轧钢概论 第二章 轧制理论基础

4.1轧制时的前滑与后滑
• 前滑与后滑概念的引出及定义 • 1）前滑与后滑概念的引出 ）
金属流动分界线
或
⋅ω ⋅ µ = 1
η = µ.ω
ln 1/ ＋lnω＋lnμ=0 1/η ln ln =0
l 式中 μ= —延伸系数 L b ω = .宽展系数 B H η = 压下系数 h
5)变形区参数
α
B C
D
Δb/2
Δh/2
A
• （1）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 连线与轧辊中心线所 构成的圆心角。
水平合力 :
∑ F = T cos α − p sin α 当 ∑ F ≥ 0 轧件才可能被咬入
x x
, 完成轧制 .
结论
T sin α ≥ ≥ tgα ⇒ P cos α f ≥ tgα (咬入条件) 说明咬入角的正切等于 轧件与轧辊之间的摩擦系数
物理概念
• 根据物理概念: • 摩擦系数可用摩擦角表示.即摩擦角的正切 就是摩擦系数f. • tgβ=f • 则 tgβ≥tgα • β≥α • 轧制过程中的咬入条件为摩擦角大于咬入 角, Β=α为临界条件
α ψ δ
开始咬入阶段
ψ → 合力作用点中心角 δ → 轧件前端与轧辊轴心连
轧件充填辊缝的 过程
稳定轧制阶段
线夹角
K
x
=
α
y
α
ψ
→ 合力作用点系数 ( 虚拟的可能值 )
y
→ 稳定轧制条件下咬入角
α
ψ
α
1.2.3 咬入阶段与稳定轧制阶段的咬入条件比较
• 极限咬入条件 α= β • 极限稳定咬入条件αy = βy kx • 令K= αy / α= kx βy / β • αy =α kx βy / β
①等径
α
B C
Δh/2
A
由几何关系 : L = R −
2 2
∆h R− 2
2
D
得L = R ⋅ ∆h −
∆h 2 ( ) 2
= R ⋅ ∆h
② 不等径
L1 R1 R1 − ∆h1
2
=
2
−
(
)
2
= 2
R1 ∆h ∆h1
1− 2
2
L1≈ D1∆h1 L R R 2 − ∆h 2
咬入角α与轧辊直径 D和压下量∆h 之间的关系
∆h = H − h = 2 R(1 − COSα ) = D(1 − COSα )
式中 R ---- 轧辊半径。
α
(1
B C
D
Δ长与变形区长
• 根据几何关系，接触弧长s为： s＝Rα • 接触弧之水平投影叫做变形区长度 • 变形区长度的确定(接触弧长与轧制条件有关可 分为三种情况)
• 纵轧过程就是金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通 并在其间产生塑性变形的过程。 过，并在其间产生塑性变形的过程。 • 横轧 :轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致 轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致 • 斜轧：轧件作螺旋运动，轧件与轧辊轴线非特角 斜轧：轧件作螺旋运动， 根据金属状态分: 热轧、冷轧. 根据金属状态分 热轧、冷轧
相对压下量 相对宽展量 相对延伸量
H −h ×100% h h ln
b−B × 100% b l−L × 100% l
H
b−B ∆b ×100% = ×100% B B
b ln B l ln L
l−L ∆l × 100% = × 100% L L
变形系数的表示法
轧制时表示各向变形系数的关系式
1
η
2)研究宽展的意义
• (1)拟订轧制工艺时需要确定轧件宽展. • (2) 孔型轧制中,必须正确地确定宽展的大小，否则不是孔型充不 满，就是过充满. • 由于问题本身的复杂性，到目前为止，还没有一个能适应多种情 况下准确地计算宽展的理论公式。所以在生产实际中习惯于使用 一些经验公式和数据，来适应各自的具体情况。
第二章 轧制理论基础 二章
• • • • • • •
1 轧制变形基本概念 2 实现轧制过程的条件 3 轧制过程中的横变形宽展 4 轧制过程中的纵变形――前滑与后滑 5 轧制压力及力矩 6 连轧 7 斜轧
1轧制变形区的概念及轧制变形基本理论
• 1.1轧制过程及分类: • 1)轧制过程 轧件由摩擦力拉进旋转轧辊之间， 轧制过程: 轧制过程 受到压缩进行塑性变形的过程，通过轧制使金 属具有一定尺寸、形状和性能。 • 2) 分类 轧制方式按轧件运动分：有纵轧、横轧、斜轧。
作业
• 已知 某1150轧机钢锭尺寸880*1400 热轧, 该条件下允许咬入角30°问: • 1)轧后厚度为多大. • 2)求接触弧长.
1.3 轧制过程中横变形 宽展 轧制过程中横变形---宽展 • 1.3.1宽展及其分类 1、宽展与研究宽展的意义 1)宽展:在轧制过程中，当轧件受到压下后， 金属除按最小阻力法则沿纵向延伸外， 在横向也产生变形，称之为横变形。轧 制前、后轧件沿横向尺寸的绝对差值， 称为绝对宽展简称为宽展.
α = arcCos1 − D ∆h一定D增加α降, D一定∆h降α降.
