1轧制工艺学第一章XXXX
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轧制原理与工艺
引起变形及应力不均匀分布的原因主要有：接触面上的外摩擦、变形 区的几何因素、沿宽度上压缩程度的不均匀、变形物体的外端、变形 体内温度的不均匀分布以及变形金属性质的不均匀等等。这些因素的 单独作用或者共同影响，可使不均匀变形表现得很明显。
圆柱体镦粗时摩擦力对变形及应力分布的影响
高件镦粗时不同应力状态分区示意图
(b)
3. 2 宽展的分布及宽展组成
决定宽展沿轧件高度分布不均匀的主要因素是比值 l / h 。
(a)
(b)
(c)
轧后轧件侧边形状 a．双鼓形；b．单鼓形；c．平直形
b0
b1 b0 b1
宽展一般由以下几个部分组成： 滑动宽展Δb1、翻平宽展Δb2和鼓 形宽展Δb3 。
h0
h1
滑动宽展是变形金属在与轧辊的接触 b 面上，由于产生相对滑动使轧件宽展增 b b b 加的量； 宽展沿轧件横断面分布 翻平宽展是由于接触摩擦阻力的作用， 使轧件侧面的金属在变形过程中翻转到 计算宽展时，轧件轧后宽度应采 接触表面上，使轧件的宽度增加量； 用平均宽度，平均宽度可采用与轧 鼓形宽展是轧件侧面变成鼓形而造成 后轧件横断面等面积同厚度矩形的
侧压效率为
bs / 2
d eff b bf 100% 0 100% de b0 be
be
bb / 2
bf
侧压后平轧宽展的组成
3. 6 孔型轧制时宽展的计算
常用平均高度法来确定孔型轧制时的宽展：将孔型内轧制 条件简化成平板轧制，即用同面积，同宽度的矩形代替曲 线边的轧件，计算出轧制前后轧件的平均高度、平均压下 量和轧辊工作直径后，代入任意自由宽展公式计算，并认 为此宽展就是孔型中的宽展。
（2）限制宽展
圆柱体镦粗时摩擦力对变形及应力分布的影响
高件镦粗时不同应力状态分区示意图
(b)
3. 2 宽展的分布及宽展组成
决定宽展沿轧件高度分布不均匀的主要因素是比值 l / h 。
(a)
(b)
(c)
轧后轧件侧边形状 a．双鼓形；b．单鼓形；c．平直形
b0
b1 b0 b1
宽展一般由以下几个部分组成： 滑动宽展Δb1、翻平宽展Δb2和鼓 形宽展Δb3 。
h0
h1
滑动宽展是变形金属在与轧辊的接触 b 面上，由于产生相对滑动使轧件宽展增 b b b 加的量； 宽展沿轧件横断面分布 翻平宽展是由于接触摩擦阻力的作用， 使轧件侧面的金属在变形过程中翻转到 计算宽展时，轧件轧后宽度应采 接触表面上，使轧件的宽度增加量； 用平均宽度，平均宽度可采用与轧 鼓形宽展是轧件侧面变成鼓形而造成 后轧件横断面等面积同厚度矩形的
侧压效率为
bs / 2
d eff b bf 100% 0 100% de b0 be
be
bb / 2
bf
侧压后平轧宽展的组成
3. 6 孔型轧制时宽展的计算
常用平均高度法来确定孔型轧制时的宽展：将孔型内轧制 条件简化成平板轧制，即用同面积，同宽度的矩形代替曲 线边的轧件，计算出轧制前后轧件的平均高度、平均压下 量和轧辊工作直径后，代入任意自由宽展公式计算，并认 为此宽展就是孔型中的宽展。
（2）限制宽展
轧制理论)轧制原理PPT
数值模拟软件
开发专门的数值模拟软件，如MSC.Marc、ABAQUS等，可实现轧制过程的可视化模拟， 提高模拟的准确性和效率。
模拟结果验证
通过与实际轧制实验数据的对比，验证计算机模拟结果的准确性和可靠性，为实际生产 提供指导。
人工智能技术在轧制理论中的应用
神经网络模型
应用神经网络模型对轧制过程进行建模和预测，可以实现轧制参数 的优化和自适应控制，提高产品质量和生产效率。
制压力和力矩。
05 轧制过程中的温度场和应力场分析
CHAPTER
温度场分析的基本原理和方法
热传导方程
描述物体内部温度分布随时间变 化的偏微分方程，是温度场分析 的基础。
初始条件和边界条
件
确定热传导方程的解，初始条件 为物体初始时刻的温度分布，边 界条件为物体表面与周围环境之 间的热交换情况。
有限差分法
02 轧制变形基本原理
CHAPTER
轧制变形的基本概念
