轧制速度及计算

辊缝与轧制速度对粉末轧制钛铝多孔板性能的影响＊

崔利群，李达人，韩胜利

（广东省材料与加工研究所，广州５１０６５０）

摘要 采用粉末轧制技术制备了大尺寸（长５６０～１０００ｍｍ×宽２１０ｍｍ×厚２．５ｍｍ）钛铝多孔板，讨论了辊

缝与轧制速度对钛铝多孔生板坯密度和厚度的影响，研究了钛铝多孔生板坯在不同烧结工艺下的孔隙变化情况。结

果表明：随着辊缝的增大，钛铝多孔生板坯密度减小，厚度增加。随着轧制速度的增加，生板坯的密度降低，厚度变

薄。生板坯经１２００℃高温烧结后，反应更完全，所获得的孔隙呈现开孔隙结构。轧制速度为２ｍ／ｍｉｎ、辊缝为３ｍｍ时可获得孔隙率为３８．０２％、孔径分布均匀的钛铝多孔板。

关键词 粉末轧制　钛铝　多孔材料中图分类号：ＴＧ１４６．２ 文献标识码：Ａ

Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｒｏｌｌ　Ｇａｐ　ａｎｄ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｓｐｅｅｄ　ｏｎ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＴｉＡｌ　Ｐｏｒｏｕｓ

Ｐｌａｔｅ　Ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｒｏｌｌｉｎｇ

ＣＵＩ　Ｌｉｑｕｎ，ＬＩ　Ｄａｒｅｎ，ＨＡＮ　Ｓｈｅｎｇｌｉ

（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６５０）

Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ　Ｔｉ－Ａｌ　ｐｏｒｏｕｓ　ｐｌａｔｅ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｐｏｗｄｅｒ　ｒｏｌｌｉｎｇ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｓｉｚｅ　ｗａｓ（ｌｅｎｇｔｈ　５６０－１０００ｍｍ×

ｗｉｄｔｈ　２１０ｍｍ×ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　２．５ｍｍ）．Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｒｏｌｌ　ｇａｐ　ａｎｄ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｏｎ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｔｉ－Ａｌ　ｇｒｅｅｎ　ｃｏｍ－

ｐａｃｔ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｅｅｎ　ｃｏｍｐａｃｔ　ｕｎｄｅｒｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅ－

两块板材实际尺寸：

1. 10Gd-5Y 尺寸：26mm×138mm×1035mm

2. 10Gd-3Y 尺寸： 27mm×138mm×820mm

宽度若定为100mm，会影响到后继实验，所以宽度拟定为120mm，最终获得板的尺寸为：8mm×120mm×300mm。

经过计算，1号板能轧制得到7块板，

2号板能得到6块板。

轧制工艺参数：

轧前温度：440℃ 时间：3h

轧辊预热：150℃

终轧温度：360~370℃

轧间退火：温度：440℃ 时间 ：30min

压下量：前几道次控制在5%，后逐渐加大变形量，控制在10%以下

轧制速度：前几道次为0.4m/s，最后适当提高轧制速度，改为0.6m/s

铣后板厚为8mm

退火温度：350℃， 时间：60min

1#(10Gd-5Y)板材

轧前（计划）(mm) 下压率 压下量(mm)

0 26

1 26 5% 1.300

2 24.7 5% 1.235

3 23.465 5% 1.173

4 22.292 10% 2.229

5 20.063 10% 2.006

6 18.057 10% 1.806

7 16.251 10% 1.625

8 14.626 8% 1.170

9 13.456 8% 1.076

10 12.38 8% 0.990

11 11.39 7% 0.797

12 10.593 7% 0.742

13 9.851

2#(10Gd-3Y)板材

轧前（计划）(mm) 下压率 压下量(mm)

