轧制理论与工艺

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。

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。

轧制理论部分思考题1、简单轧制过程得条件,变形区及主要参数有哪些?答:简单轧制过程:轧制过程上下辊直径相等，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,不受其她任何外力作用、轧件在入辊处与出辊处速度均匀、轧件本身得力学性质均匀。

变形区：（1）几何变形区:入口与出口截面之间得区域、（2）物理变形区:发生塑性变形得区域变形区参数:(1）咬入弧:轧件与轧辊相接触得圆弧。

（2）咬入角α:咬入弧所对应得圆心角称为咬入角。

（3）变形区长：咬入弧得水平投影.（4）轧辊半径R。

（５）轧件轧前、后得厚度H、h.(６）平均厚度。

（7)轧件轧前、后宽度Ｂ、b。

(8）平均宽度。

(９)压下量2、改善咬入条件得途径。

答:由α≦β应使α↓,β↑1、减小α方法：由α＝ａrccos(1—△ｈ／D) 1）减小压下量. 2)增大D. 生产中常用方法:3)采用开始小压下或采用带有楔形端得钢坯进行轧制得方法2、提高β得方法：轧制中摩擦系数主要与轧辊与轧件得表面状态、轧制时轧件对轧辊得变形抗力以及轧辊线速度得大小有关１)改变表面状态，如清除氧化皮。

2)合理调节轧制速度,随轧制速度提高摩擦系数降低,采取低速咬入。

３)改变润滑情况等。

3、宽展得组成及分类。

答：组成:滑动宽展△B1、翻平宽展△B2、鼓形宽展△B3 分类:自由宽展、限制宽展、强制宽展４、前后滑区、中性角得定义。

答:(１)前滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相反，在变形区出口处，金属速度大于轧辊圆周速度，相对轧辊向前运动.(２）后滑区:摩擦力方向与带钢运行方向相同,在变形区入口处，金属速度小于轧辊圆周速度，相对轧辊向后运动.（3)中性角:前滑区与后滑区得分界面对应得圆心角叫中性角,金属速度与轧辊圆周速度相等，相对轧辊没有运动。

5、确定平均单位压力得方法，说明。

答：（１)理论计算法：它就是建立在理论分析基础上,用计算公式确定单位压力.通常，都要首先确定变形区内单位压力分布形式及大小,然后再计算平均单位压力.（2)实测法:即在轧钢机上放置专门设计得压力传感器，将压力信号转换成电信号,通过放大或直接送往测量仪表将其记录下来，获得实测得轧制压力资料.用实测得轧制压力除以接触面积,便求出平均单位压力。

轧制理论与工艺试卷4（东北大学网络学院）一、判断题（说明：对画“▼错画“X”）（每小题2分，共16分）1、只要轧制压力超过板形良好条件所要求的轧制压力，就会出现边浪。

（）2、轧件的变形抗力愈高，其塑性愈差。

（）3、轧件与轧辑接触弧的水平投影长度叫接触弧长。

（）4、在辐速及延伸系数一定条件下，只要轧件入口速度增大，其前滑必然增加。

（）5、轧辐直径增大，其总轧制压力不一定增加。

（）6、斜轧穿孔时加大送进角、降低轧辐转速可以提高斜轧的轴向滑动系数。

（）7、万能轧机轧制H型钢时，H型钢的腰部在万能孔型中处于全后滑状态。

（）8、型材轧制时的压下不均匀与平辑轧方件相比，将会减少宽展。

（）二、分析与计算（共30分）1、板带材厚度控制的方法有哪些？，试做简要分析。

（5分）2、什么叫板形？试简述各种因素对板形的影响。

（5分）3、写出并证明前馈式AGC的数学模型，分析其控制厚度的基本思想。

（7分）4、平板轧制中性角Y=1°,轧一直径Dz=120mm,出口厚度h=0.8mm,求：中性面高度？（5分）5、①90/①200X250四辐轧机，若来料厚度2.0mm,经一道次轧成1.5mm,B=IOOmm,若平均变形抗力。

产350Mpa,不考虑轧车昆弹性压扁的stone公式为：n,σ=—....... -,其中X=H,X h 前、后张力分别为70MPa和80MPa,摩擦系数取0.06,计算总轧制压力（8分）。