轧制变形
指金属坯料在两个旋转轧辊的缝 隙中受到压缩，产生塑性变形， 获得所需断面形状和尺寸的加工
方法。
轧制产品
通过轧制变形得到的产品，如板材、 带材、线材、棒材等。
轧制方向
金属在轧辊作用下变形的方向，通 常与轧辊轴线平行。
轧制变形的力学基础
利用塑性变形区的滑移线 场，通过数学解析计算轧 制压力。
上限法
基于塑性变形理论的上限 定理，通过构建速度场计 算轧制压力的上限值。
轧制力矩的计算方法
能量法
根据轧制过程中的能量守恒原理，通过计算变形 功来计算轧制力矩。
解析法
基于弹性力学和塑性力学理论，通过数学解析计 算轧制力矩。
有限元法
利用有限元分析软件，对轧制过程进行数值模拟， 从而计算轧制力矩。
开发专门的数值模拟软件，如MSC.Marc、ABAQUS等，可实现轧制过程的可视化模拟， 提高模拟的准确性和效率。
模拟结果验证
通过与实际轧制实验数据的对比，验证计算机模拟结果的准确性和可靠性，为实际生产 提供指导。
人工智能技术在轧制理论中的应用
神经网络模型
应用神经网络模型对轧制过程进行建模和预测，可以实现轧制参数 的优化和自适应控制，提高产品质量和生产效率。
制压力和力矩。
05 轧制过程中的温度场和应力场分析
CHAPTER
温度场分析的基本原理和方法
热传导方程
描述物体内部温度分布随时间变 化的偏微分方程，是温度场分析 的基础。
初始条件和边界条
件
确定热传导方程的解，初始条件 为物体初始时刻的温度分布，边 界条件为物体表面与周围环境之 间的热交换情况。
有限差分法
02 轧制变形基本原理
CHAPTER
轧制变形的基本概念
轧制变形
指金属坯料在两个旋转轧辊的缝 隙中受到压缩，产生塑性变形， 获得所需断面形状和尺寸的加工
方法。
轧制产品
通过轧制变形得到的产品，如板材、 带材、线材、棒材等。
轧制方向
金属在轧辊作用下变形的方向，通 常与轧辊轴线平行。
轧制变形的力学基础
利用塑性变形区的滑移线 场，通过数学解析计算轧 制压力。
上限法
基于塑性变形理论的上限 定理，通过构建速度场计 算轧制压力的上限值。
轧制力矩的计算方法
能量法
根据轧制过程中的能量守恒原理，通过计算变形 功来计算轧制力矩。
解析法
基于弹性力学和塑性力学理论，通过数学解析计 算轧制力矩。
有限元法
利用有限元分析软件，对轧制过程进行数值模拟， 从而计算轧制力矩。
轧制过程基本概念
金属塑性成形工艺
1
第一章 绪 论
1）材料加工的地位和作用
材料的四基本要素 2
2）金属塑性加工的分类
金属塑性加工是使金属在外力（通常是压力）作 用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组 织、性能制品的一种基本的金属加工技术。 基本塑性加工方法有轧制、锻造、挤压、拉拔、 拉深、弯曲、剪切等几类 。
3
3）金属塑性加工的主要方法
轧制 轧制
4
自由锻
自由锻，一般是在锻锤或 水压机上，利用简单的工 具将铸锭或棒材锻成所需
要的形状和尺寸。
锻压
在模锻锤、模锻水压 机或模锻压力机上利 用专用的模具来使金
属成形
5
挤压
有色金属型材、 管材的主要生产
方法
6
广泛用于电线 、电缆、金属 网线和各种管
材生产上
拉拔
所示。当轧件完全充满辊缝时，δ＝0，开始稳定轧制阶段。
轧件充填辊缝过程中作用力条件的变化图解
25
2.2.1分析稳定轧制过程的轧件受力 简化处理：设合力作用在接触弧的中点
合力作用点的中心角Φ随着轧件逐渐填充辊缝，合力作用点内移， 由Φ＝α开始逐渐减小。当轧件充填辊缝，即过渡到稳定轧制阶段， 合力作用点位置固定下来，所对应的中心角Φ也不再发生变化，并为 最小值。 即 Φ＝α/Kx， Kx－合力作用点系数
达到稳定轧制阶段时Φ＝ay/2
所以 βy>ay/2
27
假设由咬入阶段过渡到稳定轧制阶段的摩擦 系数不变且其他条件都相同，则稳定阶段的 允许咬入角比咬入阶段的咬入角近似认为大2 倍。
稳定轧制条件： βy≥ay/2
28
2.3 咬入阶段与稳定轧制阶段咬入条件的比较
极限咬入条件 a＝β
1
第一章 绪 论