•实际生产中以带有楔形端咬入后利用稳定轧制阶段剩余摩擦力 实现咬入 实际生产中以带有楔形端咬入后利用稳定轧制阶段剩余摩擦力,实现咬入 实际生产中以带有楔形端咬入后利用稳定轧制阶段剩余摩擦力 实现咬入. •利用外推力将轧件强制推入轧辊中 外力作用使轧件前端被压扁 相当于楔形外 利用外推力将轧件强制推入轧辊中,外力作用使轧件前端被压扁 利用外推力将轧件强制推入轧辊中 外力作用使轧件前端被压扁,相当于楔形外 端降低压下量,有利于咬入 有利于咬入. 端降低压下量 有利于咬入
•
确定金属在孔型内轧制时的展宽是十分复杂的， 确定金属在孔型内轧制时的展宽是十分复杂的，尽管做过大 量的研究工作， 量的研究工作，但在限制或强迫宽展孔型内金属流动的规律 还不十分清楚。
3、宽展的组成 • 轧辊与轧件接触摩擦 • 变形区几何形状和尺寸的不同 • 使沿接触表面上金属质点的流动轨迹与接 触面附近的区域和远离的区域是不同的。 • 组成： 滑动宽展∆B1 翻平宽展∆B2 鼓形宽展∆B3
1）滑动宽展
• 滑动宽展变形金属在轧辊的接触面上，由于产 生相对滑动使轧件宽度增加的量以∆B1 表示， 展宽后此部分的宽度为 ： • B1 ＝BH＋∆B1 • 2）翻平宽展 • 由于接触磨擦阻力，轧件侧面的金属在变形过 程中翻转到接触表面，使轧件的宽度增加，增 加的量以 ∆B 2表示，展宽的后轧件的宽度为 • B 2＝ B 1＋∆B2＝BH＋∆B1 ＋∆B2
咬入的几何意义
β
α
α
β
α
β
α＝β:临界 态
β＞α 咬入
β＜α不能咬入
方向向轧制方向倾斜,实现自然咬入 当R方向向轧制方向倾斜 实现自然咬入 反之 方向向轧制方向倾斜 实现自然咬入;反之 不能咬入. 不能咬入
1.2.2 稳定轧制条件
• 在轧件被咬入后,轧辊给轧件压力P合力作用点与摩擦 力T已不作用于开始接触点处,而是向变形区出口方向 移动.
差别取决于k • 上式说明 αy 与α差别取决于 x 及βy / β 差别取决于
1.2.4改善咬入的途径 1.2.4改善咬入的途径
• 1)重要性 • 改善咬入条件是顺利操作增加压下提高生产效率的有效措施. • 2)具体办法
– 由咬入条件 α≤β可知: • 凡是使 降低及 增加的因素 均有利于咬入 凡是使α降低及 增加的因素,均有利于咬入 降低及β增加的因素 • (1) 降低 降低α ∆h
箱形孔型轧制自由宽展
2）限制宽展
• 轧制中，被压下的金属与孔型两侧壁接触， 孔型的侧壁限制着金属沿横向自由流动，金 属被迫取得孔型侧边轮廓的形状。 • 此时，轧件得到的宽展不是自由的，除受摩 擦力外，还受到孔型的限制。此外，在斜配 孔型内轧制时，宽展可能为负值。 •
3)强迫宽展 强迫宽展
• 被压下的金属受轧辊孔型凸峰的切展而强制金属沿横向流动， 使轧件的宽度增加，这种变形叫做强迫度展。 • 在立轧孔内轧制钢轨时是强制宽展的最好例子，如下图所示。 轧制宽扁钢时采用的'切展'孔型也是说明强制宽展的实例。
2)提高β的方法
• (1) 改善轧辊或轧件表面状态 以使 升高 改善轧辊或轧件表面状态,以使 以使β升高 • 初轧粗轧在轧辊刻槽焊点滚花等目的均使f升, 初轧粗轧在轧辊刻槽焊点滚花等目的均使 升 β升. 升 • 精轧通过立轧高压水去除氧化皮等办法改善轧 件表面状态,使 升 升 件表面状态 使f升, β升. • (2) 合理调节轧制速度 • 利用稳定轧制条件下的剩余摩擦力 采用低速 利用稳定轧制条件下的剩余摩擦力,采用低速 咬入,高速轧制 高速轧制. 咬入 高速轧制
2
= 2
2
− 2
(
)
2
=2
R 2∆h ∆h 2
− 2
L2 ≈ D2∆h2 R1∆h1=R 2∆h2 =R 2∆h −R 2∆h1 R2 ∆h1= R + R ∆h 2 1 L=L1=L2=
2R R R +R
2 2
1 1
∆h
△h2
假定
L1=L2
因
∆h1+ ∆h2=∆h
△
1.2 实现轧制过程的条件
• 轧制过程是否能建立，决定于轧件能否被旋转 轧制过程是否能建立， 的轧辊咬入．因此， 的轧辊咬入．因此，研究分析轧辊咬入轧件的 条件，具有非常重要的实际意义． 条件，具有非常重要的实际意义
送 料 支 承 工 平 作 整
图
1 星 行 轧 机
3)简单轧制过程图示
简单轧制过程：
α
（1）上下轧辊直径相同
Δh/2
A
（2）转速相等 （3）轧辊无切槽 （3）均为主动(传动)辊 （4）无外力或推力 （5）轧辊为刚性的