轧制理论与工艺（第一节）ppt课件

2014年年9月月金属塑性加工学金属塑性加工学-轧制理论与工艺轧制理论与工艺金属塑性加工学-轧制理论与工艺课程计划：课程计划：n第一篇第一篇 轧制理论（两课时）轧制理论（两课时）n第二篇第二篇 轧制工艺基础（两课时）轧制工艺基础（两课时）n第三篇第三篇 型材和棒线材生产型材和棒线材生产（两课时）（两课时）n第四篇第四篇 板、带材生产（两课时）板、带材生产（两课时）课程计划：第一篇 轧制理论（两课时）2第一第一 篇篇 轧制理论轧制理论n1 轧制过程基本概念轧制过程基本概念n2 实现轧制过程的条件实现轧制过程的条件n3 轧制过程中的横变形轧制过程中的横变形宽展宽展n4 轧制过程中的纵变形轧制过程中的纵变形前滑和后滑前滑和后滑第一 篇 轧制理论1 轧制过程基本概念31 轧制过程基本概念轧制过程基本概念n1.0 基本概念基本概念n1.1 变形区主要参数变形区主要参数n1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律1 轧制过程基本概念1.0 基本概念41.0 基本概念基本概念n轧制过程轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力：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。形的过程。n轧制过程的作用：轧制过程的作用：u外部：使轧件获得一定的形状和尺寸；外部：使轧件获得一定的形状和尺寸；u内部：使组织和性能得到一定程度的改善。内部：使组织和性能得到一定程度的改善。1.0 基本概念轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力51.1 变形区主要参数变形区主要参数n1.1.0 简单轧制过程简单轧制过程n1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数n1.1.2 轧制变形的表示方法轧制变形的表示方法1.1 变形区主要参数1.1.0 简单轧制过程61.1.0 简单轧制过程简单轧制过程n简单轧制过程简单轧制过程：是指：是指：u1)上下轧辊直径相等，转速相同，且均为主动辊；上下轧辊直径相等，转速相同，且均为主动辊；u2)轧制过程对两个轧辊完全对称；轧制过程对两个轧辊完全对称；u3)轧辊为刚性；轧辊为刚性；u4)轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用；轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用；u5)轧件在入辊处和出辊处速度均匀；轧件在入辊处和出辊处速度均匀；u6)轧件的机械性质均匀轧件的机械性质均匀 的轧制过程。的轧制过程。n研究简单轧制过程可以搞清楚轧制过程的共性问题。研究简单轧制过程可以搞清楚轧制过程的共性问题。n由于生产实践中所使用的轧机结构形式多样，理想由于生产实践中所使用的轧机结构形式多样，理想的简单轧制过程很难找到。的简单轧制过程很难找到。1.1.0 简单轧制过程简单轧制过程：是指：71.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数n轧制变形区轧制变形区：轧件承受轧辊作用而发生变形的部分，：轧件承受轧辊作用而发生变形的部分，即实际变形区。即实际变形区。n几何变形区几何变形区：从轧件入辊的垂直平面到轧件出辊的从轧件入辊的垂直平面到轧件出辊的垂直平面所围成的区域垂直平面所围成的区域。n轧制变形区的主要参数：轧制变形区的主要参数：u咬入角咬入角u接触弧长度接触弧长度1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区：轧件承受轧辊作81.1.1.1 咬入角咬入角()n咬入角咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。圆心角。n压下量与轧辊直径及咬入角之间存在如下的关系：压下量与轧辊直径及咬入角之间存在如下的关系：1.1.1.1 咬入角()咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所91.1.1.1 咬入角咬入角()nh，D和和三者关系计算图：三者关系计算图：已知已知h，D和和三个参数中的任意两个，便可用计算三个参数中的任意两个，便可用计算图很快地求出第三个参数。