当于相对长度差为
10-5。所以板形表示为：
st
105
L L
式中：L—最短纵条的长度，mm。
因素：轧辊的弹性变形、不均匀热膨胀和不均匀磨损
轧辊的不均匀热膨胀
轧辊受热和冷却沿辊身分布不均，一般辊身中部温度
高于边部，传动侧低于操作侧，径向辊面高于辊心。
这使得热膨胀精确计算困难，一般采用简化公式：
Rt yt KT(TZ TB )R KTTR
式中 TZ、TB——辊身中部和边部温度； R ——轧辊半径； ——轧辊材料的线膨胀系数； KT——考虑轧辊中心与表面温度不均分布的系数，一般＝0.9。
S/0
P/K
h
S0
(P-P0)/K
h
h
S0
P
P0 K
S0—考虑预压变形后的空载辊缝。
轧制理论与工艺
RAL
14.1.1 板带厚度变化的原因和特点
影响板带厚度的主要因素：
3.控制轧制的基本概念
六十年代后期：美国采用控制轧制工艺生产出 六十年代后期：美国采用控制轧制工艺生产出σs＞ 422MPa的含 钢板，用来制造大口径输油钢管。日 的含Nb钢板 用来制造大口径输油钢管。 的含 钢板， 本用控制轧制工艺生产出强度高，低温韧性好的钢板， 本用控制轧制工艺生产出强度高，低温韧性好的钢板， 并开发出一系列新的控制轧制工艺， 并开发出一系列新的控制轧制工艺，提出了相应的控 制轧制理论。这期间人们重视奥氏体再结晶行为的研 制轧制理论。 究，开始认识到未再结晶区轧制的重要性。 开始认识到未再结晶区轧制的重要性。 七十年代：完成了控轧三阶段， 、 、 应用逐步 七十年代：完成了控轧三阶段，Nb、V、Ti应用逐步 完善。 完善。
控轧分类 1．奥氏体再结晶区控制轧制（Ⅰ型控制轧制） 奥氏体再结晶区控制轧制（ 型控制轧制） 奥氏体再结晶区控制轧制 2．奥氏体未再结晶区控制轧制（Ⅱ型控制轧制） 奥氏体未再结晶区控制轧制（ 型控制轧制） 奥氏体未再结晶区控制轧制 3.（r+α）两相区控制轧制 （ ）
3.2 控轧工艺特点 一．控制加热温度 控制加热温度 二．控制轧制温 控制轧制温度 三．控制变形程度 控制变形程度 四．控制轧后冷却速度 控制轧后冷却速度 3.3 控轧的效应 一．提高综合性能 提高综合性能 既提高强度，又改善韧性，尤其是钢的 既提高强度，又改善韧性，尤其是钢的Tvs ↓↓ 二．简化工艺 简化工艺 三 . 节省合金元素 控制轧制可充分发挥Nb、 、 等微量合金元素的作用 控制轧制可充分发挥 、V、Ti等微量合金元素的作用 1
六十年代初：英国斯温顿研究所提出，铁素体 六十年代初：英国斯温顿研究所提出，铁素体微组织与性能之间的定量关系。 珠光体钢中显 微组织与性能之间的定量关系。 著名的Petch关系式明确表明了热轧时晶粒细化 关系式明确表明了热轧时晶粒细化 著名的 的重要性。 的重要性。 六十年代中期： 六十年代中期：英国钢铁研究会进行了一系列 研究：降碳改善塑性和焊接性能，利用 、 研究：降碳改善塑性和焊接性能，利用Nb、V 获得高强度， 对奥氏体再结晶的抑制作用以 获得高强度，Nb对奥氏体再结晶的抑制作用以 及细化奥氏体晶粒的各种途径。 及细化奥氏体晶粒的各种途径。
轧钢机的弹性变形、轧件厚度及板形控制
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反馈式AGC系统简单，但其控制 精度不高，反应滞后；可用于对 厚度精度要求不高的轧机上。
2）间接测厚的P-AGC。测出轧制 时的轧制力P和轧辊辊缝后、运 用弹 跳方程间接算出轧件厚度h。 得出的轧件厚度是处在轧制状态 的轧件厚度，信号传递时差小， 能较迅速地改善轧件的厚度偏差， 是厚度自动控制中应用较广的一 种基 本型式。这种方法的缺点是
