轧制基础理论
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。
(金属轧制工艺学)2轧制工艺基础
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碳素钢加工特性
➢ 钢的塑性一方面取决于金属本身，这主要是与组织 结构中变形的均匀程度，即与组织中相的分布、晶 界杂质的形态与分布等有关，同时也与钢的再结晶 温度有关，再结晶开始温度高、再结晶速度慢，往 往使钢的塑性变差。
➢ 另一方面，塑性还与变形条件，即与变形温度、变 形速度、变形程度及应力状态有关，其中变形温度 的影响最大，故必须了解塑性与温度的变化规律， 掌握适宜ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热加工温度范围。
➢ 当高温时，由于合金钢一般熔点都较低，因而合金 钢变形抗力可能大为降低，例如，高碳钢、硅钢等 在高温时甚至比低碳钢还要软。
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碳素钢加工特性
（3）导热系数
➢随着钢中合金元素和杂质含量的增多，导热 系数几乎没有例外地都要降低。
➢钢的导热系数还随温度而变化，一般是随温 度升高而增大，但碳钢在大约800℃以下是随 温度升高而降低的。
➢ 此外，在较低的变形速度下轧制，或采用三向压应 力较强的变形过程，如采用限制宽度和包套轧制等， 都有利于金属塑性的改善。
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碳素钢加工特性
（2）变形抗力
➢ 一般地说，有色金属及合金的变形抗力比钢的要低， 随着合金含量的增加，变形抗力将提高。
合金元素尤其是碳、硅等元素的增加使铁素体强 化。合金元素，尤其是形成稳定碳化物的元素， 在钢中一般都能使奥氏体晶粒细化，使钢具有较 高的强度。合金元素还通过影响钢的熔点和再结 晶温度与速度，通过相的组成及化合物的形成， 以及通过影响表面氧化铁皮的特性等来影响变形 抗力。
轧制理论与工艺
Rolling Theory and Technology
第二篇 轧制工艺基础 Foundations of rolling technology
第一节 轧钢基础知识
第一节轧钢基础知识一、轧制原理1.冷轧塑性变形基本参数冷连轧的主要工艺参数为轧制力和前滑，由于冷轧过程中存在下述特殊现象而使轧制力及前滑的计算公式复杂化。
（1）轧制过程中材料加工硬化现象严重，如果确定各种材料退火状态下的变形阻力以及随累计加工率而硬化的增加率将是精确确定轧制力的一个重要课题。
（2）在一定的工艺润滑下如何确定轧辊与轧件在变形区接触面上的摩擦力（摩擦系数）将是精确确定轧制力和前滑的另一个重要课题。
（3）冷轧过程前后张力较大，有关张力对轧制力及前滑的影响应给予足够重视。
（4）冷轧时变形区单位压力极高，轧辊将产生明显的弹性压扁，轧辊压扁一方面增加了轧辊与轧件的接触面积，同时又将使接触弧加长，加剧了外摩擦对轧制力的影响，并通过改变中性角而影响到前滑。
（5）轧件在出口处的弹性恢复，对于压下量不太大的道次将不容忽视，这亦将影响总的轧制力值。
所有这一切现象都将使冷连轧的轧制力和前滑公式复杂化。
1.1轧制变形区及其参数1.1.1基本参数变形区是轧件在轧制过程中直接与轧辊相接触而发生变形的那个区域，如图1-1所示。
其基本参数为：D为轧辊直径，mm;R为轧辊半径，mm;ho为轧制前轧件之高度(或称厚度)，mm；h1为轧制后轧件之高度（或称厚度），mm;h m为轧件的平均高度，h m=2h1)(ho,mm;△h 为压下量（或称绝对压下量），△h＝ho-h1,mm;bo为轧制前轧件的宽度，m;b1为轧制后轧件的宽度，m；△b=b1-bo为轧制前轧件之长度，m;L1为轧制后轧件之长度，m;a为咬入角（变形区所对应的轧辊中心角）；cosa=1-△h/D;r为中性角；AB为咬入弧或1触弧;Lc为咬入角（接触弧）水平投影的长度，Lc＝,㎜。
1.1.2 变形系数轧制时轧件塑性变形，使轧件尺寸在三个方向上都发生了变化，即：轧制之高度由ho减少到h1,比值h1/ho=η为轧件高度方向上的变形，η叫做压下系数。
图1-1 变形区基本参数轧件之宽度bo增加到b1，比值b1/bo=X为轧机宽度方向上的变形，X叫做宽度系数。
