轧制定义和基本原理
(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。
轧制原理第一章第一讲
3) 稳定轧制阶段 轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，
。 故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)
a
(a)
(b)
(c)
图1 轧制过程三阶段示意
F0 1F1，F1 2 F2，F2 3 F3 ，Fn1 n Fn
而
n
F0 Fn 12 3 n
i
n p
i 1
有
p n
③ 压下率之间的关系
这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定
义，积累压下率为 道次压下率为
h0 hn h0
1
h0 h0
h1
2
h1 h2 h1
n
1.1.2 变形区基本参数计算
1. 压下,宽展及延伸变形
设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及 （断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形 参数可列为下表1-1
表1-1 各种变形参数的表示
压下
绝对变形 相对变形 变形系数 对数变形系数
h H h e1 h H H h
lnH h
2. 各参数之间的关系 ① 变形系数之间的关系：
根据体积不变条件，有 H B L h b l 1
h b l 1, 1 1, 也即 ln 1 ln ln 0
H BL
可见变形系数之间满足体积不变条件。
② 延伸系数之间的关系 这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者 之间的关系。根据定义，有
宽展 b b B e2 b B b B
lnb B
延伸 l l L e3 l L l L
控制轧制与控制冷却培训
控制轧制与控制冷却培训一、轧制的基本原理和过程1. 轧制的概念和分类：介绍了轧制的定义和轧制根据加工方式和加工精度的不同可以分为粗轧和精轧。
2. 轧制的基本原理：介绍了轧制的原理，包括材料变形、变形力和摩擦力。
3. 操作技巧和注意事项：介绍了轧机的操作技巧和相关的注意事项，包括轧机的启动、停止和维护等内容。
二、控制轧制的关键参数1. 温度控制：介绍了轧制过程中温度的控制方法和关键参数。
2. 轧制力和轧制速度：介绍了轧制过程中轧辊的力和速度的控制方法和关键参数。
3. 压下量：介绍了轧制过程中的压下量的控制方法和关键参数。
三、冷却的基本原理和过程1. 冷却的概念和分类：介绍了冷却的定义和冷却方式的分类。
2. 冷却的基本原理：介绍了冷却的原理，包括热量传递和温度控制。
3. 操作技巧和注意事项：介绍了冷却设备的操作技巧和相关的注意事项，包括冷却水的供应和冷却温度的控制等内容。
四、控制冷却的关键参数1. 冷却水温度：介绍了冷却过程中冷却水温度的控制方法和关键参数。
2. 冷却水流量：介绍了冷却过程中冷却水流量的控制方法和关键参数。
3. 冷却时间：介绍了冷却过程中冷却时间的控制方法和关键参数。
五、轧制与冷却的协调控制1. 轧制和冷却的关联性：介绍了轧制和冷却之间的关联性，以及对产品性能和质量的影响。
2. 控制系统的应用：介绍了轧制和冷却中常用的控制系统，包括自动控制系统和人工控制系统等。
3. 故障处理和维护：介绍了轧制和冷却中常见的故障处理方法和设备维护技巧。
以上是本次控制轧制与控制冷却培训的主要内容概要，希望通过此次培训，能够提高操作工人对控制轧制与控制冷却的理解和技能，为公司的生产和产品质量提升贡献力量。
六、安全生产培训1. 轧制和冷却设备的安全操作规程：介绍了轧制和冷却设备的安全操作规程，包括设备启动、停止和紧急情况的处理等内容，以确保操作人员的安全。
2. 安全防护措施：介绍了轧制和冷却设备的安全防护措施，包括安全防护装置的使用和维护，以减少事故发生的可能性。