图很快地求出第三个参数。1.1.1.1 咬入角()h，D和三者关系计算图：101.1.1.1 咬入角咬入角()n变形区内任一断面高度变形区内任一断面高度hx求法：求法：1.1.1.1 咬入角()变形区内任一断面高度hx求法：111.1.1.2 接触弧长度接触弧长度(l)n接触弧长度：轧件与轧辊相接触的圆弧的水平投影接触弧长度：轧件与轧辊相接触的圆弧的水平投影长度，也叫咬入弧长度、变形区长度长度，也叫咬入弧长度、变形区长度。n接触弧长度随轧制条件不同而异：接触弧长度随轧制条件不同而异：u两轧辊直径相等时；两轧辊直径相等时；u两轧辊直径不等时；两轧辊直径不等时；u轧辊和轧件产生弹性压缩时。轧辊和轧件产生弹性压缩时。1.1.1.2 接触弧长度(l)接触弧长度：轧件与轧辊相接触121.1.1.2 接触弧长度接触弧长度(l)(1)两轧辊直径相等时的接触弧长度两轧辊直径相等时的接触弧长度所求的接触弧长度实际上是该所求的接触弧长度实际上是该弧弦的长度弧弦的长度。1.1.1.2 接触弧长度(l)(1)两轧辊直径相等时的接触131.1.1.2 接触弧长度接触弧长度(l)(2)两轧辊直径不相等时接触弧长度两轧辊直径不相等时接触弧长度n设两个轧辊的设两个轧辊的接触孤长度相等接触孤长度相等，则：，则：1.1.1.2 接触弧长度(l)(2)两轧辊直径不相等时接触141.1.1.2 接触弧长度接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度n轧辊的弹性压扁轧辊的弹性压扁u轧辊的弹性压缩变形称为轧辊的弹性压扁。轧辊的弹性压缩变形称为轧辊的弹性压扁。u由于轧件与轧辊间的压力作用，轧辊会产生局部弹性压缩变由于轧件与轧辊间的压力作用，轧辊会产生局部弹性压缩变形。此变形可能很大，尤其在冷轧薄板时更为显著。形。此变形可能很大，尤其在冷轧薄板时更为显著。u轧辊弹性压扁的结果使轧辊弹性压扁的结果使接触弧长度增加接触弧长度增加。n轧件的弹性压扁轧件的弹性压扁u轧件在轧辊间产生塑性变形时，也伴随产生弹性压缩变形，轧件在轧辊间产生塑性变形时，也伴随产生弹性压缩变形，称为轧件的弹性压扁。称为轧件的弹性压扁。u此变形在轧件出辊后即开始恢复，这也会此变形在轧件出辊后即开始恢复，这也会增大接触弧长度增大接触弧长度。1.1.1.2 接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩151.1.1.2 接触弧长度接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度n设轧辊与轧件的弹性压设轧辊与轧件的弹性压缩量分别为缩量分别为1 1和和2 2，为，为使轧件获得使轧件获得h h的压下量，的压下量，必须把每个轧辊再压下必须把每个轧辊再压下1 1+2 2，此时轧件与轧，此时轧件与轧辊的接触线为辊的接触线为A A2 2B B2 2C C曲线。曲线。1.1.1.2 接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩161.1.1.2 接触弧长度接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度n此时接触弧长度为：此时接触弧长度为：1.1.1.2 接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩171.1.1.2 接触弧长度接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度轧辊和轧件产生弹性压缩时接触弧的长度n金属的弹性压缩变形很小时，金属的弹性压缩变形很小时，2可忽略不计，则得可忽略不计，则得西齐柯克公式：西齐柯克公式：1.1.1.2 接触弧长度(l)(3)轧辊和轧件产生弹性压缩181.1.2 轧制变形的表示方法轧制变形的表示方法n1.1.2.1 用绝对变形量表示用绝对变形量表示n1.1.2.2 用相对变形量表示用相对变形量表示n1.1.2.3 用变形系数表示用变形系数表示n1.1.2.4 用真应变表示用真应变表示1.1.2 轧制变形的表示方法1.1.2.1 用绝对变形量表191.1.2.1 用绝对变形量表示用绝对变形量表示n绝对变形量：用轧制前、后轧件绝对尺寸之差表示绝对变形量：用轧制前、后轧件绝对尺寸之差表示的变形量。的变形量。