材料成形工艺学-轧制理论-前滑2
t x = fp x
积分后得到中性角公式：
sin α 1 − cos α Q1 − Q0 sin γ = − + 2 2f 4 pf b R
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前后张力相等或无前后张力时，则
sin α 1 − cos α sin γ = − 2 2f
α角很小时
1 − cos α = 2 sin
2
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剩余摩擦力的概念
轧件从开始咬入到轧制建成的过 程中，有利于轧件咬入的水平分力 Tx不断增加，而阻碍轧件咬入的水 平分力Nx不断减小，Tx-Nx的差值 愈来愈大，也就是咬入过程所要求 的靠摩擦作用的曳入力愈来愈富余。
cos ϕ
剩余摩擦力Ts Ts = Tx − N x = Nf cos ϕ − N sin ϕ
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4 影响前滑的因素
生产实践表明，影响前滑的因素很多。 归纳起来主要因素有： 压下率 轧件厚度 轧件宽度 辊径 摩擦系数 张力等等。
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1）压下率的影响
由实验曲线可见，前滑随压 ， 下率的增而增， 下率的增而增，其原因是由 于压下率增加，延伸系数增 加。 当∆h＝常数时，前滑增加非 常显著。咬入角不变，故前 滑有显著增加。 当 h＝ 常数时或H＝常数时， 压下率的增加，延伸必然增 加，但这是因 ∆h 增加，所 以咬入角增大，故剩余摩擦 力减小， 两个因素的联合作用，使前 滑虽有所增加，但没有∆h＝ 常数时增加的显著。
轧制加工基础知识
实际与理论的不同 并不否定简单轧制情况的理论学习意义 非简单轧制情况： 张力轧制、变速轧制、异步轧制、孔型轧制 简单轧制的非理想情况： 变形沿轧件断面高度和宽度不是完全均匀的 金属质点沿轧件断面高度和宽度运动速度不是均匀的 是加速过程而非匀速过程 轧制压力和摩擦力沿接触弧长度上分布不是均匀的 摩擦-粘着状态不是确定的 轧机轧辊不是刚性的
2
T P tan
2 T P
tan f
tan
2
2
可见：按照金属进入轧辊的程度，咬入条件向有利 的一方面转化，亦即最初咬入时，所需的摩擦条件 最高。随轧件逐渐进入轧辊，越易咬入。
3 中性面—相对运动（水平）、绝对运动
中性面对应的圆心角叫中性角，常用γ表示。 金属质点相对轧辊向入口流动形成后滑。 金属质点相对轧辊向出口流动形成前滑。 向两侧流动形成宽展。 前滑和后滑是相对轧辊的。 但绝对速度是向前的。
v h v v H
轧件出口速度大于轧辊圆周速度
vh v
轧件入口速度小于轧辊入口处 水平分速度
v H v co s
中性面处轧件水平速度等 于此处轧辊水平速度
v v co s
问答： 1 在中性面处，哪两个速度相等？ 思考： 根据上边的初步分析，已经揭示了轧制过程的内在矛盾：如要加大压下量以 提高轧机生产能力，根据咬入条件则应增加摩擦，但由于金属质点与轧辊表面有 相对滑动，摩擦增加导致轧辊磨损，是轧件表面质量变坏，而且增加了力、能消 耗。为了解决这一矛盾，在开坯轧机，咬入条件成为主要矛盾时，甚至在轧辊上 人为刻痕，以增加摩擦改善咬入条件来提高压下量。而当冷轧薄板时，表面质量 成为组要矛盾时，则采用润滑剂来降低摩擦，改善表面质量，同时降低力、能消 耗。 从公式Δh=D(1-cosα)和咬入条件α≤β可知，在相同摩擦条件下，增加辊径可 以提高压下量，同时可以提高轧辊强度，这是有利的一面。但是随着辊径增加， 接触弧长度增加，因而使应力状态增强，引起轧制力急剧增加。这是不利的一面。 当轧薄板道次压下量不大而工具强度和刚度成为主要矛盾时，不得不采用小直径 轧辊的轧机来生产，这时要采用支撑辊，因而引起了轧机辊系结构的复杂化。 下节课讲各类型的轧机。
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。
轧钢生产工艺基础知识
1.2 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。（根据勾股定理可计算其具体值）