C=P/f 关于机座各受力元件的变形计算，大多数已在轧钢机 械课程中述及如：轧辊（弯曲变形及弹性压扁量计算）、 机架，其它可在教材的有关部份查阅（见教材p80~87)。
10
5.1.2 轧件的厚度控制
一、塑性曲线与塑性方程
如第二章所论述，在不考 虑轧辊弹性压扁时总轧制力：
P pm F pm bm R h 而pm n k f (h, R,t, k...) 可以推出,总轧制力:
3
二、机座弹性变形曲线与 机座刚度
工作机座弹性变形f与轧制力 P之间的关系曲线称之为机座 弹性变形曲线或弹跳曲线， 如图示：
此曲线直线段的斜率：
CtgP5.2
f
C表示单位变形所对应的
轧制力，表示轧机抵抗变形
的能力，又称之为工作机座
的刚度系数。
4
一般C值越大越好，对大型轧机其值应为6000KN/mm以 上。
轧钢机的弹性变形、轧件厚度及板形控制
• 轧辊的弯曲变形：产生轧件的横向厚差，影响 板形。
由于在轧制过程中，轧制力P总是会波动的， 所以产生的工作机座的弹性变形 f 也是变化的。 为了维持板厚不变，必须对此进行补偿。补偿的 方法是在轧制过程中控制压下量，改变轧机的空 载辊缝值；具体采用的自动控制系统称之为自动 板厚控制系统简称为AGC系统（Automatic Gauge Control）。
轧制厚度及板型控制
轧制厚度及板型控制导读：就爱阅读网友为您分享以下“轧制厚度及板型控制”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! 厚度自动控制和板形控制项目1 板带材轧制中的厚度控制项目2 横向厚差与板形控制技术项目1板带材轧制中的厚度控制一、厚度自动控制的工艺基础 1.p-h图的建立（1）轧制时的弹性曲线轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。
轧出厚度：h=S0 +P/K―――轧机的弹跳方程S0 ――空载辊缝P――轧制压力K――轧机的刚度系数根据弹跳方程绘制成的曲线（近似一条直线）――轧机弹性变形曲线，用A 表示。
A（2）轧件的塑性曲线根据轧制压力与压下量的关系绘制出的曲线――轧件塑性变形曲线，用B表示。
B（3）弹塑性曲线的建立将轧机弹性变形曲线与轧件塑性变形曲线绘制在一个坐标系中，称为弹塑性曲线，简称P-h图。
注意A线与B线交点的纵坐标为轧制力A线与B线交点的横坐标为板带实际轧出厚度2. p-h图的运用由p-h图看出：无论A线、B线发生变化，实际厚度都要发生变化。
保证实际厚度不变就要进行调整。
例如：B线发生变化（变为B‘），为保持厚度不变，A线移值A＇，是交点的坐标不变。
C线――等厚轧制线作用：板带厚度控制的工艺基础板带厚度控制的实质：不管轧制条件如何变化，总要使A 线和B 线交到C线上。
p-h图二、板带厚度变化的原因和特点影响板带厚度变化的因素：1、轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响温度↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓变形抗力对轧出厚度的影响2、来料厚度不均匀的影响来料厚度↓→压下量↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓来料厚度对轧出厚度的影响3、张力变化的影响张力↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓张力对轧出厚度的影响4、轧制速度变化的影响通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力。