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。
3.2 轧制解析
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%
板带材轧制
管材轧制 型材轧制
线材轧制
3．2．3
以简单理想轧制过程为例，阐述轧制过程的基本概念。 • 简单理想轧制过程：两轧辊均被驱动，
直径相等，转速相同，轧件的机械性 质及运动均匀，无外加推力或拉力作
用，靠轧辊力实现轧制的过程。
• 轧制过程如图5-23示意图所示。
变形区 — 轧件在轧辊作用下产 生变形的区域。
外区或刚端 — 变形区以外两端 不产生变形区域。
轧制力 P 可按下式计算：
P B p
0
a
a r dX dX dX cos B t sin B t sin r 0 cos cos cos
p — 作用在轧件上的单位压力 t — 单位接触摩擦力 — 变形区内任一角度
B b0 b1 2
轧件平均宽度
第一项单位压力 p 的垂直分量
3. 按轧件、轧辊的位置和相对运动关系分类
纵轧 初、板带材、型、线轧 制 转体 横轧 齿轮、车轮、车轴等回 斜轧 管材、钢球等变截面件
图5-30
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
轧辊入口-中性面之间的区间—后滑区 中性面-轧辊出口之间的区间—前滑区，对应的轧辊圆心角称为中性角
棒材工艺轧制原理
• 热轧生产线：热轧生产线主要包括加热炉、轧机、冷却设备等 • 冷轧生产线：冷轧生产线主要包括矫直机、剪切机、冷床等 • 在线轧制生产线：在线轧制生产线主要包括连轧机、飞剪、卷取机等
棒06材工艺轧制技术的发展与展 望
棒材工艺轧制技术的 最新进展
• 棒材工艺轧制技术的最新进展 • 高性能轧制技术：通过优化轧制工艺，提高金属的力学性能和 表面质量 • 智能化轧制技术：利用计算机技术和传感器技术，实现轧制过 程的自动化和智能化 • 环保节能轧制技术：通过优化生产工艺和设备，降低能源消耗 和环境污染
棒材工艺轧制技术的未来挑战
• 技术难题：解决棒材工艺轧制过程中的技术难题，提高 产品质量和生产效率 • 市场竞争：应对市场竞争，提高棒材工艺轧制技术的竞 争力和市场份额
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谢谢观看
棒材工艺轧制的基本原理及其影响因素
棒材工艺轧制的基本原理
• 金属在塑性变形过程中的晶格位错和滑移 • 通过改变金属的晶粒形状和晶粒大小来实现塑性变形
棒材工艺轧制的影响因素
• 轧制温度：影响金属的塑性和流动性 • 轧制速度：影响金属的变形速度和冷却速度 • 轧制压力：影响金属的变形程度和密度 • 轧制间隙：影响金属的变形均匀性和表面质量
轧制间隙的调整
• 自动调整：通过自动控制系统实时调整轧制间隙 • 手动调整：根据轧制过程中的实际情况手动调整轧制间 隙
棒03材工艺轧制过程中的组织性 能变化
轧制过程中的微观组织演变
金属在轧制过程中的微观组织变化
• 晶粒形状和大小的变化：轧制过程中晶粒逐渐拉长，晶 粒大小减小 • 晶格位错和滑移的产生：轧制过程中晶格位错和轧制技术的发展趋势 • 高生产效率：提高轧制速度，提高生产效率，降低生产成本 • 高质量：提高金属的力学性能和表面质量，满足市场需求 • 环保节能：降低能源消耗和环境污染，实现可持续发展
轧制的基本原理和特性分析
h/h0
h,mm
(a) 当Δh、h0、h1为常数，低碳钢，轧制温度为900ºC和轧制速度为1.1 m/s时， Δb与r的关系；
(a) (b) 当h0、h1为常数，低碳钢，轧制温度为900ºC和轧制速度为1.1 m/s时， (b) Δb与Δh的关系。
• 工具形状有利于延伸。
Nx
Tx
T
N
2 轧制过程中的宽展
• 轧件在宽度方向线尺寸的变化，即绝对宽展称为宽展。 bb1 b0
