轧制理论基础..

轧钢⼯艺基础理论培训讲义轧钢基础理论培训讲义第⼀章钢材品种及其⽣产系统⼀、钢材的压⼒加⼯⽅法1、压⼒加⼯⽅法：就是⽤不同的⼯具，对⾦属施加压⼒，使之产⽣塑性变形，制成⼀定形状产品的加⼯⽅法。

除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。

2、轧钢：在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压⼒加⼯过程并希望得到需要的形状和改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能叫做轧钢。

⽬的：得到需要的形状（精确成形）、改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能。

3、热轧：⾦属在⾼于再结晶温度以上的轧制为热轧。

4、冷轧：⾦属在低于再结晶温度的轧制称为冷轧。

钢的再结晶温度⼀般在450~600℃⼆、轧钢成品的种类1、轧钢产品品种：是指轧制产品的钢种、形状、⽣产⽅法、⽤途和规格的总和。

轧制品种的多少是衡量轧钢⽣产技术⽔平的⼀个重要标志。

2、板管⽐：按照轧制产品的断⾯形状特征和⽤途，通常热轧钢材可以分为板材、管材和型材等种类。

在热轧钢材总量中板材和管材产量所占的百分⽐称为板管⽐。

⼯业发达国家的板管⽐以达到60%以上。

我国⽬前板管⽐已接近40%。

板管⽐的⼤⼩在⼀定程度上反映了⼀个国家的钢铁⼯业发展⽔平。

三、轧钢⽣产系统1、型钢⽣产系统：是单⼀化的轧钢⽣产系统。

基本轧机是⽅坯轧机、中⼩型轧机和各类成品型轧机。

2、钢板⽣产系统：是⽣产各类钢板、带钢的轧钢⽣产系统。

⼀般⽣产规模较⼤，年产量在300万t以上。

3、钢管⽣产系统：⽣产各类钢管的轧钢⽣产系统。

4、混合⽣产系统：⽣产型钢、板带钢和钢管或其中任何两类轧制产品的轧钢⽣产系统。

5、冶⾦⽣产过程的短流程冶⾦⽣产过程⼤体可以分为三个阶段。

第⼀阶段到20世纪40年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——平炉冶炼——铸锭——初轧开坯——成品轧制；第⼆阶段到20世纪50年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——转炉冶炼——连铸——各类成品轧机轧制；第三阶段到20世纪80年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：电炉（炉外精炼）——连铸——成品连轧。

第一节轧钢基础知识一、轧制原理1.冷轧塑性变形基本参数冷连轧的主要工艺参数为轧制力和前滑，由于冷轧过程中存在下述特殊现象而使轧制力及前滑的计算公式复杂化。

（1）轧制过程中材料加工硬化现象严重，如果确定各种材料退火状态下的变形阻力以及随累计加工率而硬化的增加率将是精确确定轧制力的一个重要课题。

（2）在一定的工艺润滑下如何确定轧辊与轧件在变形区接触面上的摩擦力（摩擦系数）将是精确确定轧制力和前滑的另一个重要课题。

（3）冷轧过程前后张力较大，有关张力对轧制力及前滑的影响应给予足够重视。

（4）冷轧时变形区单位压力极高，轧辊将产生明显的弹性压扁，轧辊压扁一方面增加了轧辊与轧件的接触面积，同时又将使接触弧加长，加剧了外摩擦对轧制力的影响，并通过改变中性角而影响到前滑。

（5）轧件在出口处的弹性恢复，对于压下量不太大的道次将不容忽视，这亦将影响总的轧制力值。

所有这一切现象都将使冷连轧的轧制力和前滑公式复杂化。

1.1轧制变形区及其参数1.1.1基本参数变形区是轧件在轧制过程中直接与轧辊相接触而发生变形的那个区域，如图1-1所示。

其基本参数为：D为轧辊直径，mm;R为轧辊半径，mm;ho为轧制前轧件之高度(或称厚度)，mm；h1为轧制后轧件之高度（或称厚度），mm;h m为轧件的平均高度，h m=2h1)(ho,mm;△h 为压下量（或称绝对压下量），△h＝ho-h1,mm;bo为轧制前轧件的宽度，m;b1为轧制后轧件的宽度，m；△b=b1-bo为轧制前轧件之长度，m;L1为轧制后轧件之长度，m;a为咬入角（变形区所对应的轧辊中心角）；cosa=1-△h/D;r为中性角；AB为咬入弧或1触弧;Lc为咬入角（接触弧）水平投影的长度，Lc＝,㎜。