摩擦系数↓→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓摩擦系数对轧出厚度的影响5、原始辊缝的影响原始辊缝减小，板厚度变薄。
板带轧制工艺及理论
第二章 板带轧制工艺及理论1.板带钢产品的技术要求包括哪些方面？对板带钢产品的基本要求包括化学成分、几何尺寸、板形、表面、性能等几个方面。
(1)钢板的化学成分要符合选定品种的钢的化学成分（通常是指熔炼成分），这是保证产品性能的基本条件。
(2)钢板的外形尺寸包括厚度、宽度、长度以及它们的公差应满足产品标准的要求。
(3)钢板常常作为包复材料和冲压等进一步深加工的原材料使用，使用上要求板形要平坦。
在钢板的技术条件中对钢板的不平度提出要求，以钢板自由放在平台上，不施加任何外力的情况下，钢板的浪形和瓢曲程度的大小来度量。
(4)使用钢板作原料生产的零部件，原钢板的表面一般是工作面或外表面。
技术条件中通常要求钢板和钢带表面不得有气泡、裂纹、结疤、拉裂和夹杂，钢板和钢带不得有分层；钢板表面上的局部缺陷应用修磨的方法清除，清除部位的钢板厚度不得小于钢板最小允许厚度。
(5)根据钢板用途的不同，对钢板和钢带的性能要求不同，对性能的要求包括四个方面：力学性能、工艺性能、物理性能、化学性能。
对力学性能的要求包括对强度、塑性、硬度、韧性的要求；工艺性能包括冷弯、焊接、深冲等性能；材料使用时对物理性能有要求时在技术条件中提出，如电机和变压器用钢对磁感强度、铁磁损失等物理性能提出要求；材料使用时对化学性能有要求时在技术条件中提出，如不锈钢板钢带对防腐、防锈、耐酸、耐热等化学性能提出要求。
2.板带轧机的分类方法有几种？板带轧机的分类方法有按辊系分类、按轧辊驱动方式分类、按轧机组成分类、按轧机用途分类等多种分类方法。
（1）按辊系分类板带轧机按辊系分类是最常用、最基本的方式。
常用的轧机有二辊、三辊、四辊、六辊、八辊、十二辊、二十辊以及偏八辊、非对称式八辊、行星式轧机等，这些形式的轧机是由一对工作辊和多个支持辊构成。
（2）按轧辊驱动方式分类对称驱动方式：上、下工作辊，上、下中间辊，上、下支持辊；非对称驱动方式：一根工作辊，一根工作辊和一根支持辊；异步驱动：上、下辊异步传动，上、下工作辊异步传动。
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。
冷轧基础理论知识
冷轧基础理论知识一、概要冷轧基础理论知识是金属加工领域中的重要组成部分，涉及到金属材料的塑性变形、力学性能和加工技术等方面。
本文旨在介绍冷轧技术的原理、发展历程以及应用领域，概述冷轧过程中的基础理论和关键工艺参数，包括材料选择、设备配置、工艺流程、冷却方式等。
通过学习本文，读者可以了解冷轧技术的核心知识体系，掌握冷轧过程中的基本理论和实际操作技巧，为后续的深入研究和实践打下坚实基础。
本文还将探讨冷轧技术的未来发展趋势，展望其在金属材料加工领域的应用前景。
1. 简述冷轧技术的定义与发展历程。
冷轧技术是一种利用金属板材在常温下的可塑性，通过一系列辊轮对其施加压力进行加工的方法。
其基本过程是在常温下将金属材料进行连续轧制，改变其形状和尺寸，获得所需的厚度、宽度和平整度的金属板材。
与传统的热轧工艺相比，冷轧技术以其优良的加工精度和良好的材料性能得到了广泛的应用。
发展历程上，冷轧技术起始于工业革命时期的欧洲，随着钢铁工业的迅猛发展而逐渐成熟。
早期的冷轧技术主要运用于有色金属的轧制，随着技术的进步，逐渐扩展到黑色金属的轧制领域。
随着材料科学和工艺技术的不断进步，冷轧技术也在不断地发展。