四、轧制变形基本理论：
2、压下量△h
轧制后轧件高度的减少
量叫做压下量△h。 △h＝h0－h1 轧件的压下量△h与原
始高度h0之比的百分数叫
做压下率ε。
ε＝△h/h0 ×100%
四、轧制变形基本理论：
改善咬入条件的途径：
咬入角和摩擦系数是影响轧辊咬入轧件的两个因素。 当摩擦系数一定时，为了使轧件易于咬入，必须减小 咬入角。
减小咬入角的方法如下： （1）当压下量一定时，增加轧辊直径； （2）当轧辊直径一定时，减小压下量。
改善咬入条件的途径：
但是，实际生产中轧机确定后，轧辊直径一般改变 不大，而减小压下量又对生产不利，为了解决这一矛 盾，常采用以下几种措施： （1）压下量较大时，把轧件端部加工成锥形（小头）； （2）降低咬入时的轧制速度，增加摩擦系数； （3）应用轧辊刻痕或撒砂子的方式增加摩擦系数； （4）强迫喂钢，利用冲击力改善咬入条件。实际上是 在冲击力的作用下将轧件前端撞成锥形，从而减小咬 入角。
坯料准备→加热→轧制→冷却→精整→验收入库 首先选择坯料的种类、材质、规格，进行质量检查 和表面处理等。根据坯料的材质及成品的要求选择合 理的加热设备和加热工艺制度对坯料进行加热。其次 制定合理的变形程度、变形温度和变形速度工艺制度， 进行产品的塑性成型加工，以获得形状正确、尺寸精 确、表面光洁的产品。接着成型后精整包括冷却、剪 切、质量检查、打捆、称重、入库等。
第3章 轧钢生产流程
三、轧钢生产流程：
1、什么是轧钢？
三、轧钢生产流程：
1、什么是轧钢？
在旋转的轧辊间改变钢锭、 钢坯形状的压力加工过程叫 做轧钢。
轧钢基础知识
轧钢基础知识第一章：钢材品种及其生产系统1钢材有那些加工方法？在钢材工业生产中，绝大多数钢材是经过压力加工制成的。
所谓压力加工就是用不同的工具，对金属施加压力，使之产生塑性变形，制成一定形状的加工方法。
压力加工方法很多，除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。
2什么叫轧钢？怎么分类？在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压力加工过程叫轧钢。
轧钢的目的与其它压力加工一样，一方面是为了得到需要的形状例如钢板、钢管、带钢、线材以及各种型钢等；另一方面是为了改善钢的内部质量，提高钢的力学性能。
轧钢方法按轧制温度不同可分为热轧和冷轧；按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为纵轧、横轧和斜轧；按轧制产品的成型特点还可分为一般轧制和特殊轧制。
周期轧制、旋压轧制、弯曲成型等都属于特殊轧制方法。
3什么叫热轧？什么叫冷轧？钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般情况下都需要加热到1100-1250C进行轧制，这种轧制工艺叫热轧。
大部分钢材热轧方法生产。
但是因为在高温下钢的表面生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙，尺寸波动大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧半成品或成品为原料再用冷轧方法生产。
在常温下的轧制一般理解为冷轧，然而，从金属学观点看，热轧与冷轧的界限应以金属的再结晶温度来区分，即低于再结晶温度的轧制为冷轧；高于再结晶温度的轧制为热轧。
钢的再结晶温度一般为450-600C。
4有那些轧钢生产系统？在钢铁联合企业中，为生产特定钢材和达到一定生产规模而建立起来的相互之间有一定联系的多套轧机的组合谓之轧钢生产系统。
按照轧制产品的种类，轧钢生产系统可分为型钢生产系统、钢管生产系统、钢板生产系统以及由它们组成的混合生产系统。
此外还有合金钢生产系统。
按照生产规模的大小，轧钢生产系统有年产100万吨以上的为大型生产系统10-100万吨之间的中型生产系统和年产10万吨以下的小型生产系统。
5型钢生产系统的特点是什么？生产各种型钢产品的轧钢生产系统叫型钢生产系统，一般型钢生产系统的年产量都不超过300万吨，但由于许多国家的型钢在热轧钢材总量中占有较大的比例（一般占30-35%，有的占50%），故这是常见的一种单一化的轧钢生产系统。
轧制知识点——精选推荐
