材料课件材料成型工程学轧制理论第二讲

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之间，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。2)分类轧制方式按轧件运动分：有纵轧、横轧、斜轧。纵轧过程就是金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过，并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斜轧：轧件作螺旋运动，轧件与轧辊轴线非特角根据金属状态分:热轧冷轧.其他分类根据外部介质分类:空气,真空,惰性气体轧机工作制度:可逆连轧等2）轧制过程中发生的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，但实际上金属承受压下而产生塑性变形是在一对工作轧辊中进行的。除了一些特殊辊系结构（如行星轧机，Y型轧机）外，均在一对轧辊间轧制的简单情况。一般都以二辊作为研究轧制过程的开端。3)简单轧制过程图示简单轧制过程：（1）上下轧辊直径相同（2）转速相等（3）轧辊无切槽（3）均为传动辊（4）无外力或推力（5）轧辊为刚性的4)轧制时绝对变形量（压下，延伸，宽展）表示Δh＝H－hΔL＝Lh－LHΔB＝Bh－BH式中h，H——轧件轧后、轧前高度；Lh，LH——轧件轧后、轧前长度；Bh，BH——轧件轧后、轧前宽度；轧制时表示各向变形系数的关系式

相对变形量的表示法5)变形区参数（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线所构成的圆心角。咬入角α与轧辊直径D和压下量Δh之间的关系