1.1.2 变形系数轧制时轧件塑性变形，使轧件尺寸在三个方向上都发生了变化，即：轧制之高度由ho减少到h1,比值h1/ho=η为轧件高度方向上的变形，η叫做压下系数。

图1-1 变形区基本参数轧件之宽度bo增加到b1，比值b1/bo=X为轧机宽度方向上的变形，X叫做宽度系数。

第二章 板带轧制工艺及理论1.板带钢产品的技术要求包括哪些方面？对板带钢产品的基本要求包括化学成分、几何尺寸、板形、表面、性能等几个方面。

(1)钢板的化学成分要符合选定品种的钢的化学成分（通常是指熔炼成分），这是保证产品性能的基本条件。

(2)钢板的外形尺寸包括厚度、宽度、长度以及它们的公差应满足产品标准的要求。

(3)钢板常常作为包复材料和冲压等进一步深加工的原材料使用，使用上要求板形要平坦。

在钢板的技术条件中对钢板的不平度提出要求，以钢板自由放在平台上，不施加任何外力的情况下，钢板的浪形和瓢曲程度的大小来度量。

(4)使用钢板作原料生产的零部件，原钢板的表面一般是工作面或外表面。

技术条件中通常要求钢板和钢带表面不得有气泡、裂纹、结疤、拉裂和夹杂，钢板和钢带不得有分层；钢板表面上的局部缺陷应用修磨的方法清除，清除部位的钢板厚度不得小于钢板最小允许厚度。

(5)根据钢板用途的不同，对钢板和钢带的性能要求不同，对性能的要求包括四个方面：力学性能、工艺性能、物理性能、化学性能。

对力学性能的要求包括对强度、塑性、硬度、韧性的要求；工艺性能包括冷弯、焊接、深冲等性能；材料使用时对物理性能有要求时在技术条件中提出，如电机和变压器用钢对磁感强度、铁磁损失等物理性能提出要求；材料使用时对化学性能有要求时在技术条件中提出，如不锈钢板钢带对防腐、防锈、耐酸、耐热等化学性能提出要求。

2.板带轧机的分类方法有几种？板带轧机的分类方法有按辊系分类、按轧辊驱动方式分类、按轧机组成分类、按轧机用途分类等多种分类方法。

（1）按辊系分类板带轧机按辊系分类是最常用、最基本的方式。

常用的轧机有二辊、三辊、四辊、六辊、八辊、十二辊、二十辊以及偏八辊、非对称式八辊、行星式轧机等，这些形式的轧机是由一对工作辊和多个支持辊构成。

（2）按轧辊驱动方式分类对称驱动方式：上、下工作辊，上、下中间辊，上、下支持辊；非对称驱动方式：一根工作辊，一根工作辊和一根支持辊；异步驱动：上、下辊异步传动，上、下工作辊异步传动。

轧制原理第1章轧制过程基本概念轧制：⾦属通过旋转的轧辊受到压缩，横断⾯积减⼩，长度增加的过程。

纵轧：⼆轧辊轴线平⾏，转向相反，轧件运动⽅向与轧辊轴线垂直。

斜轧：轧辊轴线不平⾏，即在空间交成⼀个⾓度，轧辊转向相同，轧件作螺旋运动。

横轧：轧辊轴线平⾏，但转向相同，轧件仅绕⾃⾝的轴线旋转，没有直线运动。

轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝之间，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能产品的压⼒加⼯过程。

体积不变规律：在塑性加⼯变形过程中，如果忽略⾦属密度的变化，可以认为变形前后⾦属体积保持不变。

最⼩阻⼒定律：物体在塑性变形过程中，其质点总是向着阻⼒最⼩的⽅向流动。

简单轧制过程：轧制时上下辊径相同，转速相等，轧辊⽆切槽，均为传动辊，⽆外加张⼒或推⼒，轧辊为刚性的。

变形区概念：轧件承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。

⼏何变形区：轧件直接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。

物理变形区：轧件间接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。

接触弧s （咬⼊弧）：轧制时，轧件与轧辊相接触的圆弧(弧AB ）咬⼊⾓α：接触弧所对应的圆⼼⾓。

变形区（接触弧）长度（l ）：接触弧的⽔平投影长度。

咬⼊⾓α: △h = D （l-cos α）cos α=1- △h /D变形区长度l 简单轧制，即上下辊直径相等。

绝对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的绝对差值。

压下量△ h = H-h宽展量△b = b-B延伸量△l = l- L相对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的相对变化。

相对压下量ε=（△h/H ）% e = ln h/H相对宽展量εb=（△b /B ）% eb= ln b/B相对延伸量εl=（△l/L ）% el= ln l/L 。

