轧制变形与工艺基础

1、第一节 轧制变形基本原理1、金属的塑性变形与弹性变形1.1 影响金属热塑性变形的主要因素影响金属热塑性变形的因素，有金属本身内部因素和加热等外部条件。1) 钢中存在碳及其他合金元素，使钢的高温组织，除有奥氏体外，还有其他过剩相。这些过剩相降低钢的塑性。钢中的杂质也是影响金属热塑性变形的内在因素，钢中的硫能使钢产生热脆。2）影响热轧时塑性变形的外部条件有加热介质和加热工艺，对碳钢而言，当变形条件相同时，变形金属的化学成分及组织结构不同，温度对塑性的影响也不同，如图1-2-1。图中I、II、III、IV表示塑性降低区域（凹谷）；1、2、3表示塑性增高区域（凸峰）。I区中钢的塑性很低；II区（200

2、-400）“蓝脆”区中，钢的强度高而塑性低；III区（850-950）相变温度区又称“热脆”区，钢通常一个相塑性好，另一个相塑性较差；IV区接近于钢的熔化温度，钢在该区加热时易发生过热或过烧，这时钢塑性最低。所以，碳素钢热加工时的最有利的温度范围是1000-1250。对合金钢而言，加热介质尤为重要。镍含量达2-3%以上的合金钢，在含硫气氛中加热时，硫会扩散到金属中，并在晶界上形成低熔点的Ni3S2化合物，因而降低了金属的塑性。含铜超过0.6%的钢，有时甚至是含铜0.2-0.3%的钢，如在强氧化气氛中较长时间的高温加热时，由于选择性氧化的结果，在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100的富

3、铜合金，这层合金在1100时熔化并侵蚀钢的表面层，使钢在热轧加图1-2-1 碳素钢塑性曲线工时开裂。3）热轧温度选择不合适，也会给金属带来不良的影响。当终轧温度过高时，往往会造成金属的晶粒粗大；若终轧温度过低时，又会造成晶粒沿加工方向伸长的组织，并有一定的加工硬化。在这两种情况下，金属的性能都会变坏。所以，合理控制金属的热轧温度范围，对获得所需要的金属组织和性能，具有重要意义。1.2 金属的弹性变形金属晶格在受力时发生歪扭或拉长，当外力未超过原子之间的结合力时，去掉外力之后晶格便会由变形的状态恢复到原始状态，也就是说未超过金属本身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。多晶体发生弹性变形时，各个晶粒的

4、受力状态是不均匀的。2、轧制过程图1-2-2 轧件在轧辊间的变形图1轧辊；2轧件；3接触弧；4咬入角2.1 轧制过程基本概念轧制过程是轧件由摩擦力拉进旋转轧辊之间，受到压缩进行弹性变形的过程，通过轧制使金属具有一定的尺寸、形状和性能。2.2 咬入条件轧制过程的咬入条件为摩擦角大于咬入角。如图1-2-2所示，轧制时轧件与轧辊表面接触的弧线叫咬入弧。咬入弧所对的圆心角称作咬入角。咬入角由压下量决定。在实际生产中不同条件下允许的最大咬入角不同，咬入角的大小与轧辊表面状态、轧制温度以及轧辊转速等因素有关，即与轧辊、轧件间的摩擦系数有关。当咬入角大于允许的最大咬入角时，轧件不能咬入。当咬入角小于或等于允

5、许最大咬入角时轧件才能咬入。当轧件线速度为1.5-2.5m/s时，其允许的最大咬入角为15º-24º。图1-2-3 轧辊咬入轧件1轧辊；2轧件1）轧件咬入与摩擦力的关系当轧件与轧辊接触时，轧件以力P作用在轧辊上，而每个轧辊以大小相等，方向相反的力P作用于金属上。同时，由于轧件与轧辊运动时相互接触，所以在轧件与轧辊之间产生摩擦力F。F在水平方向有一分力Fx，靠水平分力Fx将轧件拉入轧辊（如图1-2-3）,称Fx为拉入力。轧辊对轧件的压力P的水平分力为Px，其方向与Fx相反，阻碍轧件进入轧辊，称Px为推入力。当拉入力Fx等于或小于推出力Px时，即FxPx时，轧件不能进入轧辊。只