1）材料加工的地位和作用
材料的四基本要素 2
2）金属塑性加工的分类
金属塑性加工是使金属在外力（通常是压力）作 用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组 织、性能制品的一种基本的金属加工技术。 基本塑性加工方法有轧制、锻造、挤压、拉拔、 拉深、弯曲、剪切等几类 。
3
3）金属塑性加工的主要方法
轧制 轧制
4
自由锻
自由锻，一般是在锻锤或 水压机上，利用简单的工 具将铸锭或棒材锻成所需
要的形状和尺寸。
锻压
在模锻锤、模锻水压 机或模锻压力机上利 用专用的模具来使金
属成形
5
挤压
有色金属型材、 管材的主要生产
方法
6
广泛用于电线 、电缆、金属 网线和各种管
材生产上
拉拔
所示。当轧件完全充满辊缝时，δ＝0，开始稳定轧制阶段。
轧件充填辊缝过程中作用力条件的变化图解
25
2.2.1分析稳定轧制过程的轧件受力 简化处理：设合力作用在接触弧的中点
合力作用点的中心角Φ随着轧件逐渐填充辊缝，合力作用点内移， 由Φ＝α开始逐渐减小。当轧件充填辊缝，即过渡到稳定轧制阶段， 合力作用点位置固定下来，所对应的中心角Φ也不再发生变化，并为 最小值。 即 Φ＝α/Kx， Kx－合力作用点系数
达到稳定轧制阶段时Φ＝ay/2
所以 βy>ay/2
27
假设由咬入阶段过渡到稳定轧制阶段的摩擦 系数不变且其他条件都相同，则稳定阶段的 允许咬入角比咬入阶段的咬入角近似认为大2 倍。
稳定轧制条件： βy≥ay/2
28
2.3 咬入阶段与稳定轧制阶段咬入条件的比较
极限咬入条件 a＝β
金属轧制工艺学1轧制过程基本参数
F 0123
nF n
} F0
Fn
123
n
总延伸系数
F0 Fn
2021/8/6
123 n
12
压下率
在轧板时，一般宽展很小，可以忽略不 计。常用压下系数来表示变形程度，而 且一般采用相对变形或压下率来表示。
1H 0 H 0h 1 2 h 1h 1 h 2
积累压下率为
H0 hn H0
2
2
这说明随着轧件头部充填辊缝，水平方
向摩擦力Tx除克服推出力Px外，还出现 剩余。我们把用于克服推出力外还剩余
的摩擦力的水平分量Rx称为剩余摩擦力。
2021/8/6
42
剩余摩擦力分析
轧件在充满辊缝的过程中，有剩余摩擦 力产生，并逐渐增大，因此，只要轧件 一经咬入，轧件继续充满辊缝就变得更 容易。
——轧制前后的断面积
h、R ——平均压下量和轧辊平均工作半径
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20
变形速度
拉拔
ln l L
vx
ln l
t lL lL L
vx
v x ——平均拉拔速度，通常 v x v x 。
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21
轧制变形区主要参数
咬入角
➢定 义 ： 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。
2021/8/6
H h R
S. Ekelund 公式
18
变形速度
轧制箔材时，由于压下量小，因此，H 和 h 较为接近。
2v H h
R
H h
S. Ekelund 公式
v h R
H
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《轧制工艺基础》课件
轧制生产工艺过程及其制定
2金属与合金的加工特性 2.4摩擦系数 合金钢>碳钢;Cr、Al、Si使氧化皮变粘，摩擦系数增加 2.5相图状态 影响到组织结构。无相变钢不能淬火强化，加热时易过热。 2.6淬硬性 裂纹敏感性。 2.7对某些缺陷的敏感性 碳钢比合金钢更易过热，高碳钢易脱碳。合金元素含量在8％左右的 钢易出现白点。
精确成型：孔型设计（辊型设计，压下规程设计），轧机调 整，变形温度、速度规程轧辊磨损，自动控制水平等。
改善组织：变形温度、变形速度、变形程度。
轧制生产工艺过程及其制定