1、什么叫箔材？带材？板材？箔材是指横断面呈矩形，厚度均一并等于或小于0.20mm的轧制产品带材是指横断面呈矩形，厚度均一并大于0.20mm，以成卷交货的轧制产品板材是指横断面呈矩形，厚度均一并大于0.20mm，以平直状外形交货的轧制产品2、什么叫前滑和后滑，如何测定前滑值，前滑的意义轧制过程中一部分的轧件超前于轧辊在该处的圆周速度的水平分量，此现象称为前滑，这一区域称为前滑区。
另外一部分的轧件落后于轧辊在该处的圆周速度的水平分量，此现象称为后滑，这一区域称为后滑区。
在轧制理论中，通常将轧件出口速度Vh与对应点的轧辊线速度之差同轧辊线速度的比称为前滑值设Sh为前滑值，V为轧辊的圆周速度，Vh为轧件出口速度，则有：Sh ＝（Vh －V）／V×100％＝﹙Vh t－Vt ﹚／Vt =﹙lh－l﹚／l×100％式中：lh－在时间t内轧出的轧件长度；l—在时间t内轧辊表面任一点所走的距离按上面的公式用实验的方法测定出前滑比较容易，而且准确。
用下法实测：用冲子在轧辊表面上打出距离为L0的两个小坑，轧制后小坑在轧件上的压痕距离为Lh，代入公式就很容易得到前滑数值。
但是热轧时，轧件上两压痕之间距Lh是冷却后测量的，所以必须予以纠正为Lh＝L’h[l+(t1-t2) ]其中L’h-轧件冷却后测得两压痕间的距离；α—轧件的线膨胀系数。
意义：（1）卷取机的线速度要大于轧辊速度，否则，带材会卷不紧。
为了使带材建立起张力，卷取机的线速度，必须要大于轧件的出口速度。
（2）连轧过程中必须保持各机架之间的速度协调。
连轧中如果不考虑前滑值，则会破坏秒流量相等条件。
可能造成拉带或者堆带现象。
（3）热轧机的轧辊与辊道的速度匹配，也必须考虑前滑的影响。
（4）用测定的前滑值，可确定稳定轧制条件下的外摩擦系数。
3、什么叫压下率（加工率）？在轧制过程中，材料的压下量与材料原始厚度之比叫压下率4、轧制过程的四个阶段？咬入条件？改善咬入条件的措施？1）开始咬入阶段：轧件开始接触到轧辊时，由于轧辊对轧件的摩擦力的作用，实现了轧辊咬入轧件，开始咬入为一瞬间完成。
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。
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。
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。
《轧制理论与工艺》习题集
《轧制理论与⼯艺》习题集《轧制理论与⼯艺》习题集绪论⼀.概念题1)轧制2)轧制分类3)平辊轧制4)型辊轧制5)纵轧6)横轧7)斜轧⼆.填空题三.问答题1)轧制有哪些分类⽅法，如何分类?2)轧制在国民经济中的作⽤如何?3)现代轧制⼯艺技术的特点和发展趋势如何?四.计算题第⼀篇轧制理论第1章轧制过程基本概念⼀.概念题1)轧制过程2)简单轧制过程3)轧制变形区(07成型正考)4)⼏何变形区5)咬⼊⾓6)接触弧长度(09成型正考)7)变形区长度8)轧辊弹性压扁(08成型正考)9)轧件弹性压扁10)绝对变形量11)相对变形量12)变形系数13)均匀变形理论14)刚端理论15)不均匀变形理论16)变形区形状系数⼆.填空题三.问答题1)简述不均匀变性理论的主要内容。
2)简述沿轧件断⾯⾼度⽅向上速度的分布特点。
3)简述沿轧件断⾯⾼度⽅向上变形的分布特点。
4)简述变形区形状系数对轧件断⾯⾼度⽅向上速度与变形的影响。
5)简述沿轧件宽度⽅向上的⾦属的流动规律。
四.计算题1)咬⼊⾓计算2)接触弧长度计算3)在?650mm轧机上轧制钢坯尺⼨为100mm×100mm×200mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.0m/s时，试求：(12分) (07成型正考) (08成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺⼨(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。
4)在?750mm轧机上轧制钢坯尺⼨为120mm×120mm×250mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.5m/s时，试求：(12分) (09成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺⼨(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。
