第四章 轧制原理

1、邱春林轧制技术及连轧自动化国家重点实验室4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.1 4.1 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：轧件出口速度：轧件出口速度v vh h大于轧辊在该处的线速度大于轧辊在该处的线速度v v，即，即v vh hv v的现象称为前滑现象。的现象称为前滑现象。 100vvvShh：轧件出口速度：轧件出口速度vh与对应点的轧辊圆周速度的线速度之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前滑值差与轧辊圆周速度的线速度之比值称为前滑值 。：后滑值是指轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处：后滑值是指轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处圆周

2、速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量的比值圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量的比值100coscosvvvSHH4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.1 4.1 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HHhhhLLLvtvttvS热轧时热轧时：)(1 21ttLLhh热膨胀热膨胀系数系数4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.1 4.1 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 延伸系数、前滑、后滑及有关工艺参数的关系：延伸系数、前滑、后滑及有关工艺参数的关系： hhHHvFvF)1 (hhSvvhHvv hhHhHvvFFv)1 (hHSvv代入%1

3、00coscosvvvSHHcos)1 (1cos1vSvvvShHHcos)1 ()1 (HhSS4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.2 4.2 轧件在变形区内各轧件在变形区内各不同断面上的运动速度不同断面上的运动速度Hrhvvv轧件无宽展 体积不变条件 中性面上轧件与轧辊水平分速度相等常数hhxxHHvFvFvF1HHhhFFvvHhhHvvFF 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.2 4.2 轧件在变形区内各轧件在变形区内各不同断面上的运动速度不同断面上的运动速度如果忽略宽展如果忽略宽展 ：HhHHhhHhhHhhbhbhFFvv hhvvhhvFFvvhhxhhxhhx ；4.

4、 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.3中性角中性角的确定的确定02coscossin0100bQQRdtRdtRdpxxxxxaxxaxx单位宽度上的力平衡方单位宽度上的力平衡方程式：程式：4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.3中性角中性角的确定的确定RbfpQQf42cos12sinsin01ppx单位压力均匀分布 xxfpt 库仑摩擦4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.3中性角中性角的确定的确定f2cos12sinsin当当 时时 很小)21 (2f当当 时时 01QQ2sin2cos1sinsin2，4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.3中性角中性角的确定的确定0221fdd

5、令令：4)21 (2max可以求得中性角的最大值：可以求得中性角的最大值：f此时：)21 (2f根据：根据：4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.4前滑的计算公式前滑的计算公式秒流量相等条件：秒流量相等条件：hhvvhvhvhh或)cos1 (;cosDhhvv而：而：cos)cos1 (coshDhhhvvh111hhhvvvh cosD (cos)cosSvvh 11hD(cos)cosh(cos)Sh 1h( D cosh )(cos)S=h E.E.芬克前滑芬克前滑公式公式4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.4前滑的计算公式前滑的计算公式051015202530020040060

6、080010001200020406080100120051015202530 D h 123 Sh (%) (O)(1) Sh=f(h),D=300mm,=5(1) Sh=f(h),D=300mm,=5(2) Sh=f(D),h=20mm,=5(2) Sh=f(D),h=20mm,=5(3) Sh=f(),h=20mm, D=300mm(3) Sh=f(),h=20mm, D=300mm h)cos1)(hcosD(Sh 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.4前滑的计算公式前滑的计算公式) 1(22hDSh爱克伦德前滑公式：RhhDS22h2德里斯顿前滑公式：1cos22sin2cos1

7、22，当中性角很小时，可取生产实际中前滑一般在生产实际中前滑一般在210之间。之间。4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.5影响前滑的因素影响前滑的因素4.5.1压下率对前滑的影响压下率对前滑的影响前滑随压下率的增加前滑随压下率的增加而增加。而增加。因为高向压缩变形增因为高向压缩变形增加，纵向和横向变形加，纵向和横向变形都增加，因而前滑值都增加，因而前滑值S Sh h增加。增加。 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.5影响前滑的因素影响前滑的因素4.5.2 轧件厚度对前滑的影响轧件厚度对前滑的影响轧后轧件厚度轧后轧件厚度h h减小，前减小，前滑增加。滑增加。由芬克公式可知，当轧由芬克公式