从简单的单机轧制到现代化的连续自动化生产线，从传统的模拟控制到数字化和智能化控制，冷轧技术已经成为现代制造业不可或缺的重要工艺手段。
其发展历程不仅体现了技术的进步，也反映了人类对材料性能的不断追求和探索。
2. 阐述冷轧技术在工业领域中的重要性。
冷轧技术在工业领域中的重要性不言而喻。
随着现代工业的发展，对于材料性能的要求越来越高，而冷轧技术作为一种先进的金属加工技术，能够满足这种高性能的需求。
冷轧过程通过控制金属的塑性变形和再结晶行为，可以显著提高金属的强度和硬度，同时保持良好的韧性和表面质量。
这使得冷轧材料在汽车、航空、建筑、电子等多个行业中得到广泛应用。
在汽车行业，冷轧技术用于生产高质量的钢板和带材，用于制造车身、发动机等关键部件。
热加工论坛—轧制理论和控制方法习题
第一章 轧制理论与工艺控制方法简答题1.影响宽展的基本因素在轧制过程中轧件的高度承受轧辊压缩作用，压缩下来的体积，将按照最小阻力法则移向纵向及横向。
由移向横向的体积所引起的轧件宽度的变化称为宽展。
１）相对压下量对宽展的影响压下量是形成宽展的源泉，是形成宽展的主要因素之一，没有压下量宽展就无从谈起，因此，相对压下量愈大，宽展愈大。
2）轧制道次对宽展的影响在总压下量一定的前题下，轧制道次愈多，宽展愈小。
３）轧辊直径对宽展的影响其它条件不变时，宽展△ｂ随轧辊直径Ｄ的增加而增加。
4)摩擦系数对宽展的影响当其它条件相同时，随着摩擦系数的增加，宽展增加。
凡是影响摩擦系数的因素，都将通过摩擦系数引起宽展的变化，这主要有：轧制温度、轧制速度、轧辊表面状态、轧件的化学成分、轧辊化学成分的影响5)轧件宽度对宽展的影响可将接触表面金属流动分成四个区域：即前、后滑区和左、右宽展区。
用它说明轧件宽度对宽展的影响。
假如变形区长度l一定，当轧件宽度Ｂ逐渐增加时，由l1>B1到l2=B2，宽展区是逐渐增加的，因而宽展也逐渐增加，当由l2=B2到l3<B3时，宽展区变化不大，而延伸区逐渐增加。
因此从绝对量上来说，宽展的变化也是先增加，后来趋于不变。
6)前、后张力对宽展的影响张力的影响表现为有宽展趋势的金属区段的缩小，因而明显地减小了宽展量。
因此，冷轧采用前、后张力时，随着张力的增大，宽展减小。
2.实际轧制中常见的是哪一种摩擦类型？在实际中最常遇到的是混合摩擦，即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。
半液体摩擦可理解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。
在具有工艺润滑的冷轧变形区中，常出现这种润滑。
必学-金属材料热处理轧制原理基本理论知识
必学-金属材料热处理轧制原理基本理论知识金属材料及热处理、金属塑性变形与轧制原理基本理论知识金属材料及热处理部分一、金属材料的种类材料是人类用来制造各种有用物件的物质。
工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制取零件和元件的材料。
工程材料的种类繁多，分类方法也不同，但均可分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属包括钢、铸铁、锰、铬及其合金，有色金属材料是除黑色金属之外的所有金属及其合金。
在铸铁中，由于采用不同的处理方式可使石墨呈现不同的形式。
根据石墨形态的差别，将铸铁分为下列几种:普通灰铸铁(石墨呈片状)、蠕墨铸铁(石墨呈蠕虫状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)、球墨铸铁(石墨呈球状)。