6、有在拉入力Fx大于推出力Px的条件下，轧件才能被拉入轧辊，实现正常咬入。由上可知，轧件与轧辊的接触摩擦力的大小决定了轧件能否咬入轧辊。摩擦系数f为：式中 轧辊与轧件的摩擦角。上式两式说明，只有当轧辊与轧件之间的摩擦系数大于摩擦角的正切值，或摩擦角大于咬入角（）时，轧件才能被轧辊咬入。2）咬入角的计算计算公式：式中 咬入角；h压下量，mm；D轧辊工作直径，mm。也可用近似公式计算：式中 R轧辊工作半径，mm。2）摩擦角的计算f=tan式中 摩擦角；f摩擦系数，式中：F为摩擦力,N；P为正压力,N。摩擦系数的大小与轧制温度、轧辊材质和轧辊表面状态等因素有关。轧钢生产中的摩擦系数一般根据下面的经验公

7、式计算：对钢轧辊：f=1.05-0.0005t轧-0.056对铁轧辊：f=0.94-0.0005t轧-0.056式中 f摩擦系数；t轧轧制温度，；轧制速度，m/s。计算出摩擦系数后，查三角函数表便可求得摩擦角。2.3 改善咬入条件的措施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，必须减少咬入角。减少咬入角的方法有以下两种：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。但是轧机确定后，轧辊直径一般改变不大，而减少压下量又对提高生产率不利，为了解决这一矛盾，常采用以下几种措施：a) 降低咬入时的轧制速度，增加摩擦系数。图1-2-4 轧制

8、变形区示意图 a轧制时纵向变形示意图；b轧制时横向变形示意图1轧辊；2轧件；ABCD上接触面积；abcd下接触面积；l变形区长度；、变形区内金属流动方向b) 增加轧辊粗糙度，从而增加摩擦系数。c) 利用冲击力改善咬入条件2.4 变形区的主要参数2.4. 变形区长度轧制时从轧件与轧辊接触开始至轧件离开轧辊的一段区域称为变形区。如图 所以，下接触面abcd与上接触面ABCD之间的区域称为变形区。接触面ABCD（abcd）水平投影的长度称为变形区长度。如图1-2-4。变形区长度计算公式：如果忽略，则式中 变形区长度；R工作辊半径；h绝对压下量。2.4.2 绝对变形量式中：h、L、B绝对压下量、延伸量

9、、宽展量；h、H轧件轧后、轧前高度；、轧件轧后、轧前长度；、轧件轧后、轧前宽度。2.4.3 相对压下量 式中：相对压下率；H轧前厚度；H轧后高度。2.4.4 延伸系数轧制后的轧件长度与轧制前的轧件长度之比叫延伸系数。式中 延伸系数。延伸系数也可以用轧制前、后轧件的横截面面积之比表示，有时把这个面积之比叫做压缩比，用它来衡量轧件的变形程度。式中 轧制前轧件的断面面积； 轧制后轧件的断面面积。当轧件宽带材和板材时，宽展量可略去不计，即轧制前后轧件的宽度相等（B=b），这时的延伸系数就等于轧制前后轧件高度的比值（压下系数）： 总延伸系数计算公式：式中 总延伸系数计算公式； 轧件最终长度，mm； 轧件

10、原始长度，mm。总延伸系数等于各道次延伸系数的乘积，即式中 各相应道次的延伸系数。2.4.5 变形速度变形速度以轧件通过变形区单位时间的相对压下量来表示，其计算公式为：式中 变形速度，1/s；h变形量，mm；轧制速度，mm/s；H轧前厚度，mm；h轧后厚度，mm；变形区长度，mm。变形速度对金属的变形抗力及塑性都有影响。当变形程度一定时，在热加工温度范围内，随着变形速度的增加，变形抗力有比较明显的增加。2.5 轧制过程中的宽展2.5.1 宽展的概念轧制时轧件的高度减小，被压下的金属在长度方向上延伸外，还有一部分金属沿横向流动，使轧件的宽度发生变化，这种横向变形叫宽展。轧件在轧制前后的宽度差叫宽

11、展量。2.5.1 宽展的种类1）自由宽展 在平辊上或在沿宽度方向上有很大富裕空间的扁平孔型内轧制矩形或扁平形断面轧件时，在宽度方向上金属流动不受孔型侧壁限制，可以自由地宽展，此时轧件宽度的增加叫自由宽度。2）限制宽展 当轧件在孔型内轧制时，轧件不能自由地展宽，宽展量比自由宽展少。宽展量甚至可以变成负数（即轧后宽度比轧前宽度小）。这类宽展叫限制宽展。3）强迫宽展 轧制过程中迫使金属大量地向宽度方向流动，造成轧件宽度有很大的增加，轧件获得较大的宽展，这种宽展就叫做强迫宽展。2.5.2 影响宽展的因素1） 压下量的影响压下量是影响宽展的主要因素，压下量越大宽展量越大。2）轧辊直径对宽展的影响在其他条