0 27

1 27 5% 1.35

2 25.65 5% 1.282

3 24.368 5% 1.218

4 23.15 10% 2.315

5 20.835 10% 2.084

6 18.751 10% 1.875

7 16.876 10% 1.688

8 15.188 8% 1.215

轧制原理部分计算公式

一、轧辊与轧件接触面积

孔型中轧制： F=hRbB2

其中：bqDR 为平均工作辊径，（q为孔型面积，b为孔型宽度）

bqBQh （Q、B轧件面积和宽度）为平均压下量，也可按如下计算：

菱形进菱形孔： h=（0.55~0.6）*（H-h）

方轧件进椭圆孔：h=H-0.7h （扁椭圆）

h=H-0.85h （对圆、椭圆）

椭圆进方： h=（0.65~0.7）H-（0.55~0.6）h

椭圆进圆： h=0.85H-0.79h

二、平均轧制单位压力计算

艾克隆德公式（用于计算热轧时平均单位压力的半经验公式）

))(1(Kmp

其中：（1+m）为考虑外摩擦影响的系数

K 为平面变形抗力（N/mm2）

η 为金属的粘度（N·S/mm2）

 为轧制时的平均变形速度（s-1）

m=hHhhRf2.16.1 （适用于t≥800℃，Mn≤1%、Cr≤2~3%）

f=K1K2K3（1.05-0.0005t） R：孔型中央位置的轧辊半径；

△h：该道次压下量；

K1：考虑轧辊的材质影响系数，钢辊K1=1.0，铸铁辊K1=0.8；

K2：考虑轧制速度的影响系数，按《塑性变形与轧制原理》图4-12定；

K3：考虑到轧件的材质影响系数，按《塑性变形与轧制原理》表4-3定；

t：轧制温度。

K=（137-0.098t）（1.4+C+Mn+0.3Cr） N/mm2

η=0.01（137-0.098 t）·C ＇ N·S/mm2

轧制速度V（/ms） <6 6~10

10~15 15~20

系数C ＇ 1 0.8 065 0.6

）（12shHRhV

三、轧机传动力矩组成及计算

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三、 几个重要工艺参数的计算

1、轧制压力、轧制力矩的计算

（1）平均单位压力计算

平均单位压力一般形式

式中? ——应力状态影响系数；

——考虑外摩擦及变形区几何参数对应力状态的影响系数；

——考虑外区（外端）对应力状态的影响系数；

——考虑张力对应力状态的影响系数，其值小于1，当张力很大时可达到0.7～0.8。

——考虑轧件宽度影响的系数；

——对应一定的钢种、变形温度、变形速度、变形程度的单向拉伸（或压缩）变形抗力（或屈服极限）；

——考虑中间主应力对应力状态的影响系数。

在1～1.15范围内变化,如果忽略宽展，认为轧件产生平面变形，有，则，=1.15。

斯米尔诺夫根据因次理论得出如下关系式

当时，

当时，

、为变形区平均宽度和平均高度，为外摩擦系数。

根据大量现场实测和实验室研究结果表明，影响轧件应力状态的主要参数是接触弧长度与轧件平均高度的比值。该比值综合反映了变形区三个主要参数R（工作辊半径）、（轧前厚度）、（压下量）对影响状态的影响。

1）热轧钢板轧机

热轧钢板轧机包括中厚板与薄板轧机。中厚板轧机（包括热轧薄板轧机的粗轧机组）轧制特点与初轧（开坯）机相近，外区影响（）是主要的；与初轧不同点是宽度较大，可近似认为是平面应变情况，此时，。薄板轧机的产品厚度为1.2～16mm。其待点是，一般为1.5～7，此时，外区影响不存在（），而接触弧上摩擦力是造成应力状态的主要因素，其平均单位压力可表示为

外摩擦对应力状态的影响系数，可按前面介绍的采利柯夫方法与西姆斯方法进行计算。

热轧薄板精轧机组平均单位压力计算用得最多的是西姆斯公式。实际计算时常常使用以下简化式

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精品文档 或美板佳助简化式。

2）冷轧带钢轧机

冷轧带钢轧机的轧件尺寸更接近于推导理论公式时所做的假设，即宽度比厚度大得多，宽展很小，可认为是平面变形问题。轧件厚度小，轧件内部不均匀变形可忽略，因而平面断面假设和滑动摩擦理论与冷轧带钢（薄板）的情况较符合。此外，冷轧时均采用张力轧制，因而计算冷轧平均单位压力时，必须考虑张力影响。其平均单位压力可表示为