轧制理论基础

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 升, 刻槽焊点滚花等目的均使 初轧粗轧在轧辊刻槽焊点滚花等目的均使f升 β升. 升 • 精轧通过立轧高压水去除氧化皮等办法改善轧 精轧通过立轧高压水去除氧化皮 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 采用低速 咬入,高速轧制 高速轧制. 咬入 高速轧制
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
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 轧制过程: 旋转轧辊之间， 轧制过程 旋转轧辊 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。 一定尺寸、 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 纵轧、 纵轧 横轧、斜轧。
轧制时表示各向变形系数的关系式
1
η
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 心连线 轧辊中心 圆心角。 线所构成的圆心角 圆心角
作业
• 已知 某1150轧机钢锭尺寸 880*880/635*635*1400 热轧，该条件下允 许咬入角28°问: • 1)从理论讲,改钢锭如何轧制可使轧件轧一 道次厚度最小,轧后厚度为多大 • 2)求该轧制条件下的最大咬入角和接触弧长.
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.
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
其他分类
根据金属状态分: 热轧、冷轧。 根据金属状态分 热轧、冷轧。 根据外部介质分类: 空气，真空， 惰性气体 轧机工作制度: 可逆 连轧 等
2）轧制过程中基本现象和建立轧制过程的条件
• 在生产实践中遇到不同的轧辊组合方式 不同的轧辊组合方式，但实际上金属 不同的轧辊组合方式 承受压下而产生塑性变形是在一对工作轧辊中进行的。 特殊辊系结构（如行星轧机，Y型轧机）外， • 除了一些特殊辊系结构 特殊辊系结构 均在一对轧辊 一对轧辊间轧制的简单情况。 一对轧辊 二辊作为研究轧制过程的开端。 • 一般都以二辊 二辊
• 纵轧：金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过，并 纵轧： 金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过， 两个旋转方向相反的轧辊 之间通过 在其间产生塑性变形的过程。 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， 螺旋运动
H −h ∆h ×100% = ×100% H H
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
2、宽展的种类
• 根据金属沿横向上流动的自由程度，宽展可分为：自 根据金属沿横向上流动的自由程度，宽展可分为： 由宽展、限制宽展和强迫宽展. 由宽展、限制宽展和强迫宽展
• 1）自由宽展 ：坯料在轧制过程中，被压下的 ） 坯料在轧制过程中， 金属体积可以自由展宽的量。 金属体积可以自由展宽的量
• 此时，金属流动除来自轧辊的摩擦阻力外，不受任何其它的阻 此时，金属流动除来自轧辊的摩擦阻力外， 碍和限制。因此，自由宽展的轧制是轧制变形中的最简单的 最简单的情 碍和限制。因此，自由宽展的轧制是轧制变形中的最简单的情 平辊上或者是沿宽度上有很大富余的扁平孔型内轧制时 上或者是沿宽度上有很大富余的扁平孔型内轧制时， 况。在平辊上或者是沿宽度上有很大富余的扁平孔型内轧制时， 就属于这种情况。 就属于这种情况。
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 强制金属沿横向流动， 孔型凸峰的切展而强制金属沿横向流动 孔型凸峰的切展 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 立轧孔内轧制钢轨时是强制宽展的最好例子，如下图所示。 立轧 宽扁钢时采用的'切展'孔型也是说明强制宽展的实例。 轧制宽扁钢 宽扁钢
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
• 1.2.1 咬入条件
• 1) 咬入:依靠回转的轧辊与轧件之间 的摩擦力,轧辊将轧件拖入轧辊之间 的现象。
2) 咬入条件的确定(分析金属刚被咬入时的受力)
α
α
p
α
轧辊受力分析
轧件受力分析
α
受力分析
α
p
α
轧辊受力分析
轧件受力分析
轧件受垂直合力
: ( 使轧件受压变形
)
∑F
y
= T sin α + p cos α (T = Pf )
送 料 支 承 工 平 作 整
图
1 星 行 轧 机
3)简单轧制过程图示
α
简单轧制过程：
Δh/2
A
（1）上下轧辊直径相同 辊直径相同 （2）转速相等 转速相等 （3）轧辊无切槽 无切槽 （3）均为主动 主动(传动)辊 主动 （4）无外力或推力 辊为刚性的 （5）轧辊为刚性 辊为刚性
B C
D
Δb/2
（6）轧件在入辊处和出辊 处速度均匀 速度均匀 （7）轧件的力学性质均匀
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
Δb/2
Δh/2
A
(2)接触弧长与变形区长
• 根据几何关系，接触弧长s为： s＝Rα • 接触弧之水平投影 接触弧之水平投影叫做变形区长度 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)
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 不 是孔型充不满，就是过充满. 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。
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 孔型两侧壁接触，孔型的 孔型两侧壁 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。 受到孔型的限制。 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。 •
4）轧制变形的表示方法
轧制时绝对变形量（压下，延伸，宽展）表示 轧制时绝对变形量（压下，延伸，宽展） 绝对变形量
• • • • • •