材料成型工程学(轧制理论) 第一讲
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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。