二、金属的结构1,金属的晶体结构金属和合金在固态下通常都是晶体。
内部原子或离子在三维空间呈周期性有规则的重复排列的固体称为晶质体(晶质)。
习惯上，将具有几何多面体外形的晶质称为晶体，相应地，将不具有几何多面体外形的晶质称为晶粒。
由一个核心(晶核)生长而成的晶体称为单晶体，在单晶体的不同方向上测量其性能时，表现出或大或小的差异，这就是晶体的各向异性。
金属材料通常由许多不同位向的小晶粒所组成，称为多晶体;多晶体中各晶粒的各向异性互相抵消，故一般不显示各向异性，所以在工业用的金属材料中，通常见不到各向异性特征，称之为伪各向同性。
工业上使用的金属元素中，除了少数具有复杂的晶体结构外，绝大多数都具有比较简单的晶体结构，其中最典型、最常见的金属晶体结构有三种类型，即体心立方结构，面心立方结构和密排六方结构。
2,金属的同素异构转变大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如Fe、Mn、Ti、Co等具有两种或几种不同的晶体结构，即具有多晶型。
当外部条件(如温度和压力)改变时，金属可能由一种晶体结构转变成另一种晶体结构。
这种固态金属在不同温度下具有不同晶格的现象称为多晶型性或同素异晶性。
轧钢板形讲解
板形控制的基本理论包含三个方面相互关联的理论体系，即：
轧件三维弹塑性变形理论。
辊系变形理论（弹性变形、热变形和磨损变形）。
轧后带钢失稳理论。
根据这三个方面的理论和实验所建立的数学模型也是相互联系、密不可分的统一体。轧件弹塑性三维变形为辊系弹性变形模型提供轧制压力的横向分布，同时为带钢失稳判别模型提供前张力的横向分布，辊系变形模型为轧件变形模型提供有载辊缝横向分布。三者关系如图1.5所示。
2.1.1解析法
解析法是三维轧制理论研究的开端，其物理模型仍然是构建于Karman或Orown的力平衡方程式上，只不过三维轧制理论在平面变形理论基础之上又添加了一个板宽方向（轧辊轴向）的平衡方程式，再结合三个主应力的塑性条件进行求解。柳本左门应用解析法给出了热轧问题的近似解析解。柳本在计算中采用了以下假设：
自20世纪60年代以来，人们对构成板形理论体系的三个模型进行了大量的研究。辊系弹性变形模型的研究起步较早，发展至今日已形成相对完善的理论体系，无论从计算精度及计算效率方面均可满足工程应用的要求；由于轧件变形特性的高度非线性，轧件的弹塑性变形计算较辊系的弹性变形计算复杂得多，虽然借助有限元法方法也能获得较好的计算精度，但计算量大，计算时间过长，不具有工程应用 价值；相对来说，对于轧后带钢失稳判别模型的研究较少。
图1.2带钢的平坦度
图1.3带钢的应力分布
1.1.2.3带钢的张力分布
带钢的张力分布可以回归为多项式形式：
σ（x) = A0+A1x+A2x2+A4x4+…（1-8）
式中σ（x）-带钢横向张力分布；
A0-带钢横向张力分布平均值；
A1-带钢横向张力分布的线性不对称分量；
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 ：
冷轧工序轧制基础理论培训教学大纲
冷轧工序轧制基础理论培训教学大纲（初级）一、教学目的和要求本课程设置的目的是使学员了解基本的轧制原理及影响冷轧变形的基本因素二、课程内容第一章金属塑性变形的实质教学要求：掌握金属变形及应力的产生与计算，了解变形过程，金属的弹性、塑性变形的基本概念教学内容：1、金属变形及其应力2、金属弹性变形、塑性变形第二章塑性变形及对性能的影响教学要求：掌握金属受压力加工时的受力条件，冷热变形的特点及对性能的影响，了解恢复和实用文档再结晶的概念教学内容：1、冷变形、热变形、冷热轧区别2、冷变形对金属组织和性能的影响3、恢复