• 轧制中的宽展可能是希望的，也可能是不希望的，视轧制 产品的断面特点而定。当用窄坯料轧成宽成品时希望有宽 展，若是从大断面坯料轧成小断面产品时，则不希望有宽 展。无论在那种情况下，均必须掌握宽展变化规律及正确 计算它，在孔型中轧制则更为重要。
1cosh
2R
sin 1 h
2 2R h
R
sin 1(1cos)
22
sin
22
变形区长度 l
轧件与轧辊之接触弧的水平投影长度，称为变形区长度。
l2 R2(Rh)2 2
l Rh h2 4
l Rh
1.3 体积不变条件
对于消除了铸态组织的已变形金属，塑性加工时金属的密 度变化很小或者不变。
变形区中高度为hx的任意断面上的变形速度为：
ddxh/d t 1dxh2vy
dt hx
hx dt hx
平均变形速度
h0 h1 h 0
t
t R v
h R
h0 h1
v
h0
R(h0 h1)
各种轧机的平均变形速度
1.6 咬入条件
Nx Tx
棒材直接轧制
棒材直接轧制摘要：一、棒材直接轧制的定义与原理二、棒材直接轧制的过程与分类三、棒材直接轧制的优势与挑战四、棒材直接轧制的应用领域与发展前景正文：棒材直接轧制是一种通过连续轧制方式，将金属棒材经过一系列轧制工序，使其形状、尺寸、表面质量以及内部组织得到改善和优化的工艺方法。
它具有生产效率高、能耗低、产品质量好等优点，广泛应用于建筑、汽车、轨道交通、航空航天等领域。
一、棒材直接轧制的定义与原理棒材直接轧制，顾名思义，是指直接将金属棒材进行轧制处理。
轧制是一种金属塑性变形的过程，通过轧制设备对金属棒材施加一定的压力，使其在通过轧辊时发生连续的塑性变形，从而改变其形状、尺寸和内部组织。
轧制过程中，金属棒材的外层受到较大的挤压力，内部受到较小的挤压力，从而使金属棒材产生塑性变形。
二、棒材直接轧制的过程与分类棒材直接轧制的过程主要包括：预热、轧制、退火、拉伸、热处理、冷却、矫直、检验等。
根据轧制方式的不同，棒材直接轧制可分为：热轧、冷轧、温轧等。
热轧是指在高温条件下进行的轧制，冷轧是指在室温条件下进行的轧制，温轧则介于两者之间。
三、棒材直接轧制的优势与挑战棒材直接轧制的优势主要体现在：生产效率高，每道轧制工序的时间较短，整个轧制过程可以实现连续生产；能耗低，由于采用连续轧制方式，使得棒材在轧制过程中的变形热能得到充分利用；产品质量好，通过轧制，可以改善金属棒材的形状、尺寸、表面质量以及内部组织。
然而，棒材直接轧制也面临着一些挑战，如轧制过程中可能出现的板形不良、表面缺陷等问题，需要加强对轧制过程的控制。
四、棒材直接轧制的应用领域与发展前景棒材直接轧制广泛应用于建筑、汽车、轨道交通、航空航天等领域。
随着我国经济的持续发展，对金属材料的需求不断增加，棒材直接轧制市场前景十分广阔。
轧制原理
轧制过程是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。轧制过程除使轧件获得一定形状和尺寸外， 还必须具有一定的性能。 1.1 变形区主要参数 (1) 轧制变形区：轧件承受轧辊作用产生变形的部分称为轧制变形区，即从 轧件入辊的垂直平面到轧件出辊的垂直平面所围成的区域如图 1.1 中 AA1B1B， 通常又把它称为几何变形区。 (2) 咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角，图 1.1 中α所示。压 下量 ∆h (∆h = H − h ) 与轧辊半径 R 及咬入角 α 之间关系如下：
3
