(轧制理论)轧制原理PPT

❖ 轧件端部在轧制中温度氧化铁皮对摩擦影响:端部温度温 降快,温度低使摩擦系数增大,其他部分温度较高摩擦系数小.
❖ 氧化铁皮在咬入时端部与轧辊冲击易脱落,露出金属表面使 摩擦系数增大,而其他部分摩擦系数较低.
二者作用的结果使 kx项数值较小
αy =kx*α=(1.5—1.7)α 实际生产中端部咬入出现打滑现象不能建立稳定轧制
Δh/2
式中 R ---- 轧辊半径。
h R RCos
2
h D(1 COS )
cos 1 h D
sin ＝1 h
2 2R
sin
22
h
R
上式在 100 150 适用
α
A B
D C
Δb/2
变形区任意断面高度hx
hx hx h D(1 co形的表示方法
❖ 变形程度的意义
矩形件变形前后的尺寸
1)轧制时绝对变形量（压下，延伸，宽展）表示
❖ 绝对压下量：Δh＝H－h ❖ 绝对延伸量：Δl＝l －L ❖ 绝对宽展量：Δb＝b －B
❖ 式中 h ，H —— 轧件轧后、轧前高度； l，L—— 轧件轧后、轧前长度；
b，B—— 轧件轧后、轧前宽度；
2 1
)
E1
E1
2
2q
1- E
2 2
2
西奇柯可公式
轧制过程的三阶段
一 咬入阶段
1 咬入阶段：轧件前端与轧辊接触的瞬间起到前 端达到变形区的出口断面（轧辊中心连线）称为咬入 阶段。
2 特点：
（1）轧件的前端在变形区有三个自由端（面），仅后 面有不参与变形的外端（或称刚端） （2）变形区的长度由零连续地增加到最大值。 （3）变形区内的合力作用点、力矩皆不断的变化。 （4）轧件对轧辊的压力由零值逐渐增加到该轧制条件 下的最大值。 （5）变形区内各断面的应力状态不断变化。
计算举例
❖ 解; 1) △h=D(1-cosα)=850(1-cos30°)=114 ❖ 则小头轧制后高 h=480-114=366
❖ 大头轧制后压下△h=550-366=184
❖ 又知热轧αy=(1.5-1.7)α=45 ° -51 ° ❖ △hmax=850(1-cosαY)=850(1-cos 51 °)
Δb/2
Δb/2
α
A B
D C
Δh/2
2)变形区参数
轧制几何变形区： 轧件承受轧辊作用发生变形 的部分
（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
h H h 2R(1 COS) D(1 COS)
Δb/2
α
A B
D C
Δh/2
①等径
由几何关系:
l
2
R2
R
h
2
2
得l
R
h
(
h
2
)
2
近似得l R h
② 不等径
△
l R 2
2
1 1
2
2
R1 h1 2 R1 h1 h1
l 1
D1h1
l R 2 2 22
R2h2
2
2
2R2h2h2
l 2
D2h2
l l 假定 12
因h1h2h
R1h1R2h2R2h R2h1
❖3）轧制过程中发生的基本现象
❖ 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。
送料
辊
支承
辊
工作 辊平 整
辊
图 1 星行轧机
h1
R2
R 2
R1
h
l l1 l2
2R2 R1 Δh R2 R1
△h2
③ 轧辊与轧件产生弹性压缩时接触弧长
'
l x1 x0 A2 D B1C A2D A2O2 (OB3 DB3 )2 R2 ( RDB3 )2 B1C CO 2 (OB3 B1B3 )2 R2 ( RB1B3 )2
A2D 2 RDB3
DB3
h 2
1
2
;
B1C 2RB1B2 BB1 2
l ' x1 x0 A2DB1C Rh 2 R（1 2）
l' Rh x02 x0
x0
2 R(1 2 ) ；
1
2q 1-
2 1
E1
;
x0
8 Rp
(
1-
2 1
E1
21-
2 2
E 2
)
l'
Rh
（8
Rp
1-
2 1
）2
8
Rp
1-
2 特点： （1）轧件的后端在变形区内有三个自由端（面）， 仅前面有刚端存在。 （2）变形区的长度由最大变到最小—零。 （3）变形区内的合力作用点、力矩皆不断地变化。 （4）轧件对轧辊的压力由最大变到零。 （5）变形区内断面的应力状态不断地变化。
2.4 实现轧制过程的条件
❖ 轧制过程是否能建立，决定于轧件能否被旋转的轧辊 咬入．因此，研究分析轧辊咬入轧件的条件，具有非 常重要的实际意义．
原因是氧化铁皮 温度变化所致.