、再结晶第三章塑性变形的基本理论教学要求：掌握塑性变形的基本原理，了解轧制中的体积不变和最小阻力定律教学内容：1、体积不变定律2、最小阻力定律第四章轧制过程参数及其表示方法教学要求：了解变形过程的各参数的意义，了解变形区长度、变形系数、压下量、宽展量、延伸量的概念及咬入条件实用文档教学内容：1、变形区及其计算2、变形系数（压下、宽展、延伸系数的概念）3、绝对压下量，相对压下量、宽展量、延伸量及表示方法4、不均匀变形及对产品的影响5、轧辊咬入金属的条件6、咬入角，轧辊直径与压下量之间的关系7、影响咬入的因素第五章轧制中的宽展、延伸、前后滑及其影响因素教学要求：掌握轧制中几种变形现象的产生原因及影响因素教学内容：1、宽展及影响因素2、轧制中金属的前后滑3、影响前后滑的因素第六章金属对轧辊的压力实用文档教学要求：掌握轧制中变形抗力，轧制压力，接触面积及单位压力分布规律教学内容：1、轧制压力，接触面积2、轧制中金属的前后滑3、影响变形抗力的因素第七章特殊条件下的轧制教学要求：掌握特殊轧制过程中受力状态变化，轧制过程，特殊轧制的优缺点及应用教学内容：1、张力轧制2、异步轧制第八章轧制中的不均匀变形教学要求：实用文档掌握轧制中变形不均匀的产生对产品质量的影响教学内容：1、不均匀变形产生的原因2、不均匀变形产生的后果实用文档。
第1讲--板形的基本理论
第1讲 板形控制的基本理论板形是带钢产品的主要质量指标之一。
良好的板形不仅是带钢用户的永恒要求，也是生产过程中保证带钢在各条连续生产线上顺利通行的需要。
因此，解决产品板形问题、提高实物板形质量始终是板带生产中重点关注和孜孜以求的目标之一。
与此相对应，关于板形理论和板形技术的研究在近几十年一直都是本领域中的热点课题，并且取得了长足的进步。
目前，关于板形理论和板形技术的研究仍呈蓬勃向前的发展态势。
1 板形的概念1. 板形的描述 板形统指带材的横截面几何形状和带材在自然状态下的表观平坦性两个特征，如图1-1所示。
因此要定量描述板形就需要分别反映横截面几何形状和平坦性的多个指标。
一般地讲，板形包括凸度、楔形、边部减薄量、局部高点和平坦度五项内容。
(1) 凸度 即横截面中点厚度hf(0)与两侧边部标志点平均厚度之差，以CW 表示CW hf hf B be hf be B =--+-().[(/)(/)]00522 (1-1)式中 B −−带材宽度；hf (x )——带材横截面上距中点x 处的厚度；be −−带材边部标志点位置，一般取be = 25mm 或40mm 。
(2) 楔形 即横截面操作侧与传动侧边部标志点的厚度之差，以CW1表示CW hf be B hf B be 122=---(/)(/) (1-2)(3) 边部减薄量 即横截面操作侧或传动侧的边部标志点厚度与边缘位置厚度之差。
E M = hf (B/2-be ) - hf (B/2-be ) (1-3)E O = hf (be-B/2) - hf (be -B/2) (1-4)式中 be −−带材边缘位置，一般取be = 5mm ；E M ——传动侧边部减薄量；E O ——操作侧边部减薄量。
(4) 局部高点 指横截面上局部范围内的厚度凸起。
a) h c h ed h eob)图1-1 板形横截面几何形状及平坦度a)横截面几何形状；b)平坦度对于宽带材有时需进一步把带材凸度区别定义为二次凸度CW2和四次凸度CW4。
8 中厚板平面形状控制汇总
8中厚板平面形状控制8．1中厚板平面形状控制概述8．1．1 中厚板轧制平面形状变化特点由于中厚板生产坯料尺寸范围小而产品尺寸范围大，因此典型的中厚板轧制过程一般都包括成形轧制、展宽轧制和精轧三个阶段，如图8-1所示。