12、件不变的情况下，随着轧辊直径的增加，变形区长度增加，宽展值相应增大。3）轧件宽度对宽展的影响随着轧件宽度的增加，变形区的金属在横向流动的阻力增加，导致宽展量减小。4）轧辊工作表面对宽展的影响轧辊表面越粗糙，摩擦系数越大，轧件的宽展量越大。5）轧制速度与温度对宽展的影响当轧制速度超过2m/s时，轧制速度越高，摩擦系数越低；轧制温度越高，摩擦系数越低，从而轧件宽展量减小。2.5.3 宽展系数宽展量与压下量的比值叫做宽展系数。用下式表示：式中 宽展系数； 宽展量，mm； 压下量，mm。2.6 轧制过程的前滑和后滑在轧制变形中金属与轧辊间有相对运动，存在着金属相对于轧辊向后流动的后滑区和相对于轧辊向前

13、流动的前滑区。在变形区内靠近轧辊的出口处，金属的纵向流动速度大于轧辊在该处的线速度，这种现象称为前滑。在变形区内靠近轧辊的入口处，金属的纵向流动速度小于轧辊在该处的线速度，这种现象称为后滑。设轧件的出口速度为出口，轧辊的圆周速度为辊，则前滑值S前滑就是其速度差的相对值，用下式表示：图1-2-5 轧制时的轧制压力轧制时前滑值通常按3-6%考虑。3、轧制压力3.1轧制压力的概念轧制压力是轧件变形时金属作用在轧辊上的垂直于接触面积水平投影的力。如图1-2-5所示。变形区内单位面积上的轧制压力称为单位压力。单位压力由两部分组成，一部分是克服轧件内部滑移阻力所需要的力，以K表示，称为钢的变形抗力试验证明

14、，单位压力在变形区内的分布是不均匀的。一般在变形区进、出口处的单位压力较小，在变形区内某一中间位置的单位压力最大。单位压力在变形区内的这种分布不均匀性，造成轧制压力计算十分困难。因此，在实际生产中常用平均单位压力进行计算。为了得到较准确的数据，采用测定的方法得到轧制压力。3.2 影响轧制压力的因素影响轧制压力的主要因素有：1）绝对压下量 在轧辊直径和摩擦系数相同的条件下，随着绝对压下量的增加，轧件与轧辊的接触面积加大，轧制压力增加，同时接触弧长增加，外摩擦的影响加剧，平均单位压力增加，轧制压力也随着增大。2）轧辊直径 在其他条件一定时，随着轧辊直径的加大，接触面积增加，同时接触弧长增加，外摩擦

15、的影响加剧。因而轧制压力增大。3）轧件宽度 随着轧件宽度的增加，接触面积增加，轧制压力增大。4）轧件厚度 随着轧件厚度的增加，轧制压力减小；反之，轧件越薄，轧制压力越大。5）轧制温度 随着轧制温度的升高，变形抗力降低，平均单位压力降低，轧制压力减小。6）摩擦系数 随着摩擦系数的增加，外摩擦影响加大，平均单位压力增加，轧制压力增加，轧制压力增大。7）轧件的化学成分 在相同条件下，轧件的化学成分不同，金属的内部组织和性能不同，轧制压力也不同。8）轧制速度 随着轧制速度的增加，变形抗力增加，轧制压力增加。4、轧制时的弹塑性曲线4.1轧件的塑性曲线用图标表示轧制压力与厚度的关系叫塑性曲线，如 图所示，

16、纵坐标表示轧制压力，横坐标表示厚度。 如图1-2-6所示，当变形抗力越大时，曲线2越陡。在同样轧制压力下，所轧成的轧件厚度要厚一些。同样，摩擦系数越大，压力越大，轧件厚度越大。张力对厚度的影响却相反，当张力越小，曲线2越陡，厚度越厚。图1-2-6 轧件塑性曲线图1-7 各种因素的影响4.2轧机的弹性曲线在轧制压力作用下轧机（轧辊、机架、轴承）产生弹性压扁和弯曲，把它相加起来就构成轧辊的弹性变形，表示轧机弹性变形和压力的关系的曲线叫轧辊的弹性曲线，如图 所示。理论上弹性曲线是一条直线；实际上在最初有一弯曲阶段。所以精轧要压1000吨调零以消图1-2-8 弹跳现象除这段非线性关系。曲线的斜率称之为