绝对宽展量为轧制前、后轧件宽度 B、b 之差，即： ∆b = b − B ； 绝对延伸量为轧制前、后轧件长度 L、l 之差，即： ∆l = l − L 。 用绝对变形不能正确说明变形量的大小，但由于习惯，前两种变形量常 用，而绝对延伸量一般情况下不使用。 b) 用相对变形量表示：即用轧制前、后轧件尺寸的相对变化表示的变形量。 H −h H −h h 相对压下量： 100% 100% ln H h H b−B b−B b 100% 100% ln 相对宽展量： B b B l−L l−L l ln 相对延伸量： 100% 100% L l L c) 用变形系数表示：即用轧制前、后轧件尺寸的比值表示变形程度。 H b l 压下系数： η = 宽展系数： β = 延伸系数： µ = h B L 1.2 金属在变形区内的流动规律 1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布 关于轧制时变形的分布有两种不同理论，一种是均匀变形理论，另一种是不 均匀变形理论。后者比较客观的反映了轧制时金属变形规律。 均匀变形理论认为沿轧件断面高度上的变形、 应力和金属流动分布都是均匀 的。 不均匀变形理论认为沿轧件断面高 度上的变形、 应力和金属流动分布都是 不均匀的。 不均匀变形理论的主要内容： a) 沿轧件断面高度上的变形应力 和流动速度分布不均。其中， 沿轧件断面高度上的金属流动 速度如图 1.2 所示。 b) 几何变形区内在轧件与轧辊 图 1.2 沿轧件断面高度上的金属流动速度 接触表面上，不但有相对滑 1、 7－外端；2、6－过渡区；3－后滑区； 动，还有粘着。所谓粘着指 4－粘着区；5－前滑区 轧件与轧辊间无相对滑动。 c) 变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变形区外，把轧制变 形区分成过渡区、前滑区、后滑区、粘着区。 d) 粘着区内有一个临界面，此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。 1.2.2 沿轧件宽度方向上的流动规律 一般变形区长度小于宽度，所以延伸大于宽展；纵向延伸区中心部分只延伸 无宽展，其延伸大于两侧，在两侧引起张应力，张应力会引起宽展下降。
轧制理论)轧制原理
轧制理论的发展趋势与未来展望
1 2
智能化发展
随着人工智能和大数据技术的应用，轧制理论的 智能化发展成为趋势，实现轧制过程的自动化和 智能化控制。
新材料和新工艺研究
未来轧制理论将继续在新材料、新工艺的研究方 面发挥重要作用，推动行业的创新发展。
3
绿色可持续发展
轧制理论将注重绿色可持续发展，致力于降低能 耗和减少环境污染，实现行业的可持续发展。
轧制理论)轧制原理
目录
量 • 轧制过程的模拟与优化 • 轧制理论的应用与发展
01
轧制原理概述
轧制的基本概念
轧制是一种金属加工工艺，通过两个 旋转的轧辊将金属坯料压缩，使其发 生塑性变形，从而获得所需形状和性 能的金属制品。
轧制过程中，金属坯料通过轧辊的摩 擦力作用被牵引，经过连续的塑性变 形，形成一定规格和形状的成品或半 成品。
智能算法进行故障诊断和预警，提高轧制过程的稳定性和可靠性。
05
轧制理论的应用与发展
轧制理论在钢铁工业中的应用
轧制工艺优化
轧制理论为钢铁工业提供了优化轧制工艺的方法，提高了产品质 量和生产效率。
新材料研发
轧制理论在新材料研发中发挥了重要作用，推动了钢铁材料的不 断升级和革新。
节能减排
轧制理论的应用有助于钢铁工业实现节能减排，降低生产过程中 的能耗和污染物排放。
利用测厚系统实时监测板材厚度， 反馈调整轧制参数，以实现厚度 控制的自动化和精细化。
04
轧制过程的模拟与优化
轧制过程的数值模拟技术
有限元法
01
通过将轧制过程划分为一系列小的单元，利用数学方程描述每
个单元的行为，从而模拟整个轧制过程。
有限差分法
轧制原理与工艺教材ppt
对未来轧制技术研究的建议与期望
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将轧制后的金属材料进行冷却和矫直，去除残余应力，提高材料质量。
对成品进行质量检查，包括尺寸、形状、表面质量等。
压力控制
控制轧制过程中的压力和变形量，防止材料破裂和过度变形。
温度控制
控制金属材料的加热品的质量和尺寸精度，确保产品质量符合要求。
绿色环保、可持续发展理念在轧制领域的体现和应用
新材料、新工艺、新技术的引入和应用
智能化、自动化、远程控制技术的融合和创新
加强基础理论研究，提高轧制技术的科学性和系统性