第2章实现轧制过程的条件⼀.概念题1)咬⼊2)⾃然咬⼊3)⾃然咬⼊条件(07成型正考)4)极限咬⼊条件(09成型正考)5)稳定轧制6)合⼒作⽤点系数7)稳定轧制条件(08成型正考)8)极限稳定轧制条件⼆.填空题三.问答题1)简述改善咬⼊条件的途径。
轧制过程中的力学概述
(2) 按金属作用在轧辊上的切向摩擦力计算轧制力矩：轧制力矩等
于前滑区与后滑区的切向摩擦力与轧辊半径之乘积的代数和，在轧辊 不产生弹性压缩时上式是正确的。由于不能精确地确定摩擦力的分布
及中性角，这种方法不便于实际应用。
(3) 按轧制时的能量消耗确定轧制力矩。
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轧制过程建成的最大接触角是咬入时最大咬入角的两倍。 研究指出，轧制条件决定了ymax/max的比值变化在１～２之间。
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2.轧制压力、轧制力矩及功率
轧制单位压力的概念
当金属在轧辊间变形时，在变形区内，沿轧辊与轧件接触面产生 接触应力通常将轧辊表面法向应力称为轧制单位压力，将切应力称为 单位摩擦力。
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轧制过程建成条件分析
在轧制过程建成时，假设接触表面的摩擦条件和其它参 数均保持不变，合力作用点将由入口平面移向接触区内。
在Ｘ轴上列出轧件－轧 辊的力学平衡条件，其临界 条件是：
2Tx-2Px=0
轧件-轧辊的平衡条件
处理，抓住一些主要影响因素，建立经验公式或图表。
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影响轧制压力的主要因素分析
平均单位压力与以下两类因素有关： 第一类是塑性变形时由金属机械性能决定的因素； 第二类是影响应力状态的因素，接触摩擦、外端、轧件宽度及张力等。
Hale Waihona Puke 冷轧轧制压力计算(1) A.N. 采利柯夫平均单位压力公式
轧钢生产基本知识
轧钢生产基本知识1、轧钢与轧钢机的构成(1)、轧钢在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压力加工过程称轧钢。
按轧制方法可分为热轧与冷轧；按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为纵轧、横轧和斜轧。
钢锭和钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般都需要加热到1100—1250℃进行轧制，这种轧制工艺称热轧。
在常温下的轧制一般理解为冷轧。
但从金属学理论观点看热轧与冷轧的界限应以金属的再结晶温度来区分，即低于再结晶温度的轧制为冷轧；高于再结晶温度的轧制为热轧。
(钢的再结晶温度一般在450—600℃范围之内)。
(2)、轧钢机的构成轧钢机由轧辊、机架、压下（压上）调整装置、轴向（侧压）调整装置、轧辊平衡装置、轧辊轴承、导卫装置等零部件构成。
轧钢机按机架形式分：开口式、闭口式、半闭口式、无牌坊式等几种。
由轧钢机、联接轴、齿轮箱、减速器、电机等主要设备组成，并排列成生产作业线的称轧钢主机列。
将钢锭或钢坯轧制成一定形状和性能钢材的一系列工序的组合叫做轧钢生产工艺过程或工艺流程。
型钢轧机通常以轧辊名义直径表示轧机的大小，（即轧机传动齿箱齿轮节圆直径尺寸）；钢板轧机以轧辊辊身长度来命名；钢管轧机以所轧钢管外径尺寸来表示。
①、轧钢机主要部件及作用a、轧辊轧辊是轧钢机的重要组成部分，它是直接加工金属的主要工具。
轧辊由辊身、辊颈、辊头组成。
轧辊质量的好坏关系到轧材质量的优劣。
而轧辊寿命的长短关系到轧机生产率的高低，所以确保轧辊质量对于降低轧辊消耗，提高轧材质量，减少倒槽占用时间等方面具有重要意义。
常用的轧辊分铸铁和铸钢轧辊。
轧辊表面硬度和辊身径向硬度的均匀性是轧辊质量的重要指标。
b、径向调整装置径向调整装置通常指轧辊压下或压上调整装置。