17、轧机的刚度系数，通常以K表示。其物理意义是使轧机产生单位弹性变形所需施加的负载量（吨/毫米）。我厂粗轧机刚度系数为 吨/毫米；精轧机刚度系数为450吨/毫米。弹性方程(如图1-2-8)：式中 h轧出厚度； S辊缝值； P轧制压力； K轧机刚度。图1-2-9 轧机弹性曲线图1-2-10 轧机弹塑曲线图1-2-11 弹塑曲线（PH）图 轧机弹塑性曲线4.3 轧制时的弹塑性曲线把塑性曲线与弹性曲线画在同一个图上，这样的曲线图称为轧制时的弹塑性曲线（PH图），如图1-2-10 所示。PH图能直观地表示出各种轧制条件和轧机刚度对轧件厚度的影响。如图1-2-11所示，可以直观地看出坯料厚度H、轧件厚度h、

18、轧制力P以及轧辊辊缝的关系。4.4 弹塑曲线（PH图）的应用PH图可综合分析轧件与轧机间相互作用力和变形的关系。利用PH图可形象地分析造成带钢厚度差的各种原因及轧机的调整过程，主要有以下几个方面：1）轧辊热膨胀和轧辊磨损。这些缓慢变化量都使辊缝S0发生变化，出口厚度由h变为h或h，需要移动压下s来补偿实际辊缝的变化（图1-2-12a）。2）来料厚度增加H。原来轧制力PZ，轧出厚度h。当来料厚度增加H时，塑性曲线由2变到3，轧制力变为PZ，轧后厚度变为h。为了消除厚度差h，调节压下s，使弹性曲线由1变到4，轧制力变为PZ，使轧后厚度仍保持h不变（图1-2-12b）。3）轧件变形抗力的波动。轧件变

19、形抗力增高（如温度降低时），塑性曲线由2变到3（图 c），轧制力PZ变到了PZ，轧后厚度变为h。为了消除厚度差h，调节压下s，使弹性曲线由1变到4，轧制力变为PZ（图1-2-12c）。4）当来料厚度增加H时，塑性曲线由2变到3，我们可以不调节压下，而改变张力使塑性曲线由3变到4，轧后厚度仍保持h不变（图1-2-12d）。 a b a d 图1-2-12 PH图的应用5、连轧理论5.1 连轧的基本原则连轧的基本原则是每一机架的秒流量相等。即Bh11 = Bh22 = Bhnn式中：B、h、分别为轧件的宽度、厚度和水平速度，下角注表示轧线上任一横断面。5.2 连轧张力5.2.1 连轧的基本过程连轧

20、过程一般是按咬钢、形成连轧、建立连轧张力、稳定连轧、甩尾抛钢的顺序进行。概况起来有两个阶段：咬入阶段和张力连轧阶段。1）连轧过程中轧件的咬入阶段 咬入阶段主要是指带钢头部被轧辊咬入开始，一直到带钢在机架间建立张力之前的阶段。此阶段有以下几个特点：轧件在咬入阶段受到轧件冲击作用之后，轧机会产生动态速降；由于有动态速降从而产生一定的活套量；并且此活套量在规定的范围内还会随着活套支持器的摆角而变化。2）小张力连轧阶段 它是指带钢被轧辊完全咬入之后，并在机架之间已建立起小张力，而处于稳定连续轧制的阶段。5.2.2 连轧张力控制1）活套支持器 它设置在精轧机组各机架之间，用来张紧机架间出现的带钢活套，使

21、带钢在一定张力状态下贮存一定的活套量，作为机架间速度不协调时的缓冲环节。当机架间的速度差引起活套量变化时，活套辊会随着上下摆动，同时通过调节上游机架速度，来纠正各架速度差，保证带钢在稳定的小张力下轧制。2）控制活套所需的力矩 一般包括两部分：一是活套辊给予带钢以适当张力所需力矩；二是活套支持机架间带钢全部重量所需的力矩，即重力平衡力矩。第二节 工艺基础知识1、原料板坯规格：厚*宽*长常见钢种见表 表 常见钢种名称钢种碳钢Q195-245优碳钢10#、20#、45#、08Al低合金钢16Mn耐候钢09CuPTiRe、09CuPCrNi、SPH-W石油管线钢X42、X52-65、 J55不锈钢奥氏

22、体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢电工钢取向硅钢、无取向硅钢2、加热2.1、钢加热的目的钢加热的目的是提高塑性，降低变形抗力，以便于轧制。2.2钢的加热制度加热制度包括加热时间、加热温度、加热速度和温度制度。通常钢的加热温度越高，塑性越好，变形抗力越低，对热轧越有利。但钢的加热温度受许多因素制约不能过高，应有一个最高的加热温度。对碳素钢和低合金钢，可以借助铁碳合金图选择加热温度。2.3、板坯在加热时常见的缺陷板坯在加热过程中，炉子的温度和气氛必须调整得当，如果操作不当会出现各种缺陷，如过热、过烧、氧化、脱碳等。1) 过热和过烧钢坯在加热段的温度过高，在均热段的保温时间过长会产生过热缺陷。过热

