轧制理论.ppt

轧制理论(ZRM、SPM)
冷轧技术科
2006-09-28
主要内容
轧制理论
Sendmizir Mill
SPM
以平辊轧制矩形件为例,轧辊直径为D,辊身长度为B,轧制前的轧件高度为h0,轧制后的轧件高度为h1,轧制前的轧件宽度为b0,轧制后的轧件宽度为b1,轧件的入口速度为V0,轧件的出口速度为Vl,如图1所示。
变形区:发生塑性变形的区域
绝对压下量:△h=h0-h1
绝对宽展量:△b=b1-b0
相对压下量:δ h= △h/h0
相对宽展量:δ b= △b/b0
绝对延伸量:△l=l1-l0
压下系数:η=h0/h1
宽展系数:β=b1/b0
延伸系数:μ=l1/l0
图1 轧辊轧制轧件示意图

第一部分轧制理论
图2轧制变形区示意图
接触角或咬入角:α
接触弧或咬入弧:接触角所对应的弧
接触弧水平投影:
压下量、轧辊直径、咬入角的关系:
延伸系数与断面面积关系:
轧制n道次,各道次轧前轧件的横断面积为:
所以:
即总延伸系数为各道次延伸系数的乘积。
(如图2所示)


轧辊把轧件拉入旋转方向相反的两个轧辊辊缝之中叫轧件的咬入。轧辊能够顺利地将轧件咬入是轧制的必要条件。
图3 轧辊对轧件的作用力和摩擦力
轧件与轧辊接触时,轧辊对轧件的作用力和摩擦力如图所示。N和T分解成的水平分力为:
不能咬入
临界状态
可以咬入
设摩擦角为β,则摩擦系数:
可以推出:

图4 轧件进入变形区的受力图
图5 稳定轧制时轧件受力图
轧件被咬入之后,在金属逐渐充填变形区的过程中,径向力的合力作用点相应地向轧件出口平面方向移动,而使合力作用方向逐渐向出口倾斜。因此而使得Tx逐步增加,Nx相应减少。这样一来,摩擦力的水平分力就有了剩余,其值为Tx-Nx。由于剩余摩擦力的出现,而使得轧件一旦被咬入,就能更顺利地使轧件充满变形区,进行轧制的条件要比开始咬入时宽余的多。
在轧制充满变形区后,稳定轧制时,保持轧件顺利轧制的条件为:
故有:
即能够顺利轧制的条件是:
可见轧件充满变形区后所需要的摩擦条件最低。

轧件在轧制时,高度方向被压缩。被压缩的金属除在长度方向延伸外,还有一部分沿轧件的横向流动,使轧件的宽度发生变化。这种使横向尺寸加大的变形,称为宽展。
. 宽展的分类
自由宽展(如轧件在平辊上轧制)
限制宽展(可以使轧件侧边受到一定程度的加工)
强迫宽展(使较窄的坯料轧出较宽尺才的材)
(近似计算)
:
:


压下量:压下量越大,相应的宽展也越大。
摩擦系数:轧制时摩擦系数增加,宽展量也相应增加。
轧辊直径:随着轧辊直径增加,变形区长度增加,宽展值相应加大。
轧件宽度:随着轧件宽度增加,变形区金属在横向上流动阻力增加,导致宽展量减小。
轧辊材质与表面状态:通过摩擦系数的大小影响宽展量。
轧制速度与轧制温度:轧制速度超过2m/s时,轧制速度越高,摩擦系数越低。轧制温度越高,摩擦系数越低。使摩擦系数降低的因素都使宽展减小。
轧件化学成分:不同的钢种化学成分不同,摩擦系数不同,影响到宽展。高碳钢比低碳钢宽展大,合金钢比碳素钢宽展大。
轧制张力:轧制过程的张力越大,相应的宽展量越小


前滑:轧件在轧制时,被压缩的金属向轧件出口方向流动,使得轧件的出口速度大于轧辊在该处的线速度,这种现象称为前滑。前沿值是用轧辊出口断面上的轧件与轧辊速度的相对差值来表示的,即
后滑:若被压缩的金属向轧件入口方向流动,就使得轧件的入口速度小于轧辊在该处的线速度,这种现象称为后滑。后滑是用轧辊入口截面轧件的速度与轧辊该点的水平分速度差的相对值表示的,即
中性面:在整个变形区中,存在一个前后滑的过渡面。轧件在该面上运动的速度与该处轧辊线速度的水平分速度相等,这个平面就叫中性面。由出口平面到中性面称前滑区,由入口平面到中性面称后滑区。

如图,在中性面轧件运动的速度与轧辊水平分速度相等,即。按金属通过中性面与出口截面的秒体积相等,并忽略宽展时,可得。将代入上式,经整理得到:
图6 金属通过中性面与出口截面的速度与高度
所以:
代入前滑定义式,即得芬克前滑公式:
上述求前滑的公式是在忽略轧件宽展的前提下导出的,考虑宽展,则实际前滑值将小于计算值。此外,一般不对后滑进行计算。

轧辊直径:前滑值是随辊径增加而增加。
摩擦系数:摩擦系数f越大,其前滑值越大。
压下率:前滑随压下率的增加而增加