主要用来调整轧辊辊缝，即调整轧件高度方向尺寸。
分手动调整、电动调整和液压调整三种方式。
c、轴向调整装置轴向调整装置通常指轧辊侧压下机构。
主要用来固定或调整轧辊轴向移动，实现上下轧辊孔型对中和消除错辊现象。
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一、什么是铝铝是一种银白色金属，在地壳中含量仅次于氧和硅排在第三位。
铝的密度小，仅为铁的34.61%、铜的30.33%，因此又被称作轻金属。
拿同样体积的铝跟钢铁、铜比较，钢铁的重量是铝的2.9倍，铜的重量是铝的3.3倍，因此铝又成为各种设施轻量化的首选金属材料。
二、铝的特性及用途铝具有轻便性、导电性、导热性、可塑性（易拉伸、易延展）、耐腐蚀性（不生锈）\物理和力学性能好等优良特性，所以成为机电、电力、航空、航天、造船、汽车制造、包装、建筑、交通运输、日用百货、房地产等行业的重要原材料。
铝的密度只有2.7103g/cm3，铝的表面具有高度的反射性，辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射，而经阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内反射优良，因而具有多种装饰用途及反射功能性用途。
铝通常显示出优良的电导率，它的导电能率约为铜的三分之二，但由于其密度仅为铜的三分之一，因而，将等质量和等长度的铝线和铜线相比，铝的导电能力约为铜的二倍，且价格较铜低，应用成本低，所以常被电力工业和电子工业选用。
目前，具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于如高转矩的电动机中。
铝的热导率很高，仅次于铜，铝的导热能力比铁大3倍，大约是铜的50%～60%。
铜的导热性虽然最佳，可是制造同样大小的工件重量要比铝大很多，价格也比铝贵很多。
因此，制造散热器铝仍是首选。
铝的性价比对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以及汽车的缸盖与散热器都很有利。
铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一个极其重要的特性。
铝是不能自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的行业来说十分重要。
铝的毒性非常微小，通常用于制造盛食品和饮料的容器。
近年来，铝箔在香烟、药品、食品的包装方面应用越来越广泛，已成为包装业的重要材料。
铝的自然表面状态具有宜人的外观。
它柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。
在现代生活中，铝已经广泛地应用在建筑行业和日用百货中。
铝还具有良好的吸音性能，根据这一特点，－些广播室、现代化大建筑内的天花板等有的采用了铝。
铝的可塑性非常好。
纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，具有良好的可机加工性，大量用于电线、电缆制造业和无线电工业以及包装业。
在某些金属中加入少量铝，便可大大改善其性能。
如在铝中加入少量镁、铜，可制得坚韧的铝合金；又如青铜铝（含铝4％～15％）合金，具有高强度的耐蚀性，硬度与低碳钢接近，且有不易变暗的金属光泽，常用于珠宝饰物和建筑业中，用于机器的零件和工具制造，用于酸洗设备和其它与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的设备，可制作电焊机电刷和夹柄、重型齿轮和蜗轮、金属成型模、机床导轨、不发生火花的工具、无磁性链条、压力容器、热交换器、压缩机叶片、船舶螺旋浆和锚等。
在铝中加入镁，便制得铝镁合金，其硬度比纯的镁和铝都大许多，而且保留了其质轻的特点，常用于制造飞机的机身、火箭的箭体、门窗，美化居室环境，制造船舶；在铝里添加其它金属成份，可以变成各种各样的铝合金，一些铝合金在强度上甚至超过结构钢材。
铝的连接也很容易，可用各式各样的方法，包括熔焊、电阻焊、硬焊、软焊、粘结以及诸如铆接和栓接之类的机械方法。
与铁相比，铝不易锈蚀，延长了使用寿命。
因此，铝具有极高的回收性,再生铝的特性与原生铝几乎没有区别，这点使铝成为环保人士的宠儿。