23、的板坯轧制时会产生裂纹。钢的加热温度过高，加热时间过长会产生过烧缺陷。过烧的钢在轧制时产生严重的开裂甚至破裂成碎块。2) 氧化加热时，钢表面与高温炉气接触发生氧化，生成氧化铁皮，即称为一次氧化铁皮。在轧制过程中表面氧化铁皮脱落，热的金属表面与水和空气接触，还会生成新的氧化铁皮，即二次氧化铁皮。一般地说，加热温度愈高、加热时间愈长、炉子的氧化气氛愈强，生成的氧化铁皮就愈多。在轧制时氧化铁皮易打滑，增加咬入困难。氧化铁皮压入带钢表面造成斑点和麻坑，降低产品表面质量。减少氧化烧损主要控制加热时间和炉内气氛。3) 脱碳在加热过程中钢的表层金属的含碳量减少，甚至完全不含碳的现象叫脱碳。加热温度越高、时间

24、越长，脱碳就越严重。4) 粘钢和加热不均当加热温度达到或超过氧化铁皮的熔化(温度（1300-1350）时，氧化铁皮开始熔化，并流入钢坯与钢坯之间的缝隙中，当钢坯从加热段进入均热段时，由于温度降低，氧化铁皮凝固，便产生粘钢。钢坯内外加热温度不均匀，轧制时延伸不均，使轧件产生应力，容易造成裂纹。沿钢坯长度方向上温度不均匀，轧制时造成轧制压力波动，辊跳值波动，而使带钢厚度波动。3、钢的轧制3.1、轧钢工艺制度轧钢工艺制度主要包括变形制度、速度制度和温度制度。3.1.1变形制度在一定条件下，完成从坯料到成品的变形过程称为变形制度。其主要内容是确定总的变形量和道次变形量。3.1.2速度制度速度制度的主要

25、内容是选择轧制速度，也就是确定各道次的轧制速度以及每道次中不同阶段的速度。连轧机各机架速度的确定都属于速度制度内容。3.1.3温度制度温度制度规定了轧制时的温度区间，即开轧温度和终轧温度。连轧中的卷取温度也属于温度制度内容。3.2 控制轧制与控制冷却3.2.1 控制轧制与控制冷却概念控制轧制和控制冷却就是适当控制化学成分、加热温度、变形温度、变形条件（包括每道次的变形量、总变形量、变形速度）及冷却速度等工艺参数，通常是在比常规轧制温度稍低的条件下，采用强化压下和控制冷却等工艺措施来提高热轧钢材综合性能的一种轧制方法。3.2.2 控制轧制和控制冷却技术的主要方法1) 降低加热温度，使奥氏体晶粒细

26、化。2) 控制适宜的终轧温度和和采用强化压下等措施，使奥氏体再结晶晶粒及以后的铁素体晶粒充分细化。3) 加入微量合金元素如铌、钒、钛等，以抑制再结晶，使晶粒细化。4) 控制冷却速度，以增多和细化铁素体晶粒。实际生产中根据产品技术要求及钢种特性，可以采用各种方法来控制板带钢所需要的组织和性能。由于低温轧制，轧制压力和力矩都大为增加，故控制轧制时必须考虑轧机最大允许压力和力矩的限制、生产能力和操作安全。3.2.3 控制轧制和控制冷却的优点1) 提高钢材的综合力学性能。控制轧制和控制冷却可以使铁素体晶粒细化，从而使钢材的强度提高，韧性得到改善。2) 简化生产过程。控制轧制和控制冷却技术可以消除常化热

27、处理工序。3) 降低钢材生产成本。3.2.3 控制轧制的几个阶段根据奥氏体变形温度和变形过程中钢所进行的再结晶过程特征，可将轧制分为三个阶段。1) 高温控制轧制阶段（高于1000）第一阶段，变形和再结晶同时进行的阶段。将钢加热到奥氏体化温度以上，然后进行轧制变形，在每道次的变形过程中或者在两道次之间发生动态再结晶或静态再结晶，并完成奥氏体再结晶过程。经过反复轧制和再结晶，使奥氏体晶粒细化，这为相变后生成细小的铁素体晶粒提供了先决条件。在控制轧制的高温阶段，应该尽量避免小的道次压下率，以免由于压下率小而只能产生回复，引起晶粒局部长大，形成粗大晶粒。2) 中温控制轧制阶段（950-Ar3温度范围）