n绝对压下量绝对压下量：为轧制前后轧件厚度：为轧制前后轧件厚度H、h之差，即：之差，即：n绝对宽展量绝对宽展量：为轧制前后轧件宽度：为轧制前后轧件宽度B、b之差，即：之差，即：n绝对延伸量绝对延伸量：为轧制前后轧件长度：为轧制前后轧件长度L、l之差，即：之差，即：绝对变形不能正确地表达变形量的大小，但由于习惯绝对变形不能正确地表达变形量的大小，但由于习惯而常被使用，特别是压下量与宽展量。而常被使用，特别是压下量与宽展量。1.1.2.1 用绝对变形量表示绝对变形量：用轧制前、后轧件201.1.2.2 用相对变形量表示用相对变形量表示n相对变形量：用轧制前、后轧件尺寸的相对变化表相对变形量：用轧制前、后轧件尺寸的相对变化表示的变形量。示的变形量。n相对压下量相对压下量(压下率压下率)：n相对宽展量相对宽展量(宽展率宽展率)：n相对延伸量相对延伸量(延伸率延伸率)：相对变形只能近似地反映变形的大小，不能反映变形相对变形只能近似地反映变形的大小，不能反映变形的过程积累。的过程积累。1.1.2.2 用相对变形量表示相对变形量：用轧制前、后轧件211.1.2.3 用变形系数表示用变形系数表示n变形系数：用轧制前、后轧件尺寸的比值表示的变形变形系数：用轧制前、后轧件尺寸的比值表示的变形程度。程度。n压下系数压下系数：n宽展系数宽展系数：n延伸系数延伸系数：变形系数能够简单而正确地反映变形的大小，因此在轧变形系数能够简单而正确地反映变形的大小，因此在轧制变形方面得到了极为广泛的应用。制变形方面得到了极为广泛的应用。根据体积不变原理，三者之间存在如下关系：根据体积不变原理，三者之间存在如下关系：1.1.2.3 用变形系数表示变形系数：用轧制前、后轧件尺寸221.1.2.4 用真应变表示用真应变表示n真应变：用轧制后、前轧件尺寸之比的自然对数表真应变：用轧制后、前轧件尺寸之比的自然对数表示的变形量。示的变形量。n相对压下量相对压下量(压下率压下率)：n相对宽展量相对宽展量(宽展率宽展率)：n相对延伸量相对延伸量(延伸率延伸率)：能够正确地反映变形的大小。能够正确地反映变形的大小。1.1.2.4 用真应变表示真应变：用轧制后、前轧件尺寸之比231.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律n1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布沿轧件断面高向上变形的分布n1.2.2 沿轧件宽度方向上的流动规律沿轧件宽度方向上的流动规律1.2 金属在变形区内的流动规律1.2.1 沿轧件断面高向上241.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布沿轧件断面高向上变形的分布n关于轧制时变形的分布有两种不同理论：关于轧制时变形的分布有两种不同理论：u均匀变形理论均匀变形理论u不均匀变形理论。不均匀变形理论。后者比较客观地反映了轧制时金属变形规律。后者比较客观地反映了轧制时金属变形规律。n均匀变形理论均匀变形理论：u该理论认为，沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金该理论认为，沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动的分布都是均匀的。属流动的分布都是均匀的。u造成这种均匀性的主要原因是由于未发生塑性变形的前造成这种均匀性的主要原因是由于未发生塑性变形的前后外端的强制作用，因此又把这种理论称为后外端的强制作用，因此又把这种理论称为刚端理论刚端理论。1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布关于轧制时变形的分布有251.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布沿轧件断面高向上变形的分布n不均匀变形理论：该理论认为，沿轧件断面高度方不均匀变形理论：该理论认为，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。向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的。