3.3.1变形程度与应力状态对组织性能的影响 变形程度大对组织性能有利，因为： （1）变形程度大、压应力状态强有利于破碎铸造组织。 （2）改善机械性能，需要一定的压缩比。 （3）总变形程度一定时，道次变形量分配也对产品质量有影响。
轧制生产钢 材生产效率 高、质量好、 金属消耗少、 成本低、适 合大批量生 产。
轧材的种类及其生产工艺流程
2 轧材生产系统及生产工艺流程 2.1钢材生产系统 模铸:完全镇静钢、半镇静钢、加盖钢锭、沸腾钢 连铸:用连铸机生产，效率高，简化工艺，节省金属 (1)板带钢生产系统 广泛采用连续轧制的方法,年产在300~600万,特厚板仍采用模铸。 (2)型钢生产系统 一般规模不大，年产在30～100万吨（大、中、小型）。 (3)混合生产系统 同时生产板带、型钢或钢管，满足多品种生产的需要。 (4)合金钢生产系统 以生产合金钢为主，生产工艺特殊，产量不大，品种繁多。
轧制生产工艺过程及其制定
3.4 钢材的轧后冷却与精整 不同的冷却速度，可以获得不同的组织，因而可以获得不同 的性能。 冷却过程中可能出现的缺陷：冷却裂纹、白点。 冷却方式：水冷、空冷、堆冷、缓冷 精整：切断、矫直等
轧制原理第一章第一讲
2) 充满变形区阶段 轧件被咬入后，随着轧辊的转动，轧件前端AB由入口断面向 出口断面运动，直至充满变形区，此阶段称为”充满变形区 阶段”，见图1(b)。
3) 稳定轧制阶段 轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，
。 故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)
a
(a)
(b)
(c)
图1 轧制过程三阶段示意
F0 1F1，F1 2 F2，F2 3 F3 ，Fn1 n Fn
而
n
F0 Fn 12 3 n
i
n p
i 1
有
p n
③ 压下率之间的关系
这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定
义，积累压下率为 道次压下率为
h0 hn h0
1
h0 h0
h1
2
h1 h2 h1
n
1.1.2 变形区基本参数计算
1. 压下,宽展及延伸变形
设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及 （断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形 参数可列为下表1-1
表1-1 各种变形参数的表示
压下
绝对变形 相对变形 变形系数 对数变形系数
h H h e1 h H H h
lnH h
2. 各参数之间的关系 ① 变形系数之间的关系：
根据体积不变条件，有 H B L h b l 1
h b l 1, 1 1, 也即 ln 1 ln ln 0
H BL
可见变形系数之间满足体积不变条件。
② 延伸系数之间的关系 这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者 之间的关系。根据定义，有
宽展 b b B e2 b B b B
lnb B
延伸 l l L e3 l L l L
3) 稳定轧制阶段 轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，
。 故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)
a
(a)
(b)
(c)
图1 轧制过程三阶段示意
F0 1F1，F1 2 F2，F2 3 F3 ，Fn1 n Fn
而
n
F0 Fn 12 3 n
i
n p
i 1
有
p n
③ 压下率之间的关系
这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定
义，积累压下率为 道次压下率为
h0 hn h0
1
h0 h0
h1
2
h1 h2 h1
n
1.1.2 变形区基本参数计算
1. 压下,宽展及延伸变形