加强产学研合作，促进科技成果转化和应用推广
加强人才培养，建设高素质的轧制技术研究和应用团队
加强创新研究，推动新技术、新工艺、新材料的研发和应用
轧制分类
轧制是通过两个旋转的轧辊施加压力，使金属在两个轧辊之间发生塑性变形，从而获得所需形状和性能的金属制品。
轧制原理
在古代，人们已经使用简单的轧机来加工金属，如用碾压机将金属板压成薄片。
古代轧制
近代轧制
现代轧制
随着工业革命的发展，轧制技术得到了广泛应用和改进，出现了各种型号的轧机和现代化的生产线。
轧制质量控制
04
轧制实践与应用
轧制在工业中的应用
广泛应用于汽车、建筑、机械、电子等领域，用于生产各种厚度和宽度的板材。
板材轧制
主要生产各种截面的钢轨、工字钢、角钢、槽钢等型材。
型材轧制
用于生产各种规格的钢管，如无缝钢管、焊管等。
管材轧制
如轧制花纹钢板、压花板等装饰性板材，以及超薄带材等。
特殊轧制
轧制技术的发展趋势
高精度轧制技术
采用先进的自动化控制系统和测量技术，提高轧制精度和产品质量。
轧制原理
轧制原理1、基本原理和工艺1.1基本概念⑴轧制过程：轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖近辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。
轧制过程除了使轧件获得一定形状和尺寸外，还必须具有一定的性能。
⑵轧制变形区：①轧制变形区：在辊缝中的轧件承受轧制力作用发生变形的部分称为轧制变形区，通常也称为几何变形区。
②咬入角（α）：是指轧件开始轧入轧辊时，轧件和轧辊最先接触的点和轧辊中心连线所构成的园心角。
Δh＝D（1- cosα）式中：Δh—该道次的压下量，Δh＝H–h。
D—轧辊工作直径。
③接触弧长度：轧件与轧辊相接触的园弧的水平投影长度称为接触弧长度。
④前滑：在轧制过程中，轧件出口速度Vh大于轧辊在该处的线速度V，即Vh与对应点的轧辊园周速度之差与轧辊园周速度之比称为前滑值，即V h -VS h = ×100%V式中：Sh—前滑值Vh—在轧辊出口处轧件的速度V —轧辊的园周速度⑤后滑：轧件进入轧辊的速度V H 小于轧辊在该点处线速度V 的水平分量 Vcos α的现象称为后滑现象。
v cos α-v HS H = ×100% v cos αS H —后滑值。
v H —在轧辊入口处轧件的速度。
在前滑区和后滑区分界的中性面处轧件的水平速度与此处轧辊的水平速度相等，即V γ=Vcos γ。
⑶轧制变形的表示方法：①用绝对变形量表示：即用轧制前，后轧件绝对尺寸之差表示的变形量。
绝对压下是量为轧制前、后轧件厚度H 、h 之差，即△h=H-h ； 绝对延伸量为轧制前、后轧件长度L 、l 之差，即△l=L-l ；②用相对变形量表示，即用轧制前、后轧件尺寸的相对变化表示的变形量。
H-h相对压下量： ×100%H l-L相对延伸量： ×100%L③用变形系数表示：即用轧制前、后轧制尺寸的比值表示的变形程度。
压下系数：η=H/h 延伸系数：μ=l/L变形系数能够简单而正确地反映变形的大小，因而在轧制变形方面得到极为广泛的应用。
轧制技术的原理和应用
轧制技术的原理和应用1. 原理轧制技术是指通过将金属材料通过辊道的冷热处理，使其产生塑性变形，以达到调整材料形状和尺寸的目的。
它的原理主要包括以下几个方面：1.1 塑性变形原理轧制主要利用金属材料的塑性性质，通过对材料的应力施加，使其发生塑性变形。
在轧制过程中，金属材料在辊道间受到来自多个方向的应力，使其分子发生位移和滑移，从而实现塑性变形。
1.2 辊道形状原理轧制过程中，辊子的形状对于材料的塑性变形起着重要作用。
辊道形状包括辊线形状、辊子轴向形状和辊子表面形状等。
通过设计不同形状的辊道，可以实现不同的压下效果和材料形状调整。
1.3 温度控制原理轧制过程中的材料温度对于材料性能和形状调整也具有重要的影响。
通过控制轧制过程中的温度，可以调整材料的硬度、韧性和形状。