n其主要内容为：其主要内容为：u(1)沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布都不均匀；都不均匀；u(2)几何变形区内，几何变形区内，在轧件与轧辊接在轧件与轧辊接触表面上，不但触表面上，不但有相对滑动，而有相对滑动，而且还有粘着，所且还有粘着，所谓粘着系指轧件谓粘着系指轧件与轧辊间无相对与轧辊间无相对滑动；滑动；1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布不均匀变形理论：该理论261.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布沿轧件断面高向上变形的分布u(3)变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变形区以外，且变形分布都不均匀。形区以外，且变形分布都不均匀。l轧制变形区可分成变形过渡区、前滑区、后滑区和粘轧制变形区可分成变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区。着区。u(4)在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。度分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布(3)变形不但发生在几271.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布沿轧件断面高向上变形的分布n大量实验证明，不均匀变形理论比较正确，其中以大量实验证明，不均匀变形理论比较正确，其中以.(塔尔诺夫斯基塔尔诺夫斯基)实验最具代表。实验最具代表。n.研究了沿轧件对称轴纵断面上的研究了沿轧件对称轴纵断面上的坐标网格的变化，证明了沿轧件断面高度方向上的坐标网格的变化，证明了沿轧件断面高度方向上的变形分布是不均匀的。变形分布是不均匀的。1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布大量实验证明，不均匀变281.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布沿轧件断面高向上变形的分布n实验研究还表明，沿轧件断面高度方向上的变形不实验研究还表明，沿轧件断面高度方向上的变形不均匀分布与均匀分布与变形区形状系数变形区形状系数(l/h)有很大关系。有很大关系。n1)当当l/h 0.51.0时，即轧件断面高度相对于接触弧时，即轧件断面高度相对于接触弧长度不太大时，压缩变形完全深入到轧件内部，形长度不太大时，压缩变形完全深入到轧件内部，形成中心层变形比表面层变形大的现象；成中心层变形比表面层变形大的现象；1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布实验研究还表明，沿轧件291.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布沿轧件断面高向上变形的分布n2)当当l/h 0.51.0时，随着时，随着l/h的减小，外端对变形过的减小，外端对变形过程影响变得更为突出，压缩变形不能深入到轧件内程影响变得更为突出，压缩变形不能深入到轧件内部，只限于表面层附近的区域；此时表面层的变形部，只限于表面层附近的区域；此时表面层的变形较中心层要大，金属流动速度和应力分布都不均匀。较中心层要大，金属流动速度和应力分布都不均匀。1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布2)当l/h Nsinuftgu因因f=tan，为摩擦角为摩擦角u故故2.1 咬入条件自然咬入：在没有附加外力作用条件下实现的咬入392.1 咬入条件咬入条件n咬入力咬入力Tx与咬入阻力与咬入阻力Nx之间的关系有以下之间的关系有以下3种情况：种情况：uTx。uTxNx，可以实现自然咬入，此时，可以实现自然咬入，此时Nx，Tx=Tcos=Nfycos，Nx=Nsinn此即此即稳定轧制条件稳定轧制条件2.2 稳定轧制条件设：合力作用点系数422.2 稳定轧制条件稳定轧制条件n一般达到稳定轧制阶段时，一般达到稳定轧制阶段时，=y/2，即，即Kx2，故可，故可近似写成近似写成yy/2或或2yy。n即：若由咬入阶段过渡到稳定轧制阶段的摩擦系数即：若由咬入阶段过渡到稳定轧制阶段的摩擦系数不变且其他条件均相同时，稳定轧制阶段的允许的不变且其他条件均相同时，稳定轧制阶段的允许的咬入角比咬入阶段的咬入角可大咬入角比咬入阶段的咬入角可大Kx倍或近似大倍或近似大2倍。