28、第二阶段。在低温奥氏体区（即在奥氏体再结晶温度以下）轧制时，奥氏体变形后再结晶比较困难或不发生再结晶。因此，变形后的奥氏体晶粒被拉长，晶粒间产生大量变形带，奥氏体晶粒实质上被变形带分割成晶粒，使相变过程中形核处增多，相变后铁素体晶粒细化。在此阶段中，再结晶很不完全，若采用的道次压下率又较小，使变形不均匀，则再结晶后也容易产生混合晶粒组织。为了得到更好的力学性能，就应该在低温奥氏体区采用较大的道次压下率和总累积压下量（>30-50%）。3) 两相区控制轧制阶段第三阶段。在Ar3以下的两相区进行轧制时，铁素体晶粒受到加工变形，在晶粒内形成亚结构，使位错密度增高、钢的强度提高、脆性转变温度降低

29、。但在此阶段中过大的压下率会有害于钢的韧性，所以压下率一般在10%以下。在两相区轧制中，只要温度和压下率控制适当，就可以得到细小的铁素体、珠光体混合组织，从而提高钢材的强度和韧性。在实际轧钢生产中，由于钢种、设备能力等不同，控制轧制工艺可以是单独一个阶段，也可以为两个或三个阶段。3.3 轧辊配置3.3.1 辊缝形状带钢的横向厚度差（断面形状的变化）和板形的变化是由轧辊辊缝形状变化引起的。影响辊缝形状的因素有：1) 轧辊的弹性弯曲形状，如图1-3-1。轧制力越大，轧辊的弹性弯曲变形越大；轧辊直径越大，刚性就越好，则轧辊的弹性弯曲就越小。2) 轧辊的热膨胀。轧制时轧件变形所产生的热量和轧件与轧件的

30、摩擦所产生的热量都会使轧辊受热，冷却水则用来冷却轧辊。在各种因素的影响下，轧辊中部比两端部的热膨胀大，从而使轧辊产生热凸度，影响辊缝形状。1-3-1 辊缝形状3) 轧的磨损。工作辊与带钢之间、工作辊与支持辊之间的摩擦会使轧辊磨损。4) 轧辊的弹性压扁。轧制时由于轧制力的作用，带钢与工作辊之间、工作辊与支持辊之间均会产生弹性压扁。5) 轧辊的原始辊型（凸形、凹形或圆柱形）。轧辊原始辊型不同，就可以人为地使辊缝形状不同。3.3.2 轧辊辊型轧辊辊身表面的轮廓形状称为辊型，一般以辊身中部和端部直径差D（即凸度）来表示。在常温下，刚磨制出来的辊型称为原始辊型（D0）。轧制过程中，由于辊温和磨损的影响，

31、辊型发生变化，这时的辊型称为工作辊型（D）工作辊辊型D为：D=D0+D热+D磨式中：D0原始辊型，凸形为正，凹形为负，圆柱形为零；D热热凸度，凸形为正，凹形为负；D磨磨损凹度。设置轧辊辊型的目的是在轧制时使工作辊辊型能够补偿轧制力引起的轧辊弹性变形（包括弹性弯曲和弹性压扁），以保证带钢的横向厚差（断面凸度）最小。原始辊型可以是圆柱形（D00）、凸形（D0>0）和凹形（D0<0）。支持辊一般磨成圆柱形，而工作辊则有一个磨成凸面的，也可以两个工作辊都磨成凸面的。但现场中一般只磨一个工作辊呈凸面，另一个工作辊呈圆柱形，这样磨辊比较方便。实际中往往根据板形情况配置辊型，带钢中间浪，需要配置

32、凹辊型；带钢双边浪，需要配置凸辊型。3.3.3 辊压上下两个轧辊工作直径的差值，叫辊压。上轧辊直径比下轧辊直径大，叫上压力；下轧辊直径比上轧辊直径大叫下压力。配置辊压的目的是为了控制轧件的扣翘。防止带钢翘头，采用上压力；防止带钢扣头，采用下压力，防止带钢扣头。3.4 热轧控制新技术3.4.1 液压AGC控制系统（厚度控制系统）1) 压力AGC利用轧制力P来间接测量带钢厚度，然后调节辊缝进行厚度控制，此方法称为压力厚度自动控制（P-AGC）。这种方法是应用测压仪测出带钢的轧制压力后，通过弹跳方程式间接得出轧件的厚度和厚度偏差。然后根据计算得到的轧件厚度偏差来调节辊缝，控制板厚。间接测厚法得到的轧

