金属塑性加工学—轧制理论与工艺

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1简单轧制过程的条件,变形区及主要参数有哪些? P5-7答:简单轧制过程:轧制过程上下辊直径相等,转速相同,且均为主动辊、轧制 过程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作用外,不受其他任何外 力作用、轧件在入辊处和出辊处速度均匀、轧件本身的力学性质均匀。变形区:(1)几何变形区:入口和出口截面之间的区域、(2)物理变形区:发生 塑性变形的区域变形区参数:(1)咬入弧:轧件与轧辊相接触的圆弧。(2)咬入角A :咬入弧所 对应的圆心角称为咬入角。(3)变形区长:咬入弧的水平投影。(4)轧辊半径R。(5)轧件轧前、后的厚度H、h。(6)平均厚度。(7)轧件轧前、后宽度B、b。(8)平均宽度。(9)压下量2改善咬入条件的途径。P17答:由a三0应使aT1减小a方法:由a =arccos(1-Ah/D) 1)减小压下量。2)增大D。 生产中 常用方法:3)采用开始小压下或采用带有楔形端的钢坯进行轧制的方法2.提高0的方法:轧制中摩擦系数主要与轧辊和轧件的表面状态、轧制时轧件对 轧辊的变形抗力以及轧辊线速度的大小有关1)改变表面状态,如清除氧化皮。2)合理调节轧制速度,随轧制速度提高摩擦系数降低,采取低速咬入。3)改变 润滑情况等。3宽展的组成及分类。P19答:组成:滑动宽展AB、翻平宽展鼓形宽展ABs分类:自由宽展、限制宽展、强制宽展4前、后滑区、中性角的定义。P37-40答:(1)前滑区:摩擦力方向与带钢运行方向相反,在变形区出口处,金属速度 大于轧辊圆周速度,相对轧辊向前运动。(2)后滑区:摩擦力方向与带钢运行方向相同,在变形区入口处,金属速度小 于轧辊圆周速度,相对轧辊向后运动。(3)中性角:前滑区与后滑区的分界面对应的圆心角叫中性角,金属速度与轧 辊圆周速度相等,相对轧辊没有运动。5确定平均单位压力的方法、说明。P50答:(1)理论计算法:它是建立在理论分析基础上,用计算公式确定单位压力。 通常,都要首先确定变形区内单位压力分布形式及大小,然后再计算平均单位压 力。(2)实测法:即在轧钢机上放置专门设计的压力传感器,将压力信号转换成电 信号,通过放大或直接送往测量仪表将其记录下来,获得实测的轧制压力资料。 用实测的轧制压力除以接触面积,便求出平均单位压力。(3)经验公式和图表法:根据大量的实测统计资料,进行一定的数学处理,抓 住一些主要影响因素,建立经验公式或图表。6卡尔曼微分方程:条件、作图、推导建立。M.D斯通公式轧制力、轧制力矩计 算。P507轧材按断面形状特征的分类及主要用途。P100答:根据轧材的断面形状的特征,分为型材、线材、板材、带材、管材和特殊类 型等。根据加工方式,轧制产品分为热轧材和冷轧材两大类。(1)型材中的工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属结构,扁钢主要 用作桥梁、房架、栅栏、输电、船舶、车辆等。圆钢、方钢用作各种机械零件、 农机配件、工具等。(2)线材主要用作钢筋混凝土的配筋和焊接结构件或再加工 (如拔丝,制钉等)原料。(3)板材通常做成标准大小的扁平矩形建筑材料板, 作墙壁、天花板或地板的构件。(4)带材可以看做是宽度小于板材的钢材,其用 途与板材基本相同。(5)管材就是用于做管件的材料。常用的有给水管、排水管、 煤气管、暖气管、电线导管、雨水管等。8轧材产品标准包括哪几个方面内容。P107答:轧材的产品标准一般包括有品种(规格)标准、技术条件、试验标准及交货 标准等方面内容。