倍。n可得：可得：极限稳定轧制条件极限稳定轧制条件：2.2 稳定轧制条件一般达到稳定轧制阶段时，=y/2，即432.3 改善咬入条件的途径改善咬入条件的途径n改善咬入条件是进行顺利操作、增加压下量、提高改善咬入条件是进行顺利操作、增加压下量、提高生产率的有力措施，也是轧制生产中经常碰到的实生产率的有力措施，也是轧制生产中经常碰到的实际问题。际问题。n根据咬入条件根据咬入条件，可以得出：凡是能提高，可以得出：凡是能提高角的一角的一切因素和降低切因素和降低角的一切因素都有利于咬入。角的一切因素都有利于咬入。2.3 改善咬入条件的途径改善咬入条件是进行顺利操作、增加压442.3.1 降低降低角的方法角的方法n由由 n可知，若降低可知，若降低角，必须：角，必须：n(1)增加轧辊直径增加轧辊直径Du当当h等于常数时，轧辊直径等于常数时，轧辊直径D增加，增加，可降低。可降低。n(2)减小压下量减小压下量hu由由h=H-h可知，可通过降低轧件开始高度可知，可通过降低轧件开始高度H或提高轧后或提高轧后的高度的高度h，来降低，来降低，以改善咬入条件。，以改善咬入条件。2.3.1 降低角的方法由 452.3.1 降低降低角的方法角的方法n在实际生产中常见的降低在实际生产中常见的降低的方法有：的方法有：n(1)钢锭小头进钢钢锭小头进钢n(2)强迫咬入强迫咬入2.3.1 降低角的方法在实际生产中常见的降低的方法有：462.3.2 提高提高角的方法角的方法n(1)改变轧件或轧辊的表面状态，以提高摩擦角改变轧件或轧辊的表面状态，以提高摩擦角u清除炉生氧化铁皮。清除炉生氧化铁皮。n(2)合理地调节轧制速度合理地调节轧制速度u低速咬入，高速轧制。低速咬入，高速轧制。2.3.2 提高角的方法(1)改变轧件或轧辊的表面状态，47轧制理论与工艺（第一节）ppt课件3 轧制过程中的横变形轧制过程中的横变形宽展宽展n3.1 宽展及其分类宽展及其分类n3.2 影响宽展的因素影响宽展的因素3 轧制过程中的横变形宽展3.1 宽展及其分类493.1 宽展及其分类宽展及其分类n3.1.1 宽展及其实际意义宽展及其实际意义n3.1.2 宽展分类宽展分类n3.1.3 宽展的组成宽展的组成3.1 宽展及其分类3.1.1 宽展及其实际意义503.1.1 宽展及其实际意义宽展及其实际意义n宽展：在轧制过程中，轧件沿横向移动的体积所引起宽展：在轧制过程中，轧件沿横向移动的体积所引起的轧件宽度的变化称为宽展的轧件宽度的变化称为宽展。n习惯上用轧件在宽度方向线尺寸的变化即习惯上用轧件在宽度方向线尺寸的变化即绝对宽展量绝对宽展量表示。表示。n轧制中的宽展可能是希望的，也可能是不希望的。轧制中的宽展可能是希望的，也可能是不希望的。u当从窄的坯轧成宽成品时希望有宽展，如用宽度较小的钢坯当从窄的坯轧成宽成品时希望有宽展，如用宽度较小的钢坯轧成宽度较大的成品，则必须设法增大宽展。轧成宽度较大的成品，则必须设法增大宽展。u若是从大断面坯轧成小断面成品时，则不希望有宽展，因消若是从大断面坯轧成小断面成品时，则不希望有宽展，因消耗于横变形的功是多余的，在这种情况下，应该力求以最小耗于横变形的功是多余的，在这种情况下，应该力求以最小的宽展轧制。的宽展轧制。u纵轧的目的是为了得到延伸，除特殊情况外，应该尽量减小纵轧的目的是为了得到延伸，除特殊情况外，应该尽量减小宽展，降低轧制功能消耗，提高轧机生产率。宽展，降低轧制功能消耗，提高轧机生产率。n不论在哪种情况下，希望或不希望有宽展，都必须掌不论在哪种情况下，希望或不希望有宽展，都必须掌握宽展变化规律以及正确计算它，在孔型中轧制则宽握宽展变化规律以及正确计算它，在孔型中轧制则宽展计算更为重要。展计算更为重要。3.1.1 宽展及其实际意义宽展：在轧制过程中，轧件沿横向移513.1.2 宽展分类宽展分类n3.1.2.1 自由宽展自由宽展n3.1.2.2 限制宽展限制宽展n3.1.2.3 强迫宽展强迫宽展3.1.2 宽展分类3.1.2.1 自由宽展523.1.2.1 自由宽展自由宽展n坯料在轧制过程中，被压下的金属体积其金属质点坯料在轧制过程中，被压下的金属体积其金属质点在横向移动时，具有沿垂直于轧制方向朝两侧自由在横向移动时，具有沿垂直于轧制方向朝两侧自由移动的可能性，此时金属流动除受接触摩擦的影响移动的可能性，此时金属流动除受接触摩擦的影响外，不受其他任何的阻碍和限制，外，不受其他任何的阻碍和限制，如孔型侧壁、立如孔型侧壁、立辊等，结果明确地表现出轧件宽度上线尺寸的增加，辊等，结果明确地表现出轧件宽度上线尺寸的增加，这种情况称为这种情况称为自由宽展自由宽展。