33、件厚度是处在轧辊辊缝中轧制的轧件厚度，避免了测厚仪测厚时的时滞。缺点是轧件厚度的测量精度低。2) 监控AGC利用精轧末架出口测厚仪测得的实际带钢厚度，然后调节辊缝进行厚度控制，此种方法称为监控AGC。这种方法是应用测量仪测得带钢厚度，计算出厚度偏差，然后调节辊缝，控制板厚。3.4.2 自动宽度控制系统（AWC）板坯在粗轧机轧制中要经过立辊和水平辊交替轧制，通过立辊的侧压实现宽度控制。但是与轧件中部相比，头尾因没有外端的限制作用，在立辊道次将出现头尾失宽。若不对头尾的失宽进行控制，则会对宽度精度和成材率产生不利影响。粗轧立辊短行程控制（AWC）就是解决带坯失宽问题。3.4.3 板形控制系统目前国

34、内外主要出现以下板形控制手段（仅作了解）。我厂目前仅配置有弯辊系统。1）弯辊系统通过调节工作辊的弯曲变形，实现板形快速、有效的控制。由于液压弯辊可以实时进行在线板形控制，所以是一种最基本的板形控制手段。无论采用何种板形控制手段，都必须配备液压弯辊，用以进行实时在线控制。热带钢一般安装的是正弯辊系统（我厂也是如此），如图1-3-2，即通过调节弯辊力来加大辊凸度。图1-3-2 正弯辊系统2）VCR变接触支持辊（Varying Contact Rolls，简称VCR）。通过特殊的辊廓曲线，依据辊系弹性变形的特点，使工作辊与支持辊间的接触线长度与轧件宽度自动适应，从而消除或减小了有害接触区，降低了轧制

35、力对工作辊弯曲变形的作用，提高辊缝刚度，同时加强了弯辊力的作用。3）CVC轧机（Continuous Variable Crown）CVC轧机上下辊可以沿轴向按相反方向轴向移动，移动量一般为±100mm。其特点是工作辊采用S形辊形，当轴向移动时，可以连续改变辊缝凸度，相当于改变了轧辊的凸度。4）WRS（Work Roll Shfting）结构与CVC 基本相同，也需轴向窜辊，只是窜动量大，为±150mm。5）轧辊成对交叉PC轧机（Pair Cross）通过上辊系（包括上支持辊和上工作辊）和下辊系成对地相对交叉，得到改变辊缝凸度的目的。3.4.4 热轧润滑3.4.4.1 热轧

36、润滑机理轧件在未进入轧辊前，在轧件表面喷涂润滑物质，形成润滑膜，这层膜有一小部分在进入辊缝前被轧件上的热量烧掉，但大部分被带入轧辊，在工作辊和轧件的接触面上形成一层薄薄的润滑膜，由于油膜和轧辊的接触时间只有百分之几秒的短短瞬间，所以油膜在烧掉之前可以起到润滑的作用，从而减轻轧辊磨损，避免很快出现凹坑和麻点。3.4.4.1 热轧润滑作用1）降低轧制力；2）减少轧辊磨损，降低辊耗；3）改善带钢表面质量，减少氧化铁皮压入。3.4.4.2 热轧润滑方法采用油与水混合后再喷射到轧辊上。第三节 质量控制1、厚度精度1.1 厚度偏差产生原因a) 过程机对精轧机组空载辊缝设置不当是导致带钢头部厚度偏差的主要原

37、因。过程机设定误差主要受坯料温度、厚度、宽度等参数的波动影响。b) 带钢头尾温差和加热温度不均是产生带钢同板厚差（带卷纵向厚差）的主要原因。c) 当带钢离开各架轧机时，张力消失，使轧制压力突然增加，造成台阶形厚差。d) 轧机的轴承油膜厚度变化，轧辊偏心都会对带钢厚度产生影响。1.2 厚度控制措施厚度精度是热带产品质量指标中最为敏感且易检测的指标，因此成为生产过程中必须严格控制的重要参数。控制措施主要有：a） 降低带坯局部温差；b） 保证液压AGC系统的控制精度；c） 保证过程计算机的厚度命中率。2、断面形状断面形状主要包括凸度、楔形以及局部高点。凸度表示带钢中部与边部40mm的厚度差；楔形表示

38、带钢宽度两侧（边部40mm）的厚度差；局部高点是今年来冷轧等用户对热轧产品断面厚度分布情况的新要求，断面形状控制的主要措施，见表61-1。 表 表断面形状产生原因项目主要原因措施凸度精轧工作辊严重磨损1）换辊；2）增大弯辊力；3）调整轧制节奏；4）控制前几机架板凸度。楔形加热不均，轧制时带钢跑偏，不对中，侧弯1）轧制时对中轧件；2）调整压下水平。局部高点精轧工作辊磨损不均，带钢局部温低1）换辊；2）防止带钢局部温低。3、板宽精度在轧制过程中，板坯宽度压下量、精轧机架间及精轧机与卷取机之间的张力等宽度精度的影响较大。控制措施有：a） 采用自动板宽控制技术AWC；b） 控制精轧机之间的微张力，不拉