9制定工艺过程总的目标是什么?轧钢工序的任务?轧材的基本工序。P107-115 答:总目标:优质、高产、低成本地生产出合乎技术要求的轧材两大任务:精确成型、改善组织和性能基本工序:原料的清理准备加热轧制冷却精整质量检查10. 初轧生产的特点及初轧轧制时金属变形特点。11. 初轧速度制度制定计算(方板坯)。12板带材主要技术要求。P216答:(1)尺寸精度要求高:主要是厚度精度,因为它不仅影响到使用性能及连续 自动冲压后步工序,而且在生产中难度最大。(2)板型要好:板型要平坦,无浪 形瓢曲。(3)表面质量要好:板带钢是单位面积最大的一种钢材,又多用作外围 构件,故必须保证表面的质量。(4)性能要好:主要包括机械性能、工艺性能和 某些钢板的特殊物理或化学性能。13板带轧制技术发展的主要矛盾是什么?解决的途径有哪些?答:(1)轧件变形难,轧件变形及其影响大。(2)使轧制易于变形的途径:1)降低板带钢本身的变形抗力(内阻)。措施: 加热,在轧制过程中保温、抢温使轧件具有较高且均匀的轧制温度。2)设法改 变轧件变形时的应力状态,减少外摩擦对金属变形的阻力(外阻)。措施:带张 力轧制、润滑、减小工作辊直径 控制轧机变形措施:1)增强和控制机架和辊身的刚性。2)控制盒利用轧辊变形 14从结构来分中厚板轧机可分几类,各称什么? P224 答:按机架机构分类,可分为二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、复合式和 万能式几种。按机架布置分类,可分为单机架、并列式和顺列式等几种。15中厚板轧制方法(粗轧)主要有哪几种? P226答:(1)全纵轧法:钢板延伸方向和原料的纵轴方向重合。(2)横轧一纵轧法(综 合轧法)适合连铸坯。横轧:钢板的延伸方向和原料的纵轴方向垂直。横一纵 轧法是先横轧将板坯展宽到所要求的宽度,再转90。纵轧。(3)全横轧法:用 连铸坯为原料是,全横轧与纵轧法一样,产生各向性能异性。(4)角轧一纵轧法: 轧件的轴线与轧辊的轴线成一定角度,送入角5般为1545,每对角线 轧一、二道后换成另一对角线轧制。角轧要注意使轧件能迅速宽展到所要求的宽 度,而形状又不发生歪斜。(5)平面形状控制轧法:首先纵轧12道次,以整 板形,称整形轧制,然后90横轧宽展,再转90纵轧成材。16在连轧机之前要切头尾,其目的是什么?原因何在? P236答:切头的目的是为了出去温度过低的头部以免损伤辊面,并防止“舌头”“鱼 尾”卡在机架间的导卫装置或辊道缝隙中。切尾以防后端的“鱼尾”或“舌头” 给卷取及其后的精整工序带来困难。17. 热轧中为保持终轧温度一定,最重要、最活跃、最有效的手段是什么?具体 数值如何?18. 在热连轧中,输出辊道速度如何调节?19活套支持器的作用及基本工艺要求? P238答:其作用,一是缓冲金属流量的变化,给控制调整以时间,并防止成叠进钢, 造成事故;二是调节各架的轧制速度以保持连轧常数,当各种工艺参数产生波动 时发出信号和命令,以便快速进行调整;三是带钢能在一定范围内保持恒定的小 张力,防止因张力过大引起带钢拉缩,造成宽度不均甚至拉断。最后几个精轧机 架间的活套支持器,还可以调节张力,以控制带钢厚度。基本要求:动作反应要快,而且自动进行控制,并能在活套变化时始终保持恒张 力。20为什么冷轧中采用工艺润滑和张力轧制?冷轧中张力的作用主要有哪几个? 其内容是什么? 262答:冷轧采用工艺润滑主要作用是减小金属的变形抗力,这不但有利于保证在已 有的设备能力条件下实现更大的压下,而且还可以使轧机能够经济可行地生产厚 度更小的产品。