3.1.2.1 自由宽展坯料在轧制过程中，被压下的金属体积其533.1.2.2 限制宽展限制宽展n坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，除受接除受接触摩擦的影响外，还承受孔型侧壁的限制作用触摩擦的影响外，还承受孔型侧壁的限制作用，因，因而破坏了自由流动条件，此时产生的宽展称为而破坏了自由流动条件，此时产生的宽展称为限制限制宽展宽展。n在孔型侧壁起作用的凹型孔型中轧制时即属于此类在孔型侧壁起作用的凹型孔型中轧制时即属于此类宽展。宽展。3.1.2.2 限制宽展坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时543.1.2.3 强迫宽展强迫宽展n坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，不仅不坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，且受有强烈的推动作用，使轧件宽度受任何阻碍，且受有强烈的推动作用，使轧件宽度产生附加的增长，此时产生的宽展称为强迫宽展。产生附加的增长，此时产生的宽展称为强迫宽展。n凸型孔型中轧制及有强烈局部压缩的轧制条件是强凸型孔型中轧制及有强烈局部压缩的轧制条件是强迫宽展的典型例子。迫宽展的典型例子。3.1.2.3 强迫宽展坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时553.2 影响宽展的因素影响宽展的因素n基本原理：基本原理：u最小阻力定律最小阻力定律u体积不变条件体积不变条件n影响宽展的因素可以归纳为：影响宽展的因素可以归纳为：u高向移动体积高向移动体积u变形的纵横阻力比变形的纵横阻力比3.2 影响宽展的因素基本原理：563.2.1 影响轧件变形的基本因素分析影响轧件变形的基本因素分析n3.2.1.1 有接触摩擦时金属的宽展与变形区水平投影有接触摩擦时金属的宽展与变形区水平投影的几何尺寸的关系的几何尺寸的关系n3.2.1.2 轧辊形状的影响轧辊形状的影响3.2.1 影响轧件变形的基本因素分析3.2.1.1 有接触573.2.2 具体工艺因素对轧件宽展的影响具体工艺因素对轧件宽展的影响n3.2.2.1 相对压下量的影响相对压下量的影响n3.2.2.2 轧制道次的影响轧制道次的影响n3.2.2.3 轧辊直径对宽展的影响轧辊直径对宽展的影响n3.2.2.4 摩擦系数的影响摩擦系数的影响n3.2.2.5 轧件宽度对宽展的影响轧件宽度对宽展的影响3.2.2 具体工艺因素对轧件宽展的影响3.2.2.1 相对583.2.2.1 相对压下量的影响相对压下量的影响n压下是形成变形的源泉，压下越大，延伸与宽展均压下是形成变形的源泉，压下越大，延伸与宽展均增大。增大。3.2.2.1 相对压下量的影响压下是形成变形的源泉，压下越593.2.2.2 轧制道次的影响轧制道次的影响n在在h总总一定时，轧制道次愈多，宽展愈小。一定时，轧制道次愈多，宽展愈小。u因为在其他条件及总压下量相同时，一道轧制时因为在其他条件及总压下量相同时，一道轧制时l/b较大，较大，所以宽展较大；而当多道次轧制时，所以宽展较大；而当多道次轧制时，l/b较小，所以宽展较小，所以宽展也较小。也较小。3.2.2.2 轧制道次的影响在h总一定时，轧制道次愈多，603.2.2.3 轧辊直径对宽展的影响轧辊直径对宽展的影响n其他条件不变时，其他条件不变时，D，b。u当当D时，时，l加大，纵向的阻力加大，纵向的阻力。3.2.2.3 轧辊直径对宽展的影响其他条件不变时，D，613.2.2.4 摩擦系数的影响摩擦系数的影响n其他条件相同时，随其他条件相同时，随f，b。u随随f，KG，b。3.2.2.4 摩擦系数的影响其他条件相同时，随f，b623.2.2.4 摩擦系数的影响摩擦系数的影响n凡影响摩擦系数的因素，都将通过摩擦系数引起宽凡影响摩擦系数的因素，都将通过摩擦系数引起宽展的变化，这主要有：展的变化，这主要有：n(1)轧制温度的影响轧制温度的影响ut通过影响氧化铁皮的性质影响通过影响氧化铁皮的性质影响f，从而影响，从而影响b。ut较低时，较低时，t，氧化铁皮形成，氧化铁皮形成，f，b；ut较低时，较低时，t，氧化铁皮熔化，氧化铁皮熔化，f，b。