39、钢轧制；c） 控制精轧机和卷取机之间的张力。4、板形4.1板形概念板形是板带材平直度的简称，板形的好坏是指板带材横向各部位是否产生波浪或折皱，它决定于板带材沿宽度方向的延伸是否相等。如果轧制时辊缝不良，两边的延伸大于中部，则产生双边浪；反之，如果中部延伸大于边部，则产生中间波浪（瓢曲）。如果两侧辊缝不平，一边延伸大于另一边，则产生单边波浪或镰刀弯。常见的板形缺陷有镰刀弯、浪形和瓢曲。浪形和瓢曲尚有几种形式，其中“眼睛”属于比较特殊的浪形缺陷；较常见的是浪形缺陷（中间浪与单边浪或双边浪）。粗轧轧制后的中间坯较厚，一般只产生镰刀弯缺陷。浪形缺陷与延伸的关系见图4-1-1 。图4-1-1 浪形缺陷与

40、延伸的关系衡量板形好坏的标准是波浪度（平直度），波浪度表示为：式中：波浪高度；波浪长度。4.2 板形良好条件要保证板形良好，必须使带材轧前的厚度差与轧后的厚度差之比等于延伸率，或者轧前板凸度等于轧后板凸度，即按凸度保持一定，即为保证良好板形，轧制压力应逐道减小。图4-1-2 轧前、轧后的板带横断面示意图4.3 影响板形的因素a) 来料断面形状只有当来料的断面形状与承载辊缝相“匹配”时，才能获得良好板形。b) 承载辊缝的断面形状当入口板带钢条件一定时，工作辊的承载辊缝断面形状是决定板形的首要因素。它取决于三个方面：1）工作辊、支持辊的弯曲挠度和剪切挠度；2）支持辊、工作辊和带钢的压扁；3）工作辊

41、本身的凸度。凡能影响上述方面的因素均会影响板形，其中，比较主要的有：设备因素：包括工作辊直径、工作辊原始凸度以及支持辊直径和原始凸度；工艺因素：包括钢板宽度、轧制压力、张力、轧制速度、轧辊热凸度、轧辊磨损等。c) 压下规程的变化当压下规程变化时，压下量、速度等均发生变化，因而影响到压力、热凸度等等。这些因素的变化，使承载辊缝形状变化，从而引起板形的变化。4.4 板形控制策略目前板带钢板形控制有工作辊和中间辊可轴向移动的六辊轧机（HC）、成对轧辊交叉轧机（PC）、连续可变凸度轧机（CVC）、弯辊和轴向移动轧机（WRB+WRC）以及支持辊凸度可变轧机（VC）等。我厂采用弯辊系统。1）优化负荷分配双

42、边浪：增加前几机架负荷，减少后当机架负荷。中间浪：减小前几机架负荷，增加当机架负荷。2）调整弯辊力双边浪：减小前几机架弯辊力，增大当机架弯辊力。中间浪：增大前几机架弯辊力，减小当机架弯辊力。4、表面缺陷带钢表面质量缺陷与炼钢、热轧的轧制、卷取、取样等工序有关。典型的表面缺陷见表4-1-2。 表 带钢表面质量缺陷产生的原因名称表现形式产生原因防止措施结疤1） 板坯上下表面都可能出现2） 形状为结疤状1） 板坯裂纹或夹渣；2） 板坯清理不当炼钢清理板坯分层钢板断面出现分层板坯内部缺陷，如缩孔、气泡偏析等轧制中没有被压合保证板坯质量异物压入由于异物一面被压入，板带上表面呈明显异物压入状在轧制时异物落

43、在钢上面清理机架间杂务，防止异物落入辊印（网纹）板带表面出现周期性的凹凸形状的缺陷，上下表面都有可能出现1）辊子粘肉或粘入异物（凹形缺陷）；2）轧辊掉肉（凸形缺陷）；3）由于卡钢、轧辊冷却不良等原因使精轧工作辊表面热裂，形成网纹状，轧制时压入钢板表面。1）根据缺陷周期判断是哪根辊子粘（掉）肉，然后换辊；2）轧制中防止带钢轧烂；3）装辊时注意别碰伤轧辊；4）保护上机使用的轧辊。划伤1）较细较浅的擦伤，沿轧制方向连续或断续出现一条或几条；2）划伤时有时出现金属光泽，有时没有1） 输出辊道辊子卡阻或变形；2） 轧制线上固定突出物造成的擦伤，如后卫板1）更换不转或变形的辊子；2）清除固定突出物边损板带缺口状损伤1）带钢受精轧机、卷取机侧