此外,采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊 的温升起到良好影响。在轧制某些品种时,采用工艺润滑还可以起到防止金属粘 辊的作用。轧制带材时在张力作用下,若轧件出现不均匀延伸,则沿轧件宽向上的张力分布 将会发生相应的变化,而延伸较小的一侧则张力增大,结果便自动地起到纠正跑 偏的作用。有利于轧制更精确的产品,并可简化操作。张力轧制的作用有:1)防止带材在轧制过程中跑偏;2)使所轧带材保持平直和 良好多的板形;3)降低金属变形抗力,便于轧制更薄的产品;4)可以适当调整 轧机主电机负荷的作用。21什么是加工硬化?什么是轧程?板型是指什么?什么是板带的横向厚差?P282答:(1)随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度指标都有所提高,但塑性、 韧性有所下降。(2)在冷轧钢板时,每次中间退火之前所完成的冷轧道次叫作一个轧程。(3)板形是指板带材的平直度,即是指浪形,瓢曲或旁弯的有无及程度而言。(4)板带的横向厚差是指沿宽度方向的厚度差,它决定于板带材轧后的断面形 状,或轧制时的实际辊缝形状,一般用板带材中央与边部厚度之差的绝对值或相 对值来表示,因而是一种借助厚度测定便可得出的具体指标。22冷轧板带钢中的三大典型产品是什么? P267答:金属镀层薄板(包括镀锡板与镀锌板等)、深冲钢板(以汽车板为典型)、电 工用硅钢板与不锈钢板等23极薄带材轧制有何特点? P276答:1)大力减小工作辊直径,采用多辊轧机;2)采用大的张力轧制;3)采用 高效率的工艺润滑剂以降低摩擦系数;4)适当对带材进行退火软化处理,减小 金属变形抗力;5)增加轧辊的刚性;6)采用高刚度的轧机。24板带材轧制时厚度变化的原因有哪些?板带轧制厚度控制的方法有哪几种? P279答:(1)轧制力P的波动是影响板带轧出厚度的主要因素。因而所有影响轧制力 变化多的因素都必将影响到板、带材的厚度精度。这些主要因素有:1)轧件温 度、成分和组织性能的不均;2)坯料原始厚度的不均;3)张力的变化;4)轧 制速度的变化。(2)调压下、调张力、调轧制速度25冷轧中平整工序的作用是什么? P275答:(1)供冲压用的板带钢事先经过小压下率的平整,就可以在冲压时不出现“滑 移线”以一定的压下率进行平整后,钢的应力-应变曲线即可不出现“屈服台阶” 而理论与实验研究证明,吕德斯线的出现正是与此屈服台阶有关。(2)冷轧板、带材在退火后再经平整,可以使板材的平直度与板面的光洁度有 所改善。(3)改变平整的压下率,可以使钢板的力学性能在一定的幅度内变化,这可以 适应不同用途的镀锡板对硬度和塑性所提出的不同要求。除此之外,经过双机平 整或三机平整还可以实现较大的冷轧压下率,以便生产超薄的镀锡板。26什么叫最小可轧厚度?怎样使轧机轧出更薄的产品? P276答:(1)在同一轧机上轧制板带材时,随着轧件变薄,变形抗力在增大,使压下 越来越困难,当厚度薄到某一限度时,不管如何加大压力和反复轧制多少次,也 不可能使产品轧薄,这一极限厚度称为轧机最小可轧厚度。(2)大力减小工作辊直径,采用多辊轧机;采用大的张力轧制;采用高效率的 工艺润滑剂以降低摩擦系数;适当对带材进行退火软化处理,减小金属变形抗力; 增加轧辊的刚性;采用高刚度的轧机。27什么是轧机的弹性曲线?什么是轧机弹跳方程?什么是轧件的塑形曲线?答:P278(2) h=S0 +P/K28用简化的P-H图,推导预控AGC模型(即AS。=fQh0)公式)。推导辐缝传 递参数,推导P-AGG的计算公式。29影响辐缝形状的因素有哪些?