变形系数：轧前轧后轧件尺⼨的⽐值表⽰的变形。

压下系数：η=H/h宽展系数：β（ω）= b/B延伸系数： µ （λ）=l/L总延伸系数与总压下率（累积压下率）设轧件原始⾯积为F0 ,经过n 道次轧制后⾯积为Fn ，则轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能的压⼒加⼯过程。

冷轧基础理论知识一、概要冷轧基础理论知识是金属加工领域中的重要组成部分，涉及到金属材料的塑性变形、力学性能和加工技术等方面。

本文旨在介绍冷轧技术的原理、发展历程以及应用领域，概述冷轧过程中的基础理论和关键工艺参数，包括材料选择、设备配置、工艺流程、冷却方式等。

通过学习本文，读者可以了解冷轧技术的核心知识体系，掌握冷轧过程中的基本理论和实际操作技巧，为后续的深入研究和实践打下坚实基础。

本文还将探讨冷轧技术的未来发展趋势，展望其在金属材料加工领域的应用前景。

1. 简述冷轧技术的定义与发展历程。

冷轧技术是一种利用金属板材在常温下的可塑性，通过一系列辊轮对其施加压力进行加工的方法。

其基本过程是在常温下将金属材料进行连续轧制，改变其形状和尺寸，获得所需的厚度、宽度和平整度的金属板材。

与传统的热轧工艺相比，冷轧技术以其优良的加工精度和良好的材料性能得到了广泛的应用。

发展历程上，冷轧技术起始于工业革命时期的欧洲，随着钢铁工业的迅猛发展而逐渐成熟。

早期的冷轧技术主要运用于有色金属的轧制，随着技术的进步，逐渐扩展到黑色金属的轧制领域。

随着材料科学和工艺技术的不断进步，冷轧技术也在不断地发展。

从简单的单机轧制到现代化的连续自动化生产线，从传统的模拟控制到数字化和智能化控制，冷轧技术已经成为现代制造业不可或缺的重要工艺手段。

其发展历程不仅体现了技术的进步，也反映了人类对材料性能的不断追求和探索。

2. 阐述冷轧技术在工业领域中的重要性。

冷轧技术在工业领域中的重要性不言而喻。

随着现代工业的发展，对于材料性能的要求越来越高，而冷轧技术作为一种先进的金属加工技术，能够满足这种高性能的需求。

冷轧过程通过控制金属的塑性变形和再结晶行为，可以显著提高金属的强度和硬度，同时保持良好的韧性和表面质量。

这使得冷轧材料在汽车、航空、建筑、电子等多个行业中得到广泛应用。

在汽车行业，冷轧技术用于生产高质量的钢板和带材，用于制造车身、发动机等关键部件。

必学-金属材料热处理轧制原理基本理论知识金属材料及热处理、金属塑性变形与轧制原理基本理论知识金属材料及热处理部分一、金属材料的种类材料是人类用来制造各种有用物件的物质。

工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制取零件和元件的材料。

工程材料的种类繁多，分类方法也不同，但均可分为金属材料和非金属材料两大类。

金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属包括钢、铸铁、锰、铬及其合金，有色金属材料是除黑色金属之外的所有金属及其合金。

在铸铁中，由于采用不同的处理方式可使石墨呈现不同的形式。

根据石墨形态的差别，将铸铁分为下列几种:普通灰铸铁(石墨呈片状)、蠕墨铸铁(石墨呈蠕虫状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)、球墨铸铁(石墨呈球状)。

二、金属的结构1,金属的晶体结构金属和合金在固态下通常都是晶体。

内部原子或离子在三维空间呈周期性有规则的重复排列的固体称为晶质体(晶质)。

习惯上，将具有几何多面体外形的晶质称为晶体，相应地，将不具有几何多面体外形的晶质称为晶粒。

由一个核心(晶核)生长而成的晶体称为单晶体，在单晶体的不同方向上测量其性能时，表现出或大或小的差异，这就是晶体的各向异性。

金属材料通常由许多不同位向的小晶粒所组成，称为多晶体;多晶体中各晶粒的各向异性互相抵消，故一般不显示各向异性，所以在工业用的金属材料中，通常见不到各向异性特征，称之为伪各向同性。

工业上使用的金属元素中，除了少数具有复杂的晶体结构外，绝大多数都具有比较简单的晶体结构，其中最典型、最常见的金属晶体结构有三种类型，即体心立方结构，面心立方结构和密排六方结构。

2,金属的同素异构转变大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如Fe、Mn、Ti、Co等具有两种或几种不同的晶体结构，即具有多晶型。