设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及 （断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形 参数可列为下表1-1
表1-1 各种变形参数的表示
压下
绝对变形 相对变形 变形系数 对数变形系数
h H h e1 h H H h
lnH h
2. 各参数之间的关系 ① 变形系数之间的关系：
根据体积不变条件，有 H B L h b l 1
h b l 1, 1 1, 也即 ln 1 ln ln 0
H BL
可见变形系数之间满足体积不变条件。
② 延伸系数之间的关系 这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者 之间的关系。根据定义，有
宽展 b b B e2 b B b B
lnb B
延伸 l l L e3 l L l L
(金属轧制工艺学)1轧制工艺基础
2020/7/22
24
型钢生产系统
型钢生产系统的规模往往并不很大。就 其本身规模而言又可分为大型、中型和 小型三种生产系统。
➢一般年产100万t以上的可称为大型的系统； ➢年产30万t~100万t的为中型的系统； ➢年产30万t以下的可称为小型的系统。
2020/7/22
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混合生产系统
在一个钢铁企业中可同时生产板带钢、 型钢或钢管时，称为混合系统。
现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、 自动化的方向发展，生产规模日益增大。
近年来大型化的趋向已日见消退，而投资省、 收效快、生产灵活且经济效益好的中、小型钢 厂在很多国家中却有了较快的发展。
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碳素钢的生产工艺流程
碳素钢生产工艺流程一般可分4个基本类型：
➢(1)采用连铸坯的工艺过程
➢按用途来分：
常用型钢（方钢、圆钢、扁钢、角钢、槽钢、 工字钢等）和专用型钢（钢轨、钢桩、球扁钢、 窗框钢等）。
➢按其断面形状：
简单断面型钢和复杂或异型断面型钢。
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轧材种类
型线材
➢按生产方法：
轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢。
➢用纵轧、横旋轧或楔横轧等特殊轧制方法 生产的各种周期断面或特殊断面钢材，又 分为：
28
碳素钢的生产工艺流程
➢ (3)采用铸锭的中型生产系统的工艺过程
其特点是：一般有Ø650~Ø900二辊或三辊开坯机，通常 采用冷锭作业及二次(或一次)加热轧制方式，这种工艺 流程不仅用来生产碳素钢材，也常用以生产合金钢材。
➢ (4)采用铸锭的小型生产系统的工艺过程
其特点是：通常在中、小型轧机上用冷的小钢锭经一次 加热轧制成材。所有采用铸锭的生产工艺都是落后的， 已经或将要遭到淘汰。
轧制理论与工艺(第一节)
l x1 x 0 R R DB3
' 2
2
R R B1B3
2
2
2 RDB3 2 RB1B3
h 2R 1 2 2 R 1 2 Rh 2 R 1 2 2 R 1 2 2 Rh x0 2 x 0 1 12 1 2 2 x 0 2 R 1 2 8R p E E 1 2 1 12 1 22 1 2q 2 2q E1 E2 q 2 x0 p
咬入角 接触弧长度
1.1.1.1 咬入角(α)
咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。
压下量与轧辊直径及咬入角之间存在如下的关系：
h 2 R R cos D 1 cos cos 1 h 1 h sin D 2 2 R
0 sin
h R
2
2
1.1.1.1 咬入角(α)
Δh，D和α三者关系计算图：
已知Δh，D和α三个参数中的任意两个，便可用计算 图很快地求出第三个参数。