三、铝及铝合金以铝为基的合金总称。
主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
纯铝的密度小（ρ=2.7g/m3），大约是铁的1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。
抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。
通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。
添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达24～60kgf/mm2。
这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。
采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
2008年北京奥运会火炬“祥云”就是铝。
高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中防锈铝合金类、硬铝合金类、超硬铝合金类、锻铝合金类、铝锂合金类。
四、铝及铝合金的分类1、纯铝----1XXX 系，如1000系合金，铝含量不小于99%2、AL--Cu系合金—2XXX系，如2024合金，以铜为主。
3、AL--Mn系合金--3XXX 系，如3004合金，以锰为主4、AL--Si系合金--4XXX系，如4043合金，以硅为主。
5、AL--Mg系合金--5XXX系，如5056合金，以镁为主。
6、AL--Mg--Si系合金--6XXX 系，如6063合金，以Mg和Si为主要合金元素并以Mg和Si相为强化相的铝合金。
7、AL—Zn--Mg--Cu系合金--7XXX系，如7075合金，以 Mg和Si为主要合金元素并以Zn为主要合金元素的铝合金。
8、AL--Li系合金--8XXX系，如8089合金，以 Mg和Si为主要合金元素并以其他合金元素为主要合金元素的铝合金。
铸造铝合金与变形铝合金主要区别：Si含量超过多数变形铝合金Si含量。
在上述分类基础上根据合金性能把AL--Mn、AL--Mg系合金又称作为防锈铝，AL--Cu 系实际上是AL--Cu--Mg系又称作为硬铝，AL--Mg--Si系（包括AL--Mg--Si--Cu系）合金称为锻铝，AL—Zn—Mg 系是中等强度的可焊铝合金，AL—Zn—Mg--（Cu）系合金称为超硬铝。
五、铝合金状态代号（GB/T16475-1996）1、基本原则：（1）基础状态代号用一个英文大写字母表示，（2）细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。
2、基础状态代号代号名称说明与应用F 自由加工状态适用于在成形过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，对该状态产品的力学性能不作规定O 退火状态适用于经完全退火获得最低强度的加工产品H 加工硬化状态适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后要经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。
H代号后面必须跟有两位或三位何拉伯数字W 固溶热处理状态一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段T 热处理状态适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态（不同于F、O、H状态）的产品，T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。
TO 固溶热处理后，经自然时效再经过冷加工的状态。
适用于经冷加工提高强度的产品T1 由高温成形冷却，然后自然时效至基本稳定的状态。
适用于由高温成形过程冷却后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品T2 由高温成形冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。