当外部条件(如温度和压力)改变时，金属可能由一种晶体结构转变成另一种晶体结构。

这种固态金属在不同温度下具有不同晶格的现象称为多晶型性或同素异晶性。

金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能获得所要求的产品的一种加工方法按温度特征分类 1.热加工：在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=∽熔。

2.冷加工：在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=熔以下。

3.温加工：介于冷热加工之间的温度进行的加工.按受力和变形方式分类：由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压轧制轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。

轧制分成纵轧（金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝隙间进行塑性变形）横轧和斜轧。

内力：物体受外力作用产生变形时，内部各部分因相对位置改变而引起的相互作用力。

分析内力用切面法。

应力（全应力）：单位面积上的内力全应力可分解成两个分量，正应力σ和剪应力τ主变形和主变形图示：绝对主变形：压下量 Dh=H-h 宽展量 Db=b-B 延伸量Dl=l-L 相对主变形：相对压下量e1=(l-L)/L*100% 相对宽展量e2=(b-B)/B*100% 相对延伸量e3=(H-h)/H*100% 延伸系数m=l/L 压下系数h=H/h 宽展系数w=b/B ①物体变形后其三个真实相对主变形之代数和等于零；②当三个主变形同时存在时，则其中之一在数值上等于另外两个主变形之和，且符号相反。

③当一个主变形为0时，其余两个主变形数值相等符号相反金属塑性变形时的体积不变条件：金属塑性变形时,金属体积改变都很小，其变形前的体积V1和变形后的体积V2相等.这种关系称之为体积不变条件,用数学式表示为V1=V2 最小阻力定律认为:如果变形物体内各质点有向各个方向流动的可能,则变形物体内每个质点将沿力最小方向移动。

影响金属塑性流动和变形的因素：摩擦的影响变形区的几何因素的影响工具的形状和坯料形状的影响外端的影响变形温度的影响金属性质不均的影响基本应力：由外力作用所引起的应力叫做基本应力。

轧制一、轧制过程及基本原理简单理想轧制过程中，两个同直径、同转速的轧辊均被驱动。

轧件仅靠轧辊作用力（无外力）均匀运动完成轧制。

以动画为例，说明轧制的概念。

延伸的轧制又称压延，是金属坯料通过转动轧辊间的缝隙承受压缩变形，在长度方面发生延伸的过程。

可得到板带材、管材、线材各种型材等（摄像：轧制螺纹），又可改善金材内部质量，提高其力学性能。

（一）压下量（△h ），压下率ε，延伸系数λ，宽展△b，压下量△h压下量（轧制前后轧件厚度差）△h = h o-h，压下率εε=（△h/h0）×100%延伸系数λ= L1/L0宽展△b：轧制前后锭料宽度的变化△b=b1-b0以上属于轧制件的塑性变形条件。

（二）轧制过程中金属流动轧件从轧辊入口至出口，厚度逐渐减少，金属在变形区内流动速度逐渐增加。

但入口处的流动速度小于轧辊表面园周速度，出口处则相反。

从入口至出口处的变形区依次分为后滑区，中性面，前滑区，并由变形区力平衡和几何条件分析导出轧制过程变形与几何条件的内在联系。

（如图）γ：中性角α：咬入角β：摩擦角（三）咬入条件初始稳定后或N x轧件上水平外力T x摩擦力水平分力轧件与轧辊接触后，轧辊能把轧件拉入轧缝完成轧制的必要条件，取决于加在轧件上水平外力Nx 与摩擦力水平分力Tx，满足，或者，，（咬入角小于等于摩擦角）。

随后稳定轧制，两者接触面积增加，咬入条件变为：。

当摩擦角一定时，增加辊直径，利用冲击力可改善咬入条件；轧机确定后可把轧件加工成锥形以减少咬入角或降低咬入轧制速度增加摩擦角。

（四）轧制压力P及轧制力矩M1、轧制压力 P（如图）1）定义：轧制时轧辊施加于轧件，使之变形的力或轧件施加于轧辊总压力的垂直分量P。

2）表示：①工程上：平均单位压力F：实际接触面积②计算：可用理论，总结实测值，实测法三种。

2、轧制力矩M——确定轧制的主电机和轧辊传动机构负荷的重要参数。

（如图）1）定义：轧制压力P与其作用点到轧制中心线距离a的乘积2）计算：单辊：M=ψ：力臂系数双辊：二、轧制方法与工艺制度（如图）（一）按轧制温度分1、热轧：常温下不易塑变的金属，要在1100～1250o C下进行，表面粗糙，尺寸波动大。