(1)成形轧制阶段：成形轧制也称整形轧制，即沿板坯长度方向(纵向)轧制1～4道次。
目的是消除板坯表面的凹凸不平和由于剪切引起的端部压扁，改善坯料表面条件，使板坯厚度均匀，提高展宽精度，减少展宽轧制时板坯边部桶形的产生。
(2)展宽轧制阶段：板坯经成形轧制后，一般都需要转钢90°进行展宽轧制。
一是使板坯宽度达到钢板毛宽；二是使板坯在纵、横两个方向性能均匀，改善各向异性。
展宽前后轧件宽度之比，称为展宽比，随展宽比不同，一般进行4—8道次展宽轧制。
(3)精轧阶段：精轧是在展宽轧制后，再将板坯转90°，沿板坯原长度方向进行伸长轧制，直至满足成品钢板的厚度、板形和性能要求。
传统平板轧制理论以平面应变条件为基础，认为在宽厚比较大的变形过程中，不发生横向变形。
但在中厚板变形过程中板坯沿轧制方向延伸的同时，宽度方向也发生宽展，这时已不是平面应变条件，而是三维塑性变形条件。
此时，板坯头尾端由于缺少外端的牵制，宽展更加明显，不均匀塑性变形严重。
在板坯厚度较厚的成形和展宽轧制阶段，这种不筠匀变形尤为明显。
成形和展宽轧制后板坯平面形状如图8-2所示。
由图8-2可以看出，成形和展宽轧制后板坯的平面形状已不再是矩形。
图8-2中C1和C3部分的凹形是由于在板坯头尾端发生局部宽展造成的；而C2和C4部分的凸形是因为成形轧制时板坯宽度方向的边部比宽度中部的宽展大，转钢进行展宽轧制时，产生延伸差，并与C1和C3部分的局部展宽累加而成。
中厚板生产一般要进行三阶段轧制，因此轧制终了时钢板的平面形状是由整个轧制过程中平面形状的变化量叠加而成的，并且受板坯尺寸、成品尺寸及横向轧制比(成品宽／板坯宽，即展宽比)、长度方向轧制比(成品长／板坯长，即伸长率)、压下率和变形区接触弧长等因素的影响。
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六.连轧过程中的板形与控制
?板形仪是板形控制的核心，目前主要采用
的板形仪有接触式和非接触式。接触式是 通过测量轧制时带钢横向的应力分布 ；非 接触式是通过测量因横向张力不均而产生 的磁导率变化来测板型 ，也有通过检测带 钢横向振幅和频率来间接测量横向应力的 。
整个板形控制的模型如下：
1.预设定控制模型
u≥tga
咬入角 a
三.连轧基本规律
各机架顺序排列，轧件同时通过数架轧 机进行轧制，各机架通过轧件相互联系， 从而使轧制的变形条件、运动学条件和力 学条件等都具有一系列的特点。
三.连轧基本规律
连续轧制时，随着轧件断面的减小，轧 制速度递增，保持正常的轧制条件是轧件 在轧制线上每一机架的秒流量相等原则， 即：
调控功效矩阵生成
板形控制模型 各板形调节机构动作值计算
各板形调节机构动作值计算
动作值输出
谢谢！
五.影响前滑的因素
? 前滑值随辊径的增加而增加。 ? 摩擦系数u越大，前滑越大。 ? 随着压下率的增加，前滑增加，到达某一值时，
开始减小。
? 其他轧制参数不变的情况下，随着轧件的最终厚
度增加，前滑减小。
? 宽度小于一定值时，宽度增加前滑增加；大于一
定值时，宽度再增加，前滑为一定值。
? 前张力增加则前滑增加，后张力增加则后滑增加。
如图：
轧制变形区
弹性变形区
弹性恢复区
区形变性塑
二.轧制咬入条件
在轧钢生产中，轧制过程有时会出现不 能顺利进入轧辊或者说轧件不能被轧辊咬 入，使轧制不能进行。所以轧制过程能否 建立的先决条件是轧件是否被轧辊咬入。 轧件在轧辊上的咬入过程是一个不稳定的 过程，因为当咬入的时候，变形区的几何 参数、运动学参数以及力学参数都是变化 的。