(2)接触弧长与变形区长根据几何关系，接触弧长s为：s＝Rα接触弧之水平投影叫做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不等径径③轧辊与与轧件产生生弹性压缩缩时接触弧弧长自学参见见教材要求;1)理解弹弹性压扁组组成是轧辊辊与轧件两两部分2)看明明白公式推推导3)弹弹性压扁扁产生的的条件1.2实实现现轧制过过程的条条件轧制过程程是否能能建立，，决定于于轧件能能否被旋旋转的轧轧辊咬入入．因此此，研究究分析轧轧辊咬入入轧件的的条件，，具有非非常重要要的实际际意义．1.2.1咬咬入条件件1)咬咬入:依依靠回转转的轧辊辊与轧件件之间的的摩擦力力,轧辊辊将轧件件拖入轧轧辊之间间的现象象.2)咬咬入条件件的确定定(分析金金属刚被被咬入时时的受力力)受力分析析结论物理概念念根据物理理概念:摩擦系数数可用摩摩擦角表表示.即即摩擦角角的正切切就是摩摩擦系数数f.tgβ=f则tgβ≥tgαβ≥α轧制过程程中的咬咬入条件件为摩擦擦角大于于咬入角角,ΒΒ=α为为临界条条件咬入的几几何意义义当R方向向向轧制制方向倾倾斜,实实现自然然咬入;反之不不能咬入入.1.2.2稳稳定轧制制条件在轧件被被咬入后后,轧辊辊给轧件件压力P合力作作用点与与摩擦力力T已不不作用于于开始接接触点处处,而是是向变形形区出口口方向移移动.1)咬入入过程中中ψδ变变化2)稳定定轧制条条件实现轧制制要求:PX<TXPX=PsinψψTX=Tcosψψ=Pfycosψψfy≥tgψψ(tgββy=fy)将ψ=αy/kx代入上式式得:fy≥tg(αy/kx)为稳定轧轧制条件件.(βy=αy/kx)fyβy—稳定轧制制阶段摩摩擦系数数和摩擦擦角αy—稳定轧制制阶段咬咬入角(根据此此角可以以预测可可能的最最大压下下量)1.2.3咬咬入阶段段与稳定定轧制阶阶段的咬咬入条件件比较极限咬入入条件αα=ββ极限稳定定咬入条条件αy=βykx令K=ααy/α=kxβy/βαy=αkxβy/β上式说明明αy与α差别别取决于于kx及βy/β1)合力力作用点点的位置置kx对αy的影响合力作用用点一定定在咬入入弧上kx>1在其他条条件不变变的情况况下:Kx大βy也大,稳定轧制制阶段的的咬入角角也大初轧带带钢轧制制等均利利用此特特性.2)冷热热轧条条件摩擦擦系数变变化(1)冷冷轧温度变化化小,氧化铁铁皮性质质不变.Βy≈βααy=kx*α=(2—2.4)α(2)热热轧轧件端部部在轧制制中温度度氧化铁铁皮对摩摩擦影响响:端部部温度温温降快,温度低低使摩擦擦系数增增大,其其他部分分温度较较高摩擦擦系数小小.氧化铁皮皮在咬入入时端部部与轧辊辊冲击易易脱落,露出金金属表面面使摩擦擦系数增增大,而而其他部部分摩擦擦系数较较低.二者作用用的结果果使kx项数值较较小αy=kx*α=(1.5—1.7)αα实际生产产中端部部咬入出出现打滑滑现象不不能建立立稳定轧轧制原因因是氧化化铁皮温温度变变化所致致.1.2.4改善善咬入的的途径1)重要要性改善咬入入条件是是顺利操操作增加加压下提提高生产产效率的的有效措措施.2)具体体办法由咬入条条件αα≤β可可知:凡是使αα降低及及β增加加的因素素,均有有利于咬咬入(1)降降低αα实际生产产中以带带有楔形形端咬入入后利用用稳定轧轧制阶段段剩余摩摩擦力,实现咬咬入.利用外推推力将轧轧件强制制推入轧轧辊中,外力作作用使轧轧件前端端被压扁扁,相当当于楔形形外端降降低压下下量,有有利于咬咬入.2)提高高β的方方法(1)改改善轧轧辊或轧轧件表面面状态,以使ββ升高初轧粗轧轧在轧辊辊刻槽焊焊点滚花花等目的的均使f升,ββ升.精轧通过过立轧高高压水去去除氧化化皮等办办法改善善轧件表表面状态态,使f升,ββ升.(2)合合理调调节轧制制速度利用稳定定轧制条条件下的的剩余摩摩擦力,采用低低速咬入入,高速速轧制.计算举例例已知D=850钢钢锭尺寸寸550*550/480*480/1200采用热轧轧试问问?1)当咬咬入角为为30°°,采用用小头进进钢轧制制,能否否实现轧轧制过程程.2)当压压下量为为120时,能能否实现现自然咬咬入(假假定咬入入条件于于前面一一致)3)求求压下量量为50时的αα及L.计算举例例解;1)△△h=D(1-Cosα)=850(1-Cos30°°)=114则小头轧轧制后高高h=480-114=366小头轧制制后压下下△h=550-366=184又知热轧轧αy=(1.5-1.7)α=45°°-51°°△hmax=850(1-COSαY)=850(1-COS51°°)=315因△h小于△△hmax故可实现现轧制,说明稳稳定轧制制咬入时时最大压压下大数数倍.2)△△h=120时时不能能实现自自然咬入入3)△△h=50时作业已知某某1150轧机机钢锭尺尺寸880*880/635*635*1400热热轧,该条件件下允许许咬入角角28°°问:1)从理理论讲,改钢锭锭如何轧轧制可使使轧件轧轧一道次次厚度最最小,轧轧后厚度度为多大大.2)求求该该轧轧制制条条件件下下的的最最大大咬咬入入角角和和接接触触弧弧长长.1.3轧轧制制变变形形的的基基本本理理论论1.3.1外外端端理理论论1)外端端是是指指在在变变形形过过程程中中某某一一瞬瞬间间不不直直接接承承受受工工具具作作用用而而处处于于变变形形区区以以外外的的部部分分.(外外端端主主要要限限制制横横向向变变形形)2)外外端端作作用用变形形区区极极长长时时,外外端端对对延延伸伸宽宽展展无无重重大大影影响响.如如线线棒棒材材生生产产,变变形形区区长长与与宽宽的的比比远远大大于于1宽与与变变形形区区长长的的比比增增加加;外外端端使使延延伸伸增增加加,宽宽展展减减小小.如如板板带带生生产产.宽与与变变形形区区长长的的比比远远大大于于1:外外端端使使宽宽展展不不存存在在,外端端使使变变形形区区内内压压应应力力状状态态增增,单单位位轧轧制制压压力力增增加加.1.3.2轧轧制制过过程程三三阶阶段段理理论论该理理论论认认为为轧轧制制过过程程可可分分为为三三个个阶阶段段:咬咬入入、、形形成成、、抛抛出出.此此三三阶阶段段有有各各自自特特点点又又相相互互联联系系构构成成一一个个完完整整轧轧制制过过程程.本章章主主要要内内容容1基基本本概概念念轧制制过过程程变变形形区区不不均均匀匀变变形形理理论论咬咬入入角角接触触弧弧长长2会会推推导导咬咬入入角角及及接接触触弧弧长长公公式式.3咬咬入入条条件件分分析析,会会分分析析咬咬入入阶阶段段和和稳稳定定轧轧制制阶阶段段的的区区别别与与共共同同点点.4改改善善咬咬入入的的理理论论方方法法,实实际际可