2. 应用轧制技术广泛应用于金属材料的生产和加工过程中，主要包括以下几个方面的应用：2.1 金属板材的生产轧制技术在金属板材的生产中起着关键的作用。
通过控制轧机辊子的形状和温度，可以将原材料加工成不同形状和尺寸的金属板材，用于制造汽车、船舶、建筑和家电等领域。
2.2 金属线材的生产轧制技术也被广泛应用于金属线材的生产中。
通过控制轧机的参数和辊道形状，可以将金属坯料加工成各种规格的线材，用于制造钢筋、线网和电缆等产品。
2.3 金属型材的生产轧制技术在金属型材的生产中也有重要的应用。
通过轧机和辊道的配合，可以将金属坯料加工成各种形状和尺寸的型材，用于制造建筑结构、机械零部件和管道等产品。
2.4 金属材料的改性处理轧制技术还可以用于金属材料的改性处理。
通过控制轧制过程中的温度和应力施加，可以改变金属材料的晶体结构和力学性能，实现强化、退火和淬火等处理效果。
2.5 金属材料的表面处理轧制技术还可以用于金属材料的表面处理。
通过轧制过程中辊子的表面形状和摩擦力，可以改变金属材料的表面粗糙度和纹理，实现抛光、压纹和压花等处理效果。
结论轧制技术是一种重要的金属材料加工方法，通过塑性变形和温度控制，可以实现材料形状和性能的调整。
轧钢工艺基本知识
轧钢工艺基本知识目录一、轧钢工艺概述 (2)1. 轧钢定义及发展历程 (3)2. 轧钢工艺分类及特点 (4)二、轧钢设备 (5)1. 轧机设备 (5)2. 辅助设备 (6)2.1 钢材切割设备 (7)2.2 矫直设备 (8)2.3 切头剪 (9)2.4 剪切机 (11)2.5 自动化控制系统 (12)三、轧制基本原理 (13)1. 金属的塑性变形 (15)2. 轧制力矩与力偶 (15)3. 轧制速度与轧制温度 (17)4. 轧制力与轧制变形的关系 (19)四、轧制工艺流程 (20)1. 钢材的轧制工艺流程 (20)2. 特殊轧制工艺简介 (21)五、轧制质量控制 (23)1. 影响轧制质量的因素 (24)2. 质量检测方法与标准 (25)3. 质量控制体系 (27)六、轧钢工艺新技术 (28)1. 超快速轧制技术 (29)2. 可控气氛轧制技术 (30)3. 连续轧制技术 (32)4. 材料仿真模拟技术 (33)七、轧钢安全生产与环保 (34)1. 轧钢生产安全操作规程 (35)2. 能源管理与环保措施 (37)一、轧钢工艺概述轧钢工艺是钢铁生产流程中的关键环节之一，它涉及到将熔融的钢水通过一系列工序转变为具有特定形状、尺寸和性能要求的钢材。
轧钢工艺的基本知识涵盖了从原料准备、加热、轧制、冷却到成品检验和处理的整个过程。
这一工艺对于提高钢材质量、优化生产效率和降低成本具有重要意义。
原料准备：选择符合要求的钢坯，对其进行表面检查、尺寸测量和化学成分分析，确保原料质量。
加热：将钢坯加热至适宜的温度，以使其达到轧制所需的塑性状态，同时降低轧制过程中的能耗。
轧制：通过轧机对加热后的钢坯进行多次连续轧制，使其逐渐变形为所需的形状和尺寸。
冷却：对轧制后的钢材进行适当冷却，以控制其组织结构和性能，并提高表面质量。
成品检验与处理：对轧制完成的钢材进行质量检验，包括外观检查、化学分析、力学性能测试等，以确保产品质量。
轧制原理
铝板带箔生产供坯方式
热轧因铝及铝合金变形抗力低、塑性高、可轧制尺寸 大的铸锭和采用大压下量的特点，轧制过程便于控制，可 充分发挥设备能力，大大减少了金属变形的能耗，提高了 产品的质量和生产效率，降低了产品的成本，由此成为世 界广泛采用的供坯方法。 随着科学技术的飞速发展，精密机械加工、计算机控 制、现代检测等现代化技术已广泛应用于铝及铝合金热轧 设备制造和热轧过程控制之中。随着现代化塑性加工技术 的发展和应用，铝合金板带产品的厚度愈来愈薄，但厂商 对产品的性能/价格比及产品的质量标准要求却愈来愈高。
节能减排：较铸轧及热轧减少了铝锭重熔、锭坯铣面与锯切和粗轧机开坯轧制 等多道工序，可减少金属消耗、能源消耗、并减少60%的二氧化碳排放量。
产品性能与用途：产品性能优于连续铸轧，接近铸锭热轧带坯。主要用于1系、 8系的铝箔坯料，5系、6系的交通运输用板带箔与3系、5系的建筑用板带箔。