三、简要回答如下问题（共16分）1、型钢轧机如何按机架排列方式进行分类？（6分）2、利用二辑孔型轧制H型钢存在哪些困难？（6分）3、什么是切分轧制？（4分）四、回答下列问题（共30分）1、目前有哪几种管材冷加工方法？（4分）2、管材纵轧时的变形参数是以哪三个方向为准的？为何不与型材纵轧时确定变形参数的方向完全一致？（6分）3、斜轧穿孔轧辑由哪几部分组成？各部分有何作用？（6分）4、什么叫做二辑斜轧穿孔时的“临界径缩率”（£力?试阐明应从哪些方面采取措施，来提高它的极限值？（6分）5、张力减径机有何作用？在什么条件下使用张力减径机在经济上是合理的？（8分）参考答案一、判断题1、F；2、F；3、T；4、T；5、F；6、T；7、T；8、F二、分析与计算1、板带材厚度控制的方法有：（1）调整压下法；调压下是厚度控制最主要的方式，常用于消除由于影响轧制压力的因素所造成的厚度差。

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。

材料加工工程硕士研究生选修课《板带轧制理论与工艺》4 板凸度和板平直度理论主讲人:邸洪双热轧卷板的主要质量问题性能：强度，塑性，冲击韧性表面：氧化铁皮，麻点，划伤，挂腊,夹杂,边裂,翘皮尺寸精度：厚度，宽度板形 (平直度,凸度,边部减薄,局部高点)板形对用户产品质量的影响由于带钢板形质量问题对用户使用及最终产品质量带来不利影响。

如汽车制造、工程机械设备、集装箱和冷轧生产等汽车梁成型后腿部距离回弹不一致，热轧卷板表面局部高点造成冷轧卷板成品表面产生粘结浪形导致下工序衬板、加强板组装困难集装箱板浪形影响集装箱整体焊接质量和外观工程机械钢卷板瓢曲造成吊车吊臂无法焊接4.1 板形和板凸度的概念板形(shape ) （平直度） 直观来说：指板材的翘曲程度Flatness, Buckle, Cambershape实 质：板带材内部残余应力的分布只要板带内部存在有残余的内应力，就称为板形不良。

如果这个应力虽然存在，但不足以引起板带翘曲，则称为“潜在”的板形不良；如果这个应力足够大，以致于引起板带翘曲，则称为“表观”的板形不良。

板形缺陷的产生 残余应力板形不良“潜在”的板形不良 “表观”的板形不良带钢实际平直度照片平直中浪边浪板形缺陷的分类板带中残余应力分布的规律不同，其所引起的板带翘曲形式也不同。

所以，可以根据内应力的分布规律和板带的翘曲情况，将板形缺陷分成不同的类型。

()22121p cr cr p E h k B πσν⎛⎫= ⎪+⎝⎭cr σ板带产生翘曲的临界应力cr k 临界应力系数p E 板带的弹性模量 p ν板带的泊松比 h 板带的厚度 B 板带的宽度（4-1） 式中： 板带翘曲的力学条件根据弹性力学的研究结果，板带发生翘曲的力学条件可表达为：研究结果表明，对于冷轧宽带钢，产生边浪时，k cr ≈12.6,产生中浪时，k cr ≈17.0。

对于热轧宽带钢，边浪时k cr ≈14，中浪时k cr ≈20良好板形的几何条件如右图所示，横坐标表示各点的横向位置，即横向各点距板带中心的距离，纵坐标分别为入口和出口轧件半厚，入口断面形状函数为H(x)，出口断面形状函数为h(x)。

《轧制理论与工艺》期末考试试题库一、名字解释1.轧制过程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。