2.4.4 孔型中轧制时的咬入条件
孔型咬入特点： 1）轧件与孔型顶部接触
与平辊轧巨型件相似 2）轧件先与孔型侧壁接触
增加了侧壁斜度的影响
N、T、N0力分别为轧辊孔型侧壁斜度作用给轧件正压力，轧辊作用给轧件的摩擦
力，轧辊作用给轧件的径向力；θ为孔型侧壁斜度夹角。
随着轧件填充孔型，实现咬入的条件仍然是
轧辊表面越粗糙，则摩擦系数越大，因而越有利 于轧件咬入。
5 轧件的形状对轧件咬入的影响。 轧件前端与轧辊接触面越大，轧件越容易咬入。
6 孔型形状对咬入的影响 型钢轧机的孔型有较小的孔型侧壁斜度时，
对轧件的咬入是有利的
二 改善咬入的措施
增大摩擦角β（即增大摩擦系数f）和减小咬入角a
1 提高摩擦系数的措施
（1）当压下量不变时，随着轧辊直径的增大，咬入角 将减小，这有利于咬入。 （2）如轧辊直径不变时，随着压下量的减小，咬入角 也减小，这有利于咬入。
2 作用在水平方向上的外力对咬入的影响
凡顺轧制方向的水平外力，一般都有利于咬入。
3 轧制速度的影响 降低轧制速度，则有利于轧件被咬入 4 轧辊表面状态的影响
❖ 则 tgβ≥tgα ❖ β≥α ❖ 轧制过程中的咬入条件为摩擦角大于咬入角, Β=α为临界条
件
咬入的几何意义
α
α
α
β
β
β
α＝β:临界 态
β＞α 咬入
β＜α不能咬入
当R方向向轧制方向倾斜,实现自然咬入;反之 不能咬入.
2.4.2 稳定轧制条件
❖ 在轧件被咬入后,轧辊给轧件压力P合力作用点与摩擦 力T已不作用于开始接触点处,而是向变形区出口方向 移动.
❖ 2.4.1 咬入条件
❖ 1) 咬入:依靠回转的轧辊与轧件之间的摩擦力,轧辊将轧 件拖入轧辊之间的现象.
2) 咬入条件的确定(分析金属刚被咬入时的受力)
α
p
αα
轧件受力分析
轧辊受力分析
受力分析
α
p
αα
轧件受力分析
轧辊受力分析
轧件受垂直合力: (使轧件受压变形)
F y T sin p cos (T Pf )
（7）合理调整轧制速度。
2 降低咬入角的基本措施
(1)增大轧辊直径 (2)强迫咬入，用外力将轧件顶入轧辊中 。
arcCos1 h D
(3)减小本道次的压下量可改善咬入条件。 如：减小来料厚度或使得本道次辊缝增大。
h一定D增加降, D一定h降降.
(4)减小孔型侧壁斜度
孔型中轧制时，孔型侧壁斜度夹 角θ值越小咬入越是有利。这是因 为θ值小，β值增加意味着Tx值大， 更容易把轧件拖入轧辊辊缝中。 适当减小θ角，同时要兼顾不使轧 件因孔型被过充满而出现“耳子” 缺陷。兼顾方法之一是采用“双 斜度孔型”。
H [D(1 cos ) D(1 cosx )] H D(cosx cos )
Δh、D和α三者之间的关系计算图
(2)接触弧长与变形区长
❖ 接触弧长s 轧件与轧辊相接触的圆弧根据几何关系，接触弧长s为： s＝Rα
❖ 变形区长度l 轧件与轧辊相接触的圆弧的水平投影长度
❖ 变形区长度的确定(与轧制条件有关可分为三种情况)
主要内容
❖ 2.1 轧制过程及分类 ❖2.2 变形的表示方法 ❖2.3 变形区主要参数 ❖2.4 实现轧制过程的条件
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 变形使金属具有一定尺寸、形状和性能的过程，称为 轧制过程。
❖ 2) 分类
❖ 轧制方式按轧件运动分：有纵轧、横轧、斜轧。 ❖ 根据金属状态分: 热轧 冷轧. ❖ 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
ln l L
1 2 3 0
3)轧制时变形系数表示
❖ 压下系数 ❖ 宽展系数 ❖ 延伸系数
η H h
β b B
μ l L
1 1 ln 1 ln ln 0
2.3 变形区主要参数
1）简单轧制过程
α
A B
D C
Δh/2
简单轧制过程特点： （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）轧辊为刚性且对称 （5）无外力或推力 （6）轧件性质均匀