材料成型工艺学授课－轧制原理.ppt

1、材料成形工艺学轧制原理,绪 论,2020年7月22日,1,现在轧制技术的特点和发展趋势：,大力开发高精度轧制技术 以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的冶金质量，扩大品种 提高连铸比，大力推广连铸连轧工艺及短流程技术 轧制过程连续化的新进展无头轧制技术 采用柔性化的轧制技术 轧制过程的自动控制和智能控制 深加工,2020年7月22日,2,2020年7月22日,4,2020年7月22日,6,外形尺寸产品的最基本条件 板带：厚度，宽度，板形，板凸度，平面形状 AGCAutomatic Gauge Control 板形控制：配辊，配辊型曲线，轧制负荷分配，液压弯辊技术 控制板形的轧机：

2、CVCContinuously variable Crown PCPair Cross HC(W)High Crown （Working roll shift） DSRDynamic Shape Roll,1、大力开发高精度轧制技术,绪 论,材料成形工艺学轧制原理,2020年7月22日,7,2、以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的 冶金质量，扩大品种,控制轧制和控制冷却技术：管线钢、容器钢、船板钢、贝氏体钢、双相钢、TRIP钢超级钢. 退火技术(冷轧)：罩式退火、连续退火,绪 论,材料成形工艺学轧制原理,绪 论,2020年7月22日,8,3. 提高连铸比，大力推广连铸连轧工 艺及

3、 短流程技术,节能，提高成材率及产品质量 短流程：薄板坯连铸连轧 异型坯 管坯连铸等,材料成形工艺学轧制原理,绪 论,2020年7月22日,9,4. 轧制过程连续化的新进展无头轧制技术,板带无头轧制： 冷连轧，CDCM酸洗冷轧连续式机组 热 轧：无头轧制，薄板坯连铸连轧 型钢：棒线材无头轧制,特点：连续生产，提高成材率，简化控制系统，提高产品质量,材料成形工艺学轧制原理,绪 论,2020年7月22日,10,5. 采用柔性化的轧制技术,多品种，小批量，短交货期 柔性化轧制技术： 热轧自由程序轧制技术 型钢自由程序轧制： 无孔型平辊轧制（H型钢延伸机组） 成品孔，成品前孔共用,材料成形工艺学轧制原

4、理,绪 论,2020年7月22日,11,6. 轧制过程的自动控制和智能控制,自动控制：产品质量监督和控制，提高质量，降低成本，增加效率。 人工智能：过程诊断，优化，控制，信息处理,材料成形工艺学轧制原理,绪 论,2020年7月22日,12,7. 深加工,涂镀，裁剪，切分，焊接，冷弯，机械加工，复合 效益明显，发展前景广阔,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,13,轧制过程是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形的过程,轧制：形状、尺寸，组织性能,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,14

5、,1.1 变形区基本参数,简单轧制过程： 上下轧辊直径相等，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、轧件的力学性质均匀,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,15,1.1.1 轧制变形区及其主要参数,1.1.1.1 咬入角（ ）,h2（RRcos ）,hD（1-cos ）,变形区：轧件承受轧辊作用发生塑性变形的部分称为轧制变形区,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,16,1.1.1 轧制变形区及其主要参数,材料成形工艺学轧制原理,1

6、轧制过程的基本概念,2020年7月22日,17,1.1.1 轧制变形区及其主要参数,变形区任意断面高度,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,18,1.1.1 轧制变形区及其主要参数,1.1.1.2 接触弧长（l ）,（1）两轧辊直径相等时的接触弧长,接触弧长：轧件与轧辊接触的圆弧的水平投影长度,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,19,1.1.1 轧制变形区及其主要参数,1.1.1.2 接触弧长（l ）,（1）两轧辊直径不等时的接触弧长,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,20,1.1.1 轧

7、制变形区及其主要参数,1.1.1.2 接触弧长（l ）,（3）轧辊和轧件产生弹性压缩时的接触弧长,*弹性压缩在冷轧薄板时比较显著，热轧薄板有时也要考虑弹性压缩,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,21,1.1.1 轧制变形区及其主要参数,1.1.1.2 接触弧长（l ）,（3）轧辊和轧件产生弹性压缩时的接触弧长,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,22,忽略 的平方,忽略 的平方,如图,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,23,；,如图,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020

8、年7月22日,24,如图,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,25,如图,轧辊和轧件的泊桑系数；,轧辊和轧件的弹性摸量,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,26,如图,当金属的弹性压缩很小并忽略时，就可得到著名的西齐柯克公式：,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,27,1.1 变形区基本参数,1.1.2 轧制变形的表示方法,绝对压下量为轧制前、后轧件厚度 H、h 之差，即 hHh 。 绝对宽展量为轧制前、后轧件宽度 B、b 之差，即 bbB 。 绝对延伸量为轧制前、后轧件长度 L、l 之差，即

9、 llL 。,1.1.2.1 绝对变形量,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,28,1.1 变形区基本参数,1.1.2 轧制变形的表示方法,1.1.2.1 相对变形量,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,29,1.1 变形区基本参数,1.1.2 轧制变形的表示方法,1.1.2.1 变形系数表示,体积不变定律,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,30,1.2 金属在变形区内的流动规律,1.2.1 轧制断面高向上变形的分布,不均运变形速度 图 和应力分布,均匀变形理论(刚端理论) 不符合实际 不均

10、匀变形理论:比较符合实际,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,31,1.2 金属在变形区内的流动规律,1.2.1 轧制断面高向上变形的分布,不均运变形速度图 和应力分布,（1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布都是不均匀； （2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着，所谓粘着系指轧件和轧辊间无相对滑动； （3）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，其变形分布都是不均匀的。这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区，见图 （4）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

11、且等于该处轧辊的水平速度。,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,32,1.2 金属在变形区内的流动规律,1.2.1 轧制断面高向上变形的分布,不均运变形速度图 和应力分布,（1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布都是不均匀； （2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着，所谓粘着系指轧件和轧辊间无相对滑动； （3）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，其变形分布都是不均匀的。这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区，见图 （4）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，

12、并且等于该处轧辊的水平速度。,不均匀变形理论,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,33,1.2 金属在变形区内的流动规律,1.2.1 轧制断面高向上变形的分布,塔尔诺夫斯基 实验,（1）入口处 表面变形中心变形 表层流动快,变形不均； （2）曲线1、2交点是临界面位置，在此面上，金属流动和变形均匀 （3）出口侧 中心变形表面变形 中心层流动快; （4）曲线1水平段粘着区 （5）存在变形过渡区，过渡区内变形也不均匀。,不均匀变形理论塔尔诺夫斯基 实验,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,34,1.2 金属在变形区内的流动规律,1.2.1 轧制断面高向上变形的分布,（薄件）变形完全深透到轧件内部， 中心变形表层变形(主要受外摩擦影响),（厚件）受外端影响,产生表面变形 变形不能深透，表面变形中间变形,柯尔巴什尼柯夫 实验,变形区形状系数实验,材料成形工艺学轧制原理,1 轧制过程的基本概念,2020年7月22日,35,1.2 金属在变形区内的流动规律,1.2.2 沿轧制宽度方向上的流动规律,变形区 横向流动,最小阻力定律:金属沿流动阻力最