8、可知，当轧辊半径和中性角不变时，辊半径和中性角不变时，轧件厚度越小，则前滑轧件厚度越小，则前滑值愈增大。值愈增大。 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.5影响前滑的因素影响前滑的因素4.5.3 轧件宽度对前滑的影响轧件宽度对前滑的影响轧件宽度小于一定值（轧件宽度小于一定值（40mm40mm）时，）时，随宽度增加前滑增加；但轧件宽度随宽度增加前滑增加；但轧件宽度大于该值（大于该值（40mm40mm）以后，宽度再增）以后，宽度再增加时，其前滑值则为一定值。加时，其前滑值则为一定值。 因为轧件宽度小时，增加宽度其相应因为轧件宽度小时，增加宽度其相应地横向阻力增加，所以宽展减小，相地横向阻力增加，

9、所以宽展减小，相应地延伸增加，所以前滑也因之增加。应地延伸增加，所以前滑也因之增加。当大于一定值时，达到平面变形条件，当大于一定值时，达到平面变形条件，轧件宽度对宽展不起作用，故轧件宽轧件宽度对宽展不起作用，故轧件宽度再增加，宽展为一定值，延伸也为度再增加，宽展为一定值，延伸也为定值，所以前滑值也不变。定值，所以前滑值也不变。4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.5影响前滑的因素影响前滑的因素4.5.4 轧辊直径对前滑的影响轧辊直径对前滑的影响前滑值随辊径增加而增加前滑值随辊径增加而增加 。 辊径增加时，咬入角辊径增加时，咬入角就要降低，而就要降低，而摩擦角摩擦角保持常数，所以稳定轧制阶保持

10、常数，所以稳定轧制阶段的段的剩余摩擦力相应增加剩余摩擦力相应增加，金属塑性，金属塑性流动速度增加，也就是前滑增加。流动速度增加，也就是前滑增加。 当辊径超过当辊径超过400mm400mm以后前滑增加的速以后前滑增加的速度下降，是因为轧辊线速度增加，摩度下降，是因为轧辊线速度增加，摩擦系数相应减小。擦系数相应减小。4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.5影响前滑的因素影响前滑的因素4.5.5摩擦系数对前滑的影响摩擦系数对前滑的影响摩擦系数摩擦系数f f 越大，其前滑值越大越大，其前滑值越大 摩擦系数增大引起剩余摩擦力增加，摩擦系数增大引起剩余摩擦力增加，从而前滑增大。从而前滑增大。 凡是影响摩

11、擦系数的因素：如轧辊材凡是影响摩擦系数的因素：如轧辊材质，表面状态，轧件化学成分，质，表面状态，轧件化学成分，轧制轧制温度温度和轧制速度等，均能影响前滑的和轧制速度等，均能影响前滑的大小。大小。 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.5影响前滑的因素影响前滑的因素4.5.6张力对前滑的影响张力对前滑的影响前张力增加前滑，后张力减小前滑前张力增加前滑，后张力减小前滑 前张力增加时，则使金属向前流动的前张力增加时，则使金属向前流动的阻力减少，从而增加前滑区。后张力阻力减少，从而增加前滑区。后张力增加时，则后滑区增加。增加时，则后滑区增加。 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.6 连续轧制中的

12、前滑及有关工艺参数的确定连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定4.6.1连连轧关系和连轧常数轧关系和连轧常数nn2211VFVFVF 60nDV,60nDV60nDVnnn222111 ，nnn222111nDFnDFnDF4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.6 连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定4.6.1连轧关系和连轧常数连轧关系和连轧常数nnnnCnDFCnDFCnDF， 22221111,nCCC21根据体积不变定律根据体积不变定律, ,各机架各机架轧制时的秒流量相等，即轧制时的秒流量相等，即为一个常数，这个常数称为一个常数，这个常数称为连轧常数。

13、为连轧常数。CCCCn21 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.6 连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定4.6.2前滑系数和前滑值前滑系数和前滑值nnn222111VVS,VVSVVS ，1SS,1SS1S1VVVVVSnhn22h1111111h ，前滑系数前滑系数: :前滑值前滑值: :nn2211VFVFVF 考虑前滑时的秒流量相等条件考虑前滑时的秒流量相等条件nnn222111SVFSVFSVF 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.6 连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定4.6.2前滑系数和前滑值前滑系数和前滑值nnnn22221111SnDFSnDFSnDF CSCSCSCnn2211 在孔型中轧制时在孔型中轧制时1hh)cos1(DcosSD)hH(Dcos)21(2h 4. 轧制过程中的纵变形前滑和后滑 4.6 连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定连续轧制中的前滑及有关工艺参数