1.1.1.1 咬入角(α)
变形区内任一断面高度hx求法：
hx hx h D 1 cos x h Or hx H h hx H D 1 cos D 1 cos x H D cos x cos
1.1.1.2 接触弧长度(l)
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。 接触弧长度随轧制条件不同而异：
两轧辊直径相等时； 两轧辊直径不等时； 轧辊和轧件产生弹性压缩时。
' 2
2
R R B1B3
2
2
2 RDB3 2 RB1B3
h 2R 1 2 2 R 1 2 Rh 2 R 1 2 2 R 1 2 2 Rh x0 2 x 0 1 12 1 2 2 x 0 2 R 1 2 8R p E E 1 2 1 12 1 22 1 2q 2 2q E1 E2 q 2 x0 p
咬入角 接触弧长度
1.1.1.1 咬入角(α)
咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。
压下量与轧辊直径及咬入角之间存在如下的关系：
h 2 R R cos D 1 cos cos 1 h 1 h sin D 2 2 R
0 sin
h R
2
2
1.1.1.1 咬入角(α)
Δh，D和α三者关系计算图：
已知Δh，D和α三个参数中的任意两个，便可用计算 图很快地求出第三个参数。
1.1.1.1 咬入角(α)
变形区内任一断面高度hx求法：
hx hx h D 1 cos x h Or hx H h hx H D 1 cos D 1 cos x H D cos x cos
1.1.1.2 接触弧长度(l)
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。 接触弧长度随轧制条件不同而异：
两轧辊直径相等时； 两轧辊直径不等时； 轧辊和轧件产生弹性压缩时。
轧制理论基础
第一章轧制理论基础第一节轧制的基本概念1、轧制金属通过两个旋转方向相反的轧辊时，在轧辊压力作用下，使金属生产塑性变形。
从而改变其断面的形状和尺寸，这种工艺过程称为轧制，被轧制的金属称为轧件。
轧制按轧制时的温度不同，分为冷轧和热轧。
在金属再结晶温度以下进行轧制叫冷轧，在金属再结晶温度以上轧制叫热轧。
2、变形区以平辊轧制矩形轧件为例，轧辊直径为D，辊身长度为B，轧制前的轧件厚度为ho，轧制后的轧件厚度为h1，轧制前的轧件宽度为bo，轧制后的轧件宽度为b1，轧件的入口速度为v o ，轧件的出口速度为v1，如图2-1所示。
轧件开始与轧辊接触的平面AA’，称入口平面，轧件从轧辊离开的平面BB’，称出口平面。
入口平面AA’，出口平面BB’，轧辊与轧件的接触弧面AB和A’B’构成轧件在轧制时的变形区.轧件在变性区内发生塑性变形。
3、变形量轧件轧制前和轧制后的厚度之差称为绝对压下值，用△h表示△h =ho -h1：绝对压下量△h与轧前厚度的比值称为相对压下量，常用Y表示。
即：Y=△h/ho 相对压下量可用小数和百分数来表示。
轧件轧制后与轧制前的宽度之差称为绝对宽展量，用△b表示。
△b=b1-bo。
绝对压下量与绝对宽展量是经常使用的两个变形参数。
轧件轧制前的长度为1o ，轧制后的长度为11，轧制后与轧制前的轧件长度之差称为绝对延展量，用△1表示。
故有△1=11-1o。
轧前厚度与轧后厚度之比，称为压下系数，通常用η表示。
即η=ho /h1；轧后宽度与轧前宽度之比，称为侧压系数，通常用k 表示。
即 k=b 1/b 0； 轧后长度与轧前长度之比，称为延伸系数，通常用μ表示。
即μ=l 1/l 0。
4、咬入弧与咬入角轧辊与轧件接触部分的A ⌒B 和A ’⌒B ’弧称为咬入弧（又称接触弧）。
与咬入弧 A ⌒B 和A ’⌒B ’所对应的圆心角α称为咬入角。
由图2-1中的几何关系可知，△ABC ∽△EBA ，由此可得： AB 2=BE ⨯BC 式中 BE=2R BC=（h o -h 1）/2=△h/2所以咬入弧所对的弦长AB=hR ∆。
轧制理论与工艺..