2.咬入角轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。

3.轧制变形区轧件承受轧辊作用而发生变形的部分，即实际变形区。

4.接触弧长度轧件与轧辊相接触的圆弧的水平投影长度，也叫咬入弧长度、变形区长度。

5.轧辊弹性压扁轧辊的弹性压缩变形称为轧辊的弹性压扁。

6.稳定轧制条件从轧件前端与轧辊轴心连线间的夹角δ=0开始，合力作用点的位置固定，合力作用点的中心角φ达到最小值，不再发生变化。

7.极限咬入条件Tx=Nx，处于平衡状态，此时α=β，是自然咬入的极限，称为极限咬入条件。

8.自然咬入条件Tx>Nx，可以实现自然咬入，此时α<β，称为自然咬入条件。

9.自由宽展坯料在轧制过程中，被压下的金属体积其金属质点在横向移动时，具有沿垂直于轧制方向朝两侧自由移动的可能性，此时金属流动除受接触摩擦的影响外，不受其他任何的阻碍和限制，如孔型侧壁、立辊等，结果明确地表现出轧件宽度上线尺寸的增加，这种情况称为自由宽展。

10.强迫宽展坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，且受有强烈的推动作用，使轧件宽度产生附加的增长，此时产生的宽展称为强迫宽展。

11.限制宽展坯料在轧制过程中，金属质点横向移动时，除受接触摩擦的影响外，还承受孔型侧壁的限制作用，因而破坏了自由流动条件，此时产生的宽展称为限制宽展。

12.前滑现象在轧制过程中，轧件出口速度v h大于轧辊在该处的线速度v，即v h>v的现象称为前滑现象。

13.前滑值：轧件出口速度v h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。

14.最小可轧厚度在同一轧机上轧制板带时，随着轧件变薄，变形抗力在增大，使压下越来越困难。

当厚度薄到某一限度时，不管如何加大压力和反复轧制多少次，也不可能使轧件变薄，这一极限厚度称为最小可轧厚度。

一、（35分，每题5分）简答题。

1、平板轧制时实现自然咬入的条件是什么？生产中可采取那些措施改善咬入。

实现自然咬入的条件是：摩擦角β大于咬入角α，即：β≥α（1分）改善咬入条件的途径：由咬入条件β≥α可知，凡是能提高β角或降低α角的一切因素都有利于咬入。

降低α角的途径是增加轧辊直径或减小压下量，实际生产中常见的方法有：轧制钢锭时小头咬入；强迫咬入，即用外力将轧件强制推入轧辊中。

（2分）提高β角常用的方法有：提高轧辊的表面粗糙度，如在辊面上刻痕和堆焊、在热轧型钢时表面撒增加摩擦系数的物质等；清除钢坯表面的炉生氧化铁皮；降低咬入时的轧辊转速。

（2分）2、平板轧制时的宽展由哪些部分组成，影响因素有哪些。

宽展由滑动宽展、翻平宽展和鼓形宽展组成。

（1分）影响因素有：（4分）相对压下量：相对压下量越大，宽展越大；轧制道次：总压下量一定时，轧制道次越多，宽展越小；轧辊直径：轧辊直径越大，宽展越大；摩擦系数：摩擦系数增加，宽展增加；轧件宽度：轧件宽度增加，相对宽展减小。

3、异步轧制的优点、实现方法以及变形区的特点。

异步轧制的优点：轧制压力低、轧薄能力强、轧制精度高，适宜轧制难变形金属及极薄带材；（3分）实现方法：其一是两工作辊直径相同，转速不同，其二是两工作辊转速相同，辊径不同；（1分）变形区特点：存在“搓轧区”。

（1分）4、线材控制冷却的类型和基本原理。

两个类型：珠光体型控制冷却和马氏体型控制冷却。

（1分）马氏体型控制冷却：线材轧后以很短的时间进行强烈冷却，使线材表面温度急剧降至马氏体开始转变温度以下，使钢的表面层产生马氏体，在线材出冷却段以后，利用中心部分残留的热量以及由相变释放出来的热量使线材表面层的温度上升，达到一个平衡温度，使表面马氏体回火。

