轧制变形理论第一至第五章介绍

l / h <0.5～1.0时金属流动速度与应力分布
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沿轧件宽度方向上的流动规律
纵向受摩擦阻力σ3 横向受摩擦阻力σ2 根据最小阻力定律可把轧制变形区分成4部分：
前后延伸区： 金属纵向流动增加延伸。 延伸区在两侧引起张应力σAB， 削弱延伸，使得宽展区收缩
两侧宽展区：金属横向流动增加宽展
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2、 咬入条件和轧制过程的建立
临界面上金属流动 速度分布均匀，等 于轧辊水平速度
表面层流动速度大， 中心层流动速度小
流动速度 分布均匀 表面层流动速度小， 中心层流动速度大
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沿轧件断面高度方向上金属应力分布不均匀
“+”－拉应力；“-” －压应力； 1-后外端；2-入辊处；3-临界面；4-出辊处；5-前外端
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轧制变形区
I-易变形区；II-难变形区；III-自由变形区
E1－轧辊的弹性模量
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迭代法求解时变形区长度 l ‘公式
l Rh
2P 1 v12 R R(1 8 ) hB E1
P为总轧制压力，未 知。 需要迭代求解
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1.1.2 金属在轧制变形区内的流动规律 沿轧面高向上的变形分布
均匀变形理论 不均匀变形理论
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沿轧件断面高度方向上的变形分布不均匀
轧制变形理论 第一至第五章
1
1、轧制过程的基本概念
本节应掌握的知识点： 轧制变形区的概念 咬入角α 接触弧长度l

轧制变形的表示方法:
压下量，宽展量，延伸量
金属在变形区内的流动规律
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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。
DB3 h 1 2 2
B1B3 1 2
h x1 2 R 1 2 2
x2 2R1 2
x1 R h
h l x1 x2 2 R 1 2 2 R1 2 2
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变形不均匀性与变形区形状系数的关系 变形区形状参数： l / h

压缩变形完全深入到轧件内部，中心层变形比表面层 变形大 l / h <0.5～1.0时 ：轧件高度相对于接触弧长比较大， 外端对变形过程的影响更为突出，压缩变形不能深 入到轧件内部，只限于表面层附近，表面层变形比 中心层大。
l / h >0.5～1.0时 ：轧件高度相对于接触弧长不太大时，
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不均匀变形理论：
1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动分布 都是不均匀的。 2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有 相对滑动，而且还有粘着，在粘着区轧件与轧辊之间 无相对滑动。 3）变形不但发生在几何变形区内，也产生在几何变形区 以外，其变形分布都是不均匀的，轧制变形区分为变 形过渡区，前滑区，后滑区和粘着区。 4）在粘着区有一个临界面，在这个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。
水平段为表面粘着区
沿轧件断面高向上变形分布
1-表面层；2-中心层；3-均匀变形
A-A-入辊平面；B-B-出辊平面
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带钢表面粗晶区的形成和轧制状态有关： 1）轧制时，由于摩擦力的存在，在轧件和轧辊接触部位存在难变形区，当轧 制时润滑条件不好时，容易在表面层产生粗晶区，可以通过开启机架间冷却 水来改善润滑。 2）沿轧件高向上变形分布是不均匀的，表面层变形小。压下量分配不合理时， 使得轧件表面层变形量小，从而产生粗晶。 17 粗晶区的存在会降低带钢的延伸率，冷弯性能变差。
轧件与轧辊接触面之间的几何区， 即从轧件入轧辊的垂直平面到轧件 出轧辊的垂直平面所围成的区域 ACBD 。
6 简单理想轧制过程示意图
简单轧制时变形区参数间的关系
1）咬入角
轧件被咬入轧辊时轧件和轧辊最先接触点和轧 辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的角度。
△h/2=D/2-D/2*cosα △h=D(1-cosα) △h≈Rα2
1 cos 2(sin

2 sin( / 2) / 2
)2
h / R
7
h /Байду номын сангаасR
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2）变形区长度 l
轧件和轧辊接触圆弧的水平投影长度
两轧辊直径相等时：
l 2 R2 (R h 2 ) 2
2 h l 2 R h 4
h 2 l Rh 4
知识点：
咬入条件 稳定轧制条件 改善咬入条件的途径

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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
l R h
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3）接触面积
接触面水平投影面积。
BH b F B l R h 2
10 简单理想轧制过程示意图
考虑轧辊和轧件弹性变形时
1）咬入角 (h 1 ) / R
△1轧辊的弹性变形 △2轧件的弹性变形
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2）变形区长度 l '
弹性压扁造成的接触弧长增加量可达30－100％
2 l Rh x 2 x2
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△1和△2的值可由弹性理论中关于两个圆柱体 压缩时的计算公式来确定。考虑轧件厚度与轧 辊直径相比非常小 ，忽略轧件弹性变形：
1 v 1 v12 l Rh 8 Rp 8 Rp E1 E1
2 1 2
ν1－轧辊的泊松系数

沿轧件断面高度方向上金属流动分布不均匀
1-表面层金属流动速度 2-中心层金属流动速度 3-平均流动速度 4－后外端金属流动速度 5－后变形过渡区金属流动速度 6一后滑区金属流动速度 7一临界面金属流动速度 8一前滑区金属流动速度 9一前变形过渡区金属流动速度 10一前外端金属流动速度
流动速度分 布均匀
轧制目的：
形状（shape）
尺寸（size） 组织 （microstructure）
3
4
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 塑性变形区
弹性恢复区
5
简单理想轧制：
轧辊直径相同、转速相等、轧辊为 圆柱形刚体、轧件为均匀连续体,轧 制时变形均匀，轧件为平板。
几何变形区：