Sh vh v v
E.芬克前滑公式：
Sh
Sh
D cos h 1 cos
h
S.艾克隆得前滑公式：
2 D
1 2 h
D.德雷斯登公式：
Sh
2
h
R
热轧轧延理论P61
轧制过程基本理论－加热理论
加热的过程既通过 燃料燃烧所释放出 来的热量传递给要 加热的工件。其中 热量传递的过程有 热传导、对流及热 辐射等。对于再加 热炉温度高于1100 度，主要是以辐射 传热为主。
0
0
2b
px：单位压力；
tx，tx’：后滑区和前滑区单位摩擦力；
b：轧件宽度； R：轧辊半径； Q0，Q1：作用在轧件上的后张力和前张力；
轧制过程基本理论－轧制过程的前滑与后滑
• 中性角γ的确定
为了计算简便，假设单位压力px沿接触弧均匀分布，且令tx＝fpx时（f 为摩 擦系数），上页的公式经积分可导出带前后张力的计算公式：
2
2f
轧制过程基本理论－轧制过程的前滑与后滑
• 前滑的计算公式
前滑公式的推导是以变形区各横断面秒流量体积不变的条件，即Fxvx＝常数 为出发点：v h v h
h
v v cos
h h D1 cos
vh h D 1 cos cos v h
轧制基本理论介绍（一）
武继权
2012.04.10
主
要
内
容
1. 轧制过程基本概念
2. 实现轧制过程的条件
3. 轧制过程的前滑与后滑
4. 轧制过程的宽展
5. 轧制压力
轧制过程基本理论－轧制过程基本概念
E.芬克前滑公式：
Sh
Sh
D cos h 1 cos
h
S.艾克隆得前滑公式：
2 D
1 2 h
D.德雷斯登公式：
Sh
2
h
R
热轧轧延理论P61
轧制过程基本理论－加热理论
加热的过程既通过 燃料燃烧所释放出 来的热量传递给要 加热的工件。其中 热量传递的过程有 热传导、对流及热 辐射等。对于再加 热炉温度高于1100 度，主要是以辐射 传热为主。
0
0
2b
px：单位压力；
tx，tx’：后滑区和前滑区单位摩擦力；
b：轧件宽度； R：轧辊半径； Q0，Q1：作用在轧件上的后张力和前张力；
轧制过程基本理论－轧制过程的前滑与后滑
• 中性角γ的确定
为了计算简便，假设单位压力px沿接触弧均匀分布，且令tx＝fpx时（f 为摩 擦系数），上页的公式经积分可导出带前后张力的计算公式：
2
2f
轧制过程基本理论－轧制过程的前滑与后滑
• 前滑的计算公式
前滑公式的推导是以变形区各横断面秒流量体积不变的条件，即Fxvx＝常数 为出发点：v h v h
h
v v cos
h h D1 cos
vh h D 1 cos cos v h
轧制基本理论介绍（一）
武继权
2012.04.10
主
要
内
容
1. 轧制过程基本概念
2. 实现轧制过程的条件
3. 轧制过程的前滑与后滑
4. 轧制过程的宽展
5. 轧制压力
轧制过程基本理论－轧制过程基本概念
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三、主要参考书
1、齐克敏：金属塑性加工学—轧制理论与工艺。北京：冶金工艺 出版社、2012。 2、王廷溥：轧钢工艺学、北京：冶金工艺出版社、1981。 3、杨守山：有色金属加工学、北京：冶金工艺出版社、1982。 4、王有铭：型钢生产理论与工艺、北京：冶金工艺出版社、1996。 5、王廷溥：板带生产原理与工艺、北京：冶金工艺出版社、1995。 6、高速轧机线材生产编写组、高速轧机线材生产、北京：冶金工 艺出版社、1995。 7、卢秉林：金属压力加工专业实习参考资料（安工大“九五”规 划教材），安工大印刷厂、1998。
3）了解产品标准及技术要求。 4）掌握轧制生产技术发展的主要趋势。
安工大 成型系
1.1 轧材种类
轧材种类——数万之多
睁眼看 没有轧材
比比皆是 无法生活
一、按金属及其合金的种类
黑色金属：黑色金属包括铁、铬、锰及铁的合金， 主要指钢铁产品；
有色金属：有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外 的所有金属。又分为轻、重、稀、贵。
安工大 成型系
金属塑性绪加原工理学—论—轧制
一、大力开发高精度轧制技术
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
AGC－Automatic 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： CVC－Continuously variable Crown PC－Pair Cross HC(W)－High Crown （Working roll shift） DSR－Dynamic Shape Roll
（2）掌握连铸与轧制生产的衔接的主要模式及实 现条件。