适用于由高温成形过程冷却后，进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品T3 固溶热处理后进行冷加工，再经自然时效至基本稳定的状态。
适用于在固溶热处理后，进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品T4 固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。
适用于固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品T5 由高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态。
（不经过冷加工可进行矫直、矫平但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品T6 固溶热处理后进行人工时效的状态T7 固溶热处理后进行过时效的状态。
适用于固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时效时强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品T8 固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时效的状态。
适用于经冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品T9 固溶热处理后人工时效，然后进行冷加工的状态。
适用于经冷加工提高强度产品T10 由高温成形过程冷却后，进行冷加工，然后人工时效的状态注：某些6XXX系合金，无论是炉内固溶热处理，还是从高温成形过程急冷以保留可溶性组分在固溶体中均能达到相同的固溶的热处理效果，这些合金的T3、T4、T6、T7、T8和T9状态可采用上述两种处理方法的任一种。
T42 适用于自O或F状态固溶热处理后自然时效到充分稳定状态的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T42状态的产品。
T62 适用于自O或F状态固溶热处理后进行人工时效的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T62状态的产品。
T81 适用于固溶热处理后，经1%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。
T87 适用于固溶热处理后，经7%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。
HXXX状态1、H后面第1位数字表示获得该状态的基本处理程序H1----单纯加工便化状态H2----加工硬化及不完全退火的状态H3----加工硬化及稳定化处理状态2、H后面第2位数字表示加工硬化强度，数字8表示硬状态。
六、铝加工方法的分类与特点按工件在加工过程中的温度特征分类，铝及铝合金加工可分为热加工、冷加工和温加工。
1、热加工：是指铝及铝合金锭坯在再结晶温度以上所完成的塑性成形过程。
热加工时，锭坯的塑性较高而变形抗力较低，可以用能力较小的设备生产变形量较大的产品。
为了保证产品的组织性能，应严格控制工件的加热温度、变形温度与变形速度、变形程度以及变形终了温度和变形后的冷却速度。
常见的铝合金热加工方法有热挤压、热轧制、热锻压、热顶锻、液体模锻、半固态成形、连续铸轧、连铸连轧、连铸连挤等。
2、冷加工：是指在不产生回复和再结晶的温度以下所完成的塑性成形过程。
冷加工的实质是冷加工和中间退火的工艺组合过程。
冷加工可得到表面光洁、尺寸精确、组织性能良好和能满足不同性能要求的最终产品：最常见的冷加工方法有冷挤压、冷顶锻、管材冷轧、冷拉拔、板带箔冷轧、冷冲压、冷弯、旋压等。
3、包铝：是铝合金板带生产的特有工序，是将包铝板置于铸锭的上下两面，通过热轧结合成一体。
包铝的目的：是提高铝合金板带的抗蚀能力、保护基体金属免受铝合金板带生产工艺流程图腐蚀和改善工艺性能。
包铝板应具有适合的化学组成和适当的厚度。
对硬铝为基体的板材，使用铜、锌含量小于0.05％的纯铝作包铝板。