n(2)轧制速度的影响轧制速度的影响uv，f，b。3.2.2.4 摩擦系数的影响凡影响摩擦系数的因素，都将通过633.2.2.4 摩擦系数的影响摩擦系数的影响n(3)轧辊表面状态的影响轧辊表面状态的影响u轧辊表面粗糙度轧辊表面粗糙度，f，b。u旧辊比新辊旧辊比新辊b大；轧辊表面润滑后，大；轧辊表面润滑后，b减小。减小。n(4)轧件的化学成分的影响轧件的化学成分的影响u不同钢种硬度不同，氧化皮性质不同，故不同钢种硬度不同，氧化皮性质不同，故f不同。不同。u一般合金钢比碳素钢一般合金钢比碳素钢b大。大。u用化学成分影响系数用化学成分影响系数m考虑。考虑。n(5)轧辊的化学成分对的影响轧辊的化学成分对的影响u钢轧辊比铸铁辊钢轧辊比铸铁辊b大。大。3.2.2.4 摩擦系数的影响(3)轧辊表面状态的影响643.2.2.5 轧件宽度对宽展的影响轧件宽度对宽展的影响n据最小阻力定律：据最小阻力定律：u(1)l一定时，随一定时，随B，b先增加，后趋于不变；先增加，后趋于不变；u(2)随随FB/FL，b/B；u(3)B一定时，随一定时，随l，b；u(4)随随FB/FL，b/B。n故一般故一般，b。3.2.2.5 轧件宽度对宽展的影响据最小阻力定律：654 轧制过程中的纵变形轧制过程中的纵变形前滑和后滑前滑和后滑n4.1 轧制过程中的前滑和后滑现象轧制过程中的前滑和后滑现象n4.2 轧件在变形区内各不同断面上的运动速度轧件在变形区内各不同断面上的运动速度n4.3 中性角中性角的确定的确定n4.4 前滑的计算公式前滑的计算公式n4.5 影响前滑的因素影响前滑的因素4 轧制过程中的纵变形前滑和后滑4.1 轧制过程中的前滑和664.1 轧制过程中的前滑和后滑现象轧制过程中的前滑和后滑现象n前滑现象：在轧制过程中，轧件出口速度前滑现象：在轧制过程中，轧件出口速度vh大于轧大于轧辊在该处的线速度辊在该处的线速度v，即，即vhv的现象称为前滑现象。的现象称为前滑现象。n后滑现象：在轧制过程中，轧件进入轧辊的速度后滑现象：在轧制过程中，轧件进入轧辊的速度vH小于轧辊在该处线速度小于轧辊在该处线速度v的水平分量的水平分量vcos的现象称的现象称为后滑现象。为后滑现象。4.1 轧制过程中的前滑和后滑现象前滑现象：在轧制过程中，轧674.1 轧制过程中的前滑和后滑现象轧制过程中的前滑和后滑现象n前滑值前滑值：轧件出口速度：轧件出口速度vh与对应点的轧辊圆周速度与对应点的轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比值称为的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比值称为前滑值。前滑值。n后滑值后滑值：轧件入口速度与轧辊在该点处圆周速度的：轧件入口速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量之比值称为水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量之比值称为后滑值。后滑值。n前滑值的实验测定方法前滑值的实验测定方法刻痕法：刻痕法：u热轧试验的温度修正：热轧试验的温度修正：4.1 轧制过程中的前滑和后滑现象前滑值：轧件出口速度vh与684.2 轧件在变形区内各不同断面上的运动速度轧件在变形区内各不同断面上的运动速度n轧制过程中，轧件在变形区中高度逐渐减小，根据体轧制过程中，轧件在变形区中高度逐渐减小，根据体积不变条件，变形区内各质点运动速度不同。金属各积不变条件，变形区内各质点运动速度不同。金属各质点之间以及金属表面质点与工具表面质点之间产生质点之间以及金属表面质点与工具表面质点之间产生相对运动。相对运动。n设轧件无宽展，且沿每一高度断面上质点变形均匀，设轧件无宽展，且沿每一高度断面上质点变形均匀，水平速度一致，则：水平速度一致，则：4.2 轧件在变形区内各不同断面上的运动速度轧制过程中，轧件694.3 中性角中性角的确定的确定n中性面：轧件运动速度与轧辊线速度的水平分速度中性面：轧件运动速度与轧辊线速度的水平分速度相等的横断面。相等的横断面。n中性角：中性面所对应的中心角中性角：中性面所对应的中心角为中性角。为中性角。4.3 中性角的确定中性面：轧件运动速度与轧辊线速度的水平704.3 中性角中性角的确定的确定n根据力平衡条件求中性角根据力平衡条件求中性角。n取决于取决于和和f。4.3 中性角的确定根据力平衡条件求中性角。