（3）掌握型线生产的特点、轧机布置及生产工艺。
安工大 成型系
教学基本内容与基本要求
3 板带材生产 （1）掌握板带材的外形特点、生产特点、技
术特点及轧制技术的发展规律。
（2）掌握板带轧机及其布置的主要型式和改 进途径。
（3）掌握制订板带轧制制度的原理要求、方 法和步骤。
（4）掌握板带产品质量分析 管材生产 （1）掌握管材的用途、分类、重要生产方法。 （2）掌握热轧无缝管生产工艺过程，各轧管
机组的重要特点及其应用。
（3）掌握管材纵轧原理及工具设计和轧机调 整。
（4）掌握管材轧制表的编制原则和方法。
安工大
绪
论
成型系
金安 成属工 型大 系塑性加工绪学——论轧制原理
二、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
轧制过程
{ } 尺寸形状 冶金过程 组织性能
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
安工大 成型系
l人工智能：过程诊断，优化，控制，信息处理
安工大 成型系
绪
论
7. 深加工----较小的投入带来比较大的效益
l涂镀，裁剪，切分，焊接，冷弯，机械加工，复合 l效益明显，发展前景广阔
安工大
1 总论
成型系 第一章 轧材种类及生产工艺流程
学习目的：
1）掌握轧材种类及其生产流程。 2）掌握轧材生产基本工序及其对产品质量的 影响。
安工大 成型系
四、教学基本内容与基本要求
1总论 （1）掌握轧材种类及其生产流程。 （2）掌握轧材生产基本工序及其对产品质
量的影响。
（3）了解产品标准及技术要求。 （4）了解轧制生产在国民经济中的地位及
轧制技术的发展。
安工大 成型系
教学基本内容与基本要求
2 钢坯、型线生产
（1）掌握钢坯生产的主要方法及连铸法生产的优 缺点。
安工大 成型系
塑性加工学Ⅰ（轧制）
安工大 成型系
炼铁
钢铁生产工艺流程图
浇注 炼钢
轧制
条钢生产线 线材轧机
中厚板轧机
转炉
热带轧机
高炉
电炉
加热炉
冷连轧机 焊管机组 无缝管轧机
钢轨 钢板桩 型钢 棒材 线材 中厚板 热轧板带
冷轧板带 焊管 无缝管
安工大 成型系
一、课程性质、目的与任务
本课程是材料成型及控制专业本科
安工大 成型系
1）有色金属分类
大致按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况和被人们发现与使用情况的 早晚等可将有色金属分为以下五类。
（1）轻有色金属：指密度小于4.5的有色金属。包括铝、镁、钾、 钠、钙、锶、钡。
生的专业必修课，是轧制方向学生最主 要的专业课之一。本课程的学习为其他 专业课的学习，特别是毕业设计奠定重 要基础。
安工大 二、本课程与其他课程的关系
成型系
塑性成型理论Ⅰ、Ⅱ
型钢孔型设计 轧钢车间设计
塑性成型原理 塑加设备
轧制工程学 毕业设计
生产实习
板形理论与厚控 材料成型过程控制
安工大 成型系
安工大 成型系
型钢、棒材—采用高精度精轧技术。 • 即在型钢轧机的精轧机后面，装设高精度轧制机组，
通过该机组对制品尺寸进一步规整，以实现产品尺寸的高 精度成型。
代表技术：HPR(High Precision Rolling)技术、Tekisun机组 和PSB(Precision Size Block)精密定径机组
产品质量
安工大 成型系
绪
论
5. 采用柔性化的轧制技术
l多品种，小批量，短交货期 → 柔性化轧制 技术：
l热轧自由程序轧制技术
l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。
安工大 成型系
绪
论
6. 轧制过程的自动控制和智能控制
l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。
现在轧制技术的特点和发展趋势：
1. 大力开发高精度轧制技术 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 3. 提高连铸比，大力推广连铸—连轧工艺及短流程技术 4. 轧制过程连续化的新进展——无头轧制技术 5. 采用柔性化的轧制技术 6. 轧制过程的自动控制和智能控制 7. 深加工
绪
论
3. 提高连铸比，大力推广连铸—连轧工艺及短流 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
安工大 成型系
绪
论
4. 轧制过程连续化的新进展——无头轧制技术
l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
l型钢：棒线材无头轧制
l特点：连续生产，提高成材率，简化控制系统，提高