国内已建：伊川电力 国外现状：全球有连铸连轧生产线13条，总产能135万吨/年，分布于5个国家。
铝板带箔生产供坯方式
连续铸轧 连铸连轧 热轧 热连轧
铝板带箔生产供坯方式
铸轧供坯设备简单、占地少、建设速度快、一次性投 资小，从工艺上看不铣面、不需要再加热，铸轧坯可直接 进入现代化冷轧机轧制，节省了可观的能源消耗，属于一 种短流程生产的方式。但铸轧目前生产合金的品种少，主 要以纯铝为主，另外，还包括部分3xxx和低Mg含量的5xxx 铝合金。这些铝合金产品放的表面质量、内部组织和深冲 性能等往往不及热轧的供坯料，因而，高档市场覆盖面受 到较大限制。
冷轧
• 概念：再结晶下的轧制,但一般理解为使用 常温轧制材料的轧制。 • 优点：见热轧的缺点 • 缺点：见热轧的优点
工艺流程图
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。
冷轧轧制理论
轧制一、轧制过程及基本原理简单理想轧制过程中，两个同直径、同转速的轧辊均被驱动。
轧件仅靠轧辊作用力（无外力）均匀运动完成轧制。
以动画为例，说明轧制的概念。
延伸的轧制又称压延，是金属坯料通过转动轧辊间的缝隙承受压缩变形，在长度方面发生延伸的过程。
可得到板带材、管材、线材各种型材等（摄像：轧制螺纹），又可改善金材内部质量，提高其力学性能。
（一）压下量（△h ），压下率ε，延伸系数λ，宽展△b，压下量△h压下量（轧制前后轧件厚度差）△h = h o-h，压下率εε=（△h/h0）×100%延伸系数λ= L1/L0宽展△b：轧制前后锭料宽度的变化△b=b1-b0以上属于轧制件的塑性变形条件。
（二）轧制过程中金属流动轧件从轧辊入口至出口，厚度逐渐减少，金属在变形区内流动速度逐渐增加。
但入口处的流动速度小于轧辊表面园周速度，出口处则相反。
从入口至出口处的变形区依次分为后滑区，中性面，前滑区，并由变形区力平衡和几何条件分析导出轧制过程变形与几何条件的内在联系。
（如图）γ：中性角α：咬入角β：摩擦角（三）咬入条件初始稳定后或N x轧件上水平外力T x摩擦力水平分力轧件与轧辊接触后，轧辊能把轧件拉入轧缝完成轧制的必要条件，取决于加在轧件上水平外力Nx 与摩擦力水平分力Tx，满足，或者，，（咬入角小于等于摩擦角）。
随后稳定轧制，两者接触面积增加，咬入条件变为：。
当摩擦角一定时，增加辊直径，利用冲击力可改善咬入条件；轧机确定后可把轧件加工成锥形以减少咬入角或降低咬入轧制速度增加摩擦角。
（四）轧制压力P及轧制力矩M1、轧制压力 P（如图）1）定义：轧制时轧辊施加于轧件，使之变形的力或轧件施加于轧辊总压力的垂直分量P。
2）表示：①工程上：平均单位压力F：实际接触面积②计算：可用理论，总结实测值，实测法三种。
2、轧制力矩M——确定轧制的主电机和轧辊传动机构负荷的重要参数。
（如图）1）定义：轧制压力P与其作用点到轧制中心线距离a的乘积2）计算：单辊：M=ψ：力臂系数双辊：二、轧制方法与工艺制度（如图）（一）按轧制温度分1、热轧：常温下不易塑变的金属，要在1100～1250o C下进行，表面粗糙，尺寸波动大。
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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：
2
① 当 = （轧制开始时），咬入条件
2
② 当 = 0 时（轧件充满变形区），则 2
4. 轧制压力 (1) 轧制压力的概念
轧制压力是轧制时轧辊施加于轧件的变形力，但通常，轧件 施加于轧辊总压力的垂直分量称为轧制压力，见图5-25
第一项单位压力 p 的垂直分量 第二、三项分别为前、后滑区单位摩擦力 t 的垂直分量，方向不同。通
轧辊入口 后滑区
中性面
前滑区 轧辊出口
由变形区力平衡和几何条件分析，可导出轧制过程变形 与几何条件的内在联系，计算得中性角
2
1
2
轧辊入口
- 中性角 - 咬入角 - 摩擦角，据库仑定律确定