最终得到中心为索氏体，表面为回火马氏体的组织。

（2分）珠光体型控制冷却：为了获得有利于拉拔的索氏体组织，线材轧后应由奥氏体化温度急冷至索氏体相变温度下进行等温转变。

《轧制理论与⼯艺》习题集《轧制理论与⼯艺》习题集绪论⼀.概念题1)轧制2)轧制分类3)平辊轧制4)型辊轧制5)纵轧6)横轧7)斜轧⼆.填空题三.问答题1)轧制有哪些分类⽅法，如何分类?2)轧制在国民经济中的作⽤如何?3)现代轧制⼯艺技术的特点和发展趋势如何?四.计算题第⼀篇轧制理论第1章轧制过程基本概念⼀.概念题1)轧制过程2)简单轧制过程3)轧制变形区(07成型正考)4)⼏何变形区5)咬⼊⾓6)接触弧长度(09成型正考)7)变形区长度8)轧辊弹性压扁(08成型正考)9)轧件弹性压扁10)绝对变形量11)相对变形量12)变形系数13)均匀变形理论14)刚端理论15)不均匀变形理论16)变形区形状系数⼆.填空题三.问答题1)简述不均匀变性理论的主要内容。

2)简述沿轧件断⾯⾼度⽅向上速度的分布特点。

3)简述沿轧件断⾯⾼度⽅向上变形的分布特点。

4)简述变形区形状系数对轧件断⾯⾼度⽅向上速度与变形的影响。

5)简述沿轧件宽度⽅向上的⾦属的流动规律。

四.计算题1)咬⼊⾓计算2)接触弧长度计算3)在?650mm轧机上轧制钢坯尺⼨为100mm×100mm×200mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.0m/s时，试求：(12分) (07成型正考) (08成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺⼨(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。

4)在?750mm轧机上轧制钢坯尺⼨为120mm×120mm×250mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.5m/s时，试求：(12分) (09成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺⼨(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。

第2章实现轧制过程的条件⼀.概念题1)咬⼊2)⾃然咬⼊3)⾃然咬⼊条件(07成型正考)4)极限咬⼊条件(09成型正考)5)稳定轧制6)合⼒作⽤点系数7)稳定轧制条件(08成型正考)8)极限稳定轧制条件⼆.填空题三.问答题1)简述改善咬⼊条件的途径。

铜板带冷轧机的轧制原理及参数控制铜板带冷轧机是一种重要的金属加工设备，广泛应用于冶金、机械、建筑等行业。

它通过冷轧的方式将铜板带加工成所需厚度和尺寸的产品。

本文将深入探讨铜板带冷轧机的轧制原理及参数控制，以帮助读者更好地理解这个主题。

一、铜板带冷轧机的轧制原理铜板带冷轧机的轧制原理是基于金属塑性变形的规律。

在冷轧过程中，铜板带经过多次通过轧制辊的压力作用，使其产生塑性变形，从而实现厚度和尺寸的调整。

其具体步骤如下：1. 进料与切割：将铜板带送入冷轧机，切割成适当的长度以便进行下一步工序。

2. 初轧：将切割好的铜板带经过初轧辊的压力作用，使其产生初步的变形。

初轧可以消除材料的内应力，提高材料的塑性，为后续的轧制做好准备。

3. 中轧：经过初轧后，铜板带再经过中轧辊的压力作用，进一步实现厚度和尺寸的调整。

中轧一般采用多个辊道串联，逐步减小辊道间隙，从而使铜板带的厚度得到更细致的控制。

4. 终轧：在中轧之后，铜板带进入终轧辊的作用区域。

终轧辊通常采用高速旋转，通过较大的轧制力对铜板带进行再次变形，使其达到所需的厚度和尺寸。

5. 出料：经过终轧后，铜板带被送出冷轧机，进入后续工序或成为最终产品。

二、参数控制对轧制效果的影响在铜板带冷轧过程中，参数控制对轧制效果起到至关重要的作用。

以下是几个常见的参数及其对轧制效果的影响：1. 辊道间隙：辊道间隙是指轧制辊之间的距离。

辊道间隙的大小直接影响到铜板带的厚度控制。

辊道间隙过大会导致轧制力不足，铜板带厚度无法准确控制；而辊道间隙过小则会造成过度压制，容易引起辊道磨损和变形。

辊道间隙的调整是铜板带冷轧中重要的参数控制之一。

2. 轧辊直径：轧辊直径的大小也会对轧制效果产生影响。

较大的轧辊直径可以提高轧制效率，但厚度控制相对较差；而较小的轧辊直径则有利于获得更好的厚度控制。

在实际应用中，需要根据具体需求来选择适当的轧辊直径。

3. 轧制速度：轧制速度是指铜板带在冷轧机中通过轧制辊的速度。