一部分流向纵向，使轧件伸长；另一部分 流向横向，使轧件展宽。轧件的延伸是被 压下金属向轧辊入口和出口两方向流动的 结果，轧件进入轧辊的速度VH小于轧辊在 该点处线速度V的水平分量Vcosa，而轧件 的出口速度Vh大于轧辊在该处的线速度。 这种Vh＞V的现象叫做前滑，而VH＜ Vcosa的现象叫做后滑。
? 带钢头部进入轧机以前，轧机的各种板
形控制机构都有正确的预设定值，以此 来作为反馈控制的调节起点。
六.连轧过程中的板形与控制
2.轧制力—弯辊力前馈控制模型
? 板形预设定控制模型在计算设定值时采
用的轧制力是预估的，肯定与实际轧制 过程的轧制力存在误差，而且在轧制过 程中是不断变化的，为了消除误差和轧 制力的波动对板形的干扰，必须对弯辊 力进行不断的补偿性调整。
基础轧制理论
五机架冷连轧是同一冷轧件在 五架连续配置的轧机上同时轧制的 状态，五架轧机顺序排列，轧件同 时通过轧机进行轧制，各机架通过 轧件相互联系。
一.轧制变形区
轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力 将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之 产生塑性变形的过程。轧制变形区是指轧 制时，轧件在轧辊作用下发生变形的区域。 实际的轧制变形区分成弹性变形区、塑性 变形区和弹性恢复区。
二.轧制咬入条件
为建成轧制过程，必须使轧辊咬入轧件， 只有当轧件上作用有外力，使其紧贴在轧 辊上时才可能咬入。这种使轧件紧贴轧辊 的力，可能是轧件运动的惯性力，也可能 是由外部环境给的。在这种力的作用下， 轧辊与轧件前端接触，前端边缘被挤压时 产生摩擦力，由摩擦力把轧件拽入辊缝中。
如果没有外力作用，不考虑惯性力， 咬入条件可以表示为：
六.连轧过程中的板形与控制
3.闭环反馈模型
? 闭环反馈控制模型是板形控制的核心，
在轧制过程中闭环反馈控制模型通过周 而复始的根据板形仪实测板形信号对各 板形调节机构的动作值进行修正，以使 轧后带材板形达到板形控制的目标值。
板形闭环控制系统
开始
生成板形控制目标
采集实际板形信号
板形信号预处理
板形模式识别
六.连轧过程中的板形与控制
?板形的控制实质是对辊缝的控制，是沿带
材宽度方向辊缝曲线的控制。除了来料的 原始板形外，凡是影响辊缝的所有工艺参 数，如力学参数、热学参数及几何参数都 会对板形产生影响。这些参数包括：总轧 制压力、单位轧制压力的分布、弯辊力、 支撑辊与工作辊间接触压力、初始辊形、 轧辊磨损、热凸度和变位辊形等。
六.连轧过程中的板形与控制
板形是板带材横截面的几何形状和在自 然状态下的表观平坦度，是影响轧制稳定和 轧制质量的重要因素，板形可以用来表征板 带材中波浪形或瓢曲是否存在、大小及位置。
六.连轧过程中的板形与控制
?在轧制过程中，塑性延伸率若延横向处处
相等则产生平坦板形，相反则产生不同形 状的板形。造成轧制过程横向延伸率不同 的原因包括变形区辊缝的前滑与后滑
前滑值是用用轧辊出口断面上轧件与轧辊速度的相对值 来表示，即： Sh=（Vh-V）/V *100% 同样后滑是用轧辊入口断面轧件的速度与轧辊 该点的水平分速度差的相对值来表示，即： SH=（Vcosa-VH）/ Vcosa *100% 根据秒流量体积相等可以推导：
延伸系数r=（1+Sh）/cosa（1-SH）
F1V1=F2V2=............=FnVn=C （连轧常数）
三.连轧基本规律
轧件在各机架轧制时的秒流量相等，即 为一个常数，这个常数称为连轧常数。这 个条件一旦破坏就会造成拉钢或堆钢，拉 钢严重会导致轧件破断，堆钢可导致折叠 或引起其他设备事故。
四.轧制过程中的前滑与后滑
? 轧件在轧制时，高度方向受压下的金属