后滑区
中性面
TNf tanf 摩 摩擦 擦角 系数
N—施加轧件上的力 T—摩擦力
前滑区 轧辊出口
3. 咬入条件
3. 冷带钢轧制
(1) 概要 ❖ 冷轧带钢和薄板
2. 按轧制产品分类
半成品轧 制 即轧成各种尺寸的 开坯 坯料 成品轧精 粗 制轧 轧高 小温 变、 形大压下量
3. 按轧件、轧辊的位置和相对运动关系分类
纵 轧初 、 板 带 材 、 型 、制线 轧 横 轧齿 轮 、 车 轮 、 车 轴转等体回 斜 轧管 材 、 钢 球 等 变 截 面 件
图5-30
板带钢、有色金属板带。
（3）板带材的技术要求：
尺寸精度 板形 表面粗糙度 性能
（4）板带材的生产方式
1. 中厚板轧制
• 原始材料：扁锭、初轧
板坯、连铸板坯、压铸 板坯。
• 轧制生产工艺流程图
• 轧制工艺
轧制工艺分三阶段： 成形轧制 --- 展宽轧制 --- 精轧
• 钢板生产：
板坯可达 80 110 t
由力平衡关系，有
NX TX 时，轧件咬入辊缝，则咬入的条件为：
N X TX
N
sin
T
cos
T N tan
据库仑定律：
TNf
tanf 摩 摩
擦 擦
系 角
数
则咬入条件为：
2. 咬入以后的情况
咬入后，在建立稳定的轧制过程中，轧辊对轧件的作用力方向改变。 设：作用力方向与出口区间的夹角 为，轧件端部与出口的夹角为
2) 计算：
M Pa
P
pF
p
(b0
b1) 2
a Rh
Rh
Ψ-力臂系数，一般取0.3-0.6
Mp(b0 b1)Rh 2
在简单轧制情况下，驱动两辊的轧制力矩
MM1M2
MpRh (b0b1)
3．2．2 轧制方法 1. 按轧制温度分类
热轧 变形容易、易 皮产 、生 表氧 面化 粗糙 动、 大尺 冷轧 力性好、尺寸精确高
轧制定义和基本原理
轧制
• 定义：
--金属(或非金属)材料在旋转轧辊的压力作用下，产生连 续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的方 法。
--轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形 状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的 压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主 要用来生产型材、板材、管材。
Rh4h2
Rh变
形
区
压下系数
h0 h1
压下率
h h 0 100 %
延伸系数
宽展
b
b1
l1 l0
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 轧辊入口-中性面之间的区间—后滑区 中性面-轧辊出口之间的区间—前滑区，对应的轧辊圆心角称为中性角
常这两项比较小，工程上可以忽略，则有：
PB0 pcdoxc s osB0 pdx
取平均值形式，有：
P pF
P – 轧制压力 p – 平均单位压力 F – 接触面积（水平投影面积）
5. 轧制力矩
1) 定义：轧制压力 P 与其作用点到轧制中心线距离（力臂） a 的乘 积，是确定轧制的主电机和轧辊传动机构负荷的重要参数。
以简单理想轧制过程为例，阐述轧制过程的基本概念。
• 简单理想轧制过程：两轧辊均被驱动， 直径相等，转速相同，轧件的机械性 质及运动均匀，无外加推力或拉力作 用，靠轧辊力实现轧制的过程。
• 轧制过程如图5-23示意图所示。
❖ 变形区 — 轧件在轧辊作用下产 生变形的区域。
❖ 外区或刚端 — 变形区以外两端 不产生变形区域。
轧
速
7.5m
/s
钢
板
最Leabharlann 大长度65 m
最 大 宽 度 5 .3 m
2. 热带钢轧制
热轧带钢 1.28—8mm
600mm窄带钢 600mm宽带钢
原料：连铸板坯、初轧板坯。 轧制工艺：工艺基本与中厚板相同，但要限制展宽。
粗轧四辊大能力轧机 精轧6 8架四辊轧机
轧制钢种
普碳钢 低合金钢 不锈钢 硅钢