714.4 前滑的计算公式前滑的计算公式n即前滑与轧制参数的关系式。即前滑与轧制参数的关系式。n据秒流量相等据秒流量相等(无宽展时无宽展时)n此即为此即为E.芬克前滑公式。芬克前滑公式。4.4 前滑的计算公式即前滑与轧制参数的关系式。724.4 前滑的计算公式前滑的计算公式n可见，影响前滑的主要工艺参数为轧辊直径可见，影响前滑的主要工艺参数为轧辊直径D，轧，轧件厚度件厚度h及中性角及中性角。显然，在轧制过程中凡是影响。显然，在轧制过程中凡是影响D，h及及的各种因素必将引起前滑值的变化。的各种因素必将引起前滑值的变化。n如图：如图：u曲线曲线1 Sh=f(h)，D=300mm，=5；u曲线曲线2 Sh=f(D)，h=20mm，=5；u曲线曲线3 Sh=f()，h=20mm，D=300mm。n可知：可知：u前滑与中性角呈抛物线的关系；前滑与中性角呈抛物线的关系；u前滑与辊径呈直线关系；前滑与辊径呈直线关系；u前滑与轧件厚度呈双曲线的关系。前滑与轧件厚度呈双曲线的关系。4.4 前滑的计算公式734.4 前滑的计算公式前滑的计算公式n当中性角当中性角很小时：很小时：n此即为爱克伦得前滑公式。此即为爱克伦得前滑公式。n一般一般D/h1，故：，故：n此即此即D.得里斯顿公式。得里斯顿公式。n当考虑宽展时，实际前滑值将小于上述公式计算结果。当考虑宽展时，实际前滑值将小于上述公式计算结果。4.4 前滑的计算公式当中性角很小时：744.5 影响前滑的因素影响前滑的因素n4.5.1 压下率的影响压下率的影响n4.5.2 轧件厚度的影响轧件厚度的影响n4.5.3 轧件宽度的影响轧件宽度的影响n4.5.4 轧辊直径的影响轧辊直径的影响n4.5.5 摩擦系数的影响摩擦系数的影响n4.5.6 张力对的影响张力对的影响n4.5.7 孔型形状的影响孔型形状的影响4.5 影响前滑的因素4.5.1 压下率的影响754.5.1 压下率的影响压下率的影响n前滑随压下率的增加而增加前滑随压下率的增加而增加。u其原因是由于高向压缩变形增加，纵向和横向变形都增其原因是由于高向压缩变形增加，纵向和横向变形都增加，因而前滑值加，因而前滑值Sh增加。增加。4.5.1 压下率的影响前滑随压下率的增加而增加。764.5.2 轧件厚度的影响轧件厚度的影响n轧件厚度轧件厚度h减小，前滑增加减小，前滑增加。u因为轧辊半径因为轧辊半径R和中性角和中性角不变时，轧件厚度不变时，轧件厚度h越减小，越减小，则前滑值则前滑值Sh愈增加。愈增加。4.5.2 轧件厚度的影响轧件厚度h减小，前滑增加。774.5.3 轧件宽度的影响轧件宽度的影响n轧件宽度较小时，随宽度增加前滑亦增加；但轧件轧件宽度较小时，随宽度增加前滑亦增加；但轧件宽度大于一定值时，宽度再增加时，其前滑值则为宽度大于一定值时，宽度再增加时，其前滑值则为一定值。一定值。4.5.3 轧件宽度的影响轧件宽度较小时，随宽度增加前滑亦增784.5.4 轧辊直径的影响轧辊直径的影响n轧辊直径增加，前滑值增加。轧辊直径增加，前滑值增加。n但应指出，辊径较小时，前滑值随辊径的增加而增但应指出，辊径较小时，前滑值随辊径的增加而增加得较快；而辊径较大时，前滑增加得较慢。加得较快；而辊径较大时，前滑增加得较慢。4.5.4 轧辊直径的影响轧辊直径增加，前滑值增加。794.5.5 摩擦系数的影响摩擦系数的影响n摩擦系数摩擦系数f越大，其前滑值越大。越大，其前滑值越大。n凡影响摩擦系数的因素，均能影响前滑的大小。凡影响摩擦系数的因素，均能影响前滑的大小。u如轧辊材质，表面状态，轧件化学成分，轧制温度和轧如轧辊材质，表面状态，轧件化学成分，轧制温度和轧制速度等；制速度等；u如：轧制温度对前滑的影响。如：轧制温度对前滑的影响。4.5.5 摩擦系数的影响摩擦系数f越大，其前滑值越大。804.5.6 张力的影响张力的影响n张力存在，前滑显著增加。张力存在，前滑显著增加。u因为张力使纵向延伸阻力减小，故前滑增加。因为张力使纵向延伸阻力减小，故前滑增加。4.5.6 张力的影响张力存在，前滑显著增加。814.5.7 孔型形状的影响孔型形状的影响n孔型轧制时，沿孔型周边各点轧辊的线速度不同，孔型轧制时，沿孔型周边各点轧辊的线速度不同，但轧件出辊速度又一致，故各点前滑值不同。但轧件出辊速度又一致，故各点前滑值不同。n孔型形状对前滑的影响很复杂，目前尚未很好地解孔型形状对前滑的影响很复杂，目前尚未很好地解决。决。4.5.7 孔型形状的影响孔型轧制时，沿孔型周边各点轧辊的线82轧制理论与工艺（第一节）ppt课件