什么是轧辐辐型设计? P287答:(1)轧辊的不均匀热膨胀、轧辊的磨损、轧辊多的弹性变形(2)钢板生产中为了获得酸洗设备平直及厚度均匀的钢板,在轧制过程中沿轧 辊长度两轧辊之间各点的距离应当相等,即保持辊缝均匀,但在实际轧制过程中, 有许多因素影响两个轧辊之间的距离。因此必须根据有关情况预先考虑将轧辊设 计为一定的形状,以保证在轧制过程中辊缝均匀。这种轧辊形状称为辊型,设计 轧辊形状的过程称为辊型设计。30个完整的板带材轧制制度应包括哪些内容,它们的关系如何?答:主要制度包括:压下、速度、温度、张力及辊型制度等。31制定轧制制度的原则是什么?答:(1)在设备能力允许条件下尽置提高产值。(咬入条件、轧辊及接轴叉头等 的强度条件、电机能力的限制)(2)在保证操作稳便的条件下提高质量。(保证 操作稳便的钢板轧制定心条件、提高板形及尺寸精度质量)32热连轧粗轧机布置形式及特点?答:(1)半连续式:粗轧机组由2架可逆式轧机组成 特点:粗轧阶段道次 可灵活调整,扎线短,设备和投资较少,适于产品要求不太高,品种范围又广的 情况,生产能力强,产量高。(2) 全连续式:粗轧机组由6架轧机组成,每架轧制一道,全部为不可逆式, 后两架可(也可不)实现连轧 特点:适合大批量单一品种的生产,操作简单, 维护方便,设备多,投资大,轧制流程线或厂房长。但可采用便宜的交流电动机。(3) 3/4连续式:粗轧机组由一架可逆式轧机和三架不可逆式轧机所组成, 最后两个机架用近距离布置使轧件形成连轧。特点:设备较全连续式少,投资 省;厂房短,生产灵活性大,能适应多品种和不同规格产品的生产;粗轧机组轧 出带坯的头尾温差较全连续式和半连续式小,;但轧辊寿命短;操作和维护较复 杂,耗电量也较大。33.变形的表示方法有哪些?34轧制的传动力矩由哪几部分组成?答: Mz轧制力矩,用于使轧件塑性变形所需之力矩。Mm克服轧制时发生在轧辊轴承,传动机构等的附加摩擦力矩 mk空转力矩,即克服空转时的摩擦力矩。Md动力矩,此力矩为克服轧辊不均速运动时产生的惯性力所必需的 前三者为静力矩。35什么叫过热、过烧?它们的关系如何?造成过热、过烧的原因是什么?如何 防止?答:(1)过热就是当加热温度超过Ac3继续加热达到一定温度时,钢的晶粒过度 长大,从而引起晶粒间的结合力减弱,模具钢材的力学性能恶化的现象。(2) 过烧就是当钢在高温下,在强烈氧化介质中加热时,氧渗透到钢内杂质集 中的晶粒边界,使晶界开始氧化和部分熔化,形成脆壳,严重破坏晶粒间的连结 的现象。(3) 产生过热的原因有:1)钢在加热段的温度过高,在均热段的保温时间过长; 2)钢的化学成分影响钢的过热敏感性,如锰元素使钢的过热倾向增大:铝元素增 加钢的过热敏感性尤为突出;钨、钼元素促使钢的晶粒长大;而硅的作用相反, 促使晶粒细化。(4) 产生过烧的原因有:1)钢的加热温度过高,加热时间过长;2)氧化性炉气 中加热易产生过烧。炉气的氧化性越强,过烧越剧烈;3)钢的化学成分对过烧也 有影响。低碳钢及中碳钢过烧的可能性小,合金钢特别是合金工具钢、各种高碳 钢都有较大的过烧危险性,其中又以含铜钢最易过烧。(5) 如何防止:检查材料是否正确,为了使钢锭或钢坯在热加工过程中防止过 热或过烧,应根据钢材的化学成分和尺寸制定正确合理的加热规范,并严格执行。 选择合理的炉型并采用微机控制是提高加热质量的重要的保证。尽量减少炉内的 过剩空气量,高温下应调节成弱氧化性气氛;在火焰炉内加热时,钢料应离开烧 嘴一定的距离,避免钢料与火焰直接接触,以防钢料局部过热和过烧,如因锻压 设备发生故障而长时间停锻时必须降低炉温和采取其他措施。
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