项目05 轧制过程中的横变形-宽展
塑性变形与轧制技术：宽展的概念及种类
限制宽展
在斜配孔型内的宽展
三、宽展的种类
3、强迫宽展
坯料在轧制过程中，被压下的金属体积受轧辊凸峰的切展而强制金属横向流 动，使轧件的宽度增加，这种变形叫做强制宽展。
例如：立轧孔内轧制钢轨、轧制扁钢时采用的“切展”孔型。 特点：可以用宽度较小的钢坯，轧制成宽度较大的成品。 注意：强迫宽展在剧烈的不均匀变形条件下产生。
宽展的概念及种类
一、宽展的概念 二、宽展的意义 三、宽展的种类
主要内容
一、宽展的概念
金属在轧制过程中，由于轧制力的作用，轧件在高度方 向上被压缩的金属体积将流向纵向和横向,流向横向的金 属使轧件产生横向变形，产生宽展。
图1-1 轧制示意图
一、宽展的概念
轧制前、后轧件横向尺寸的绝对差值，称为绝对宽展，简
济指标亦有着重要的保证。
三、宽展的种类
根据金属沿横向流动的自由程度，宽展可分为： 自由宽展，限制宽展和强迫宽展。
图4-12 自由宽展
图4-13 限制宽展 展
图4-14 在斜配孔型内的宽
图4-15 强迫宽展 a）-钢轨底层的强迫宽展；b）-切展孔型的强迫宽展
三、宽展的种类
1、自由宽展 轧件在轧制过程中，金属高度受到压缩而可以自由横向展
称为宽展。以Δb表示。即 b b B
a）
b）
图4-1 矩形断面工件轧制前后的尺寸
a）加工前矩形坯料；b）加工后矩形轧件
二、研究宽展的意义
1）给定坯料尺寸、压下量可以确定轧后产品的尺寸； 或已知轧后轧件尺寸、压下量，可以确定坯料尺寸。 2）在孔型设计中，可以利用轧后产品要求，反推出轧件
孔型设计尺寸； 也可以利用宽展确定孔型是恰好充满、未充满还是过充满。 3）正确估计宽展值，对于实现负公差轧制，改善技术经
宽展
宽展（转载搜搜钢电子商务网）创建时间：2008-08-02宽展(spread)轧件在轧制前和轧制后的宽度变化量。
金属在塑性变形前后的体积基本保持不变，当轧件在高度上被压缩时，其长度和宽度会有相应的变化。
按照金属沿宽度方向上流动的自由程度，宽展可分为3种，即强迫宽展、自由宽展和限制宽展。
影响宽展的因素很多，它们之间的关系也较复杂，在不同的条件下，宽展值可以是大于、等于或小于零。
宽展是进行孔型设计、压力计算和制订工艺规程的重要参数。
宽展的度量宽展值的大小与压下量、接触表面摩擦状况、变形区几何尺寸及形状等因素有关，通常用宽展量、宽展率和宽展系数表示。
宽展量一般宽展量包括滑动宽展量ΔB1、翻平宽展量ΔB2、鼓形宽展量ΔB3部分，即ΔB=ΔB1+ΔB2+ΔB3。
滑动宽展量是变形金属在与工具的接触面上，由于产生相对滑动而使变形金属宽度增加的量；翻平宽展量是由于接触摩擦阻力的原因，变形金属的侧面在变形过程中翻转到接触表面上来，使轧件的宽度增加的量(见翻平)；鼓形宽展量是变形金属侧面变成鼓形而造成的宽展量(见单鼓形、双鼓形)。
通常理论上和计算中所指的宽展量是将轧制后轧件横截面转化为同一厚度的矩形之后，其宽度与变形前宽度之差。
宽展率宽展量与轧件原始宽度之比的百分数(％)，即，为表示相对宽展程度的变形程度。
宽展系数轧件变形后宽度和变形前宽度之比，即ω=B h/B H。
它同压下系数节和延伸系数产之间存在如下的关系：宽展的计算宽展的计算受许多因素的影响，主要有轧件的初始厚度H和终了厚度h、压下量Δh、轧辊直径D、轧件的初始宽度B H、轧辊和轧件接触面上的摩擦系数f等。
精确确定各种因素的定量关系尚很困难，常用的计算公式多数建立在半经验半理论分析的基础上。
用于计算冷轧时宽展的公式(1)采利科夫()公式(1953年)式中ΔB为宽展值，R为轧辊的半径，f为摩擦系数，压下量Δh=H-h。
该式小考虑外区和轧件宽度的影响，并且认为前滑区的宽展很小，可以忽略。
轧制原理--第三章 变形区金属的流动 示范
沿轧件断面高向上变形分布
沿轧件断面高向上变形的分布
第3章 金属的变形规律 金属的流动规律
沿轧件断面高向的流动速度分布
塑性变形而产生的 金属质点纵向流动 两种运动叠加的结果 轧辊旋转的带动所 产生的机械运动 轧件在变形区 内金属质点在 高向上的流动
不均匀变形理论金属流动速度
变形不能深入到内部，产生双鼓形， 表面层变形较中心层大，外端对变 形过程影响更加突出
金属流动速度与应力分布 轧制缺陷
沿轧件宽度方向上的流动规律
第3章 金属的变形规律
沿轧件宽度方向上的流动规律
由最小阻力定律， 变形区分为四个部 分，金属横向流动 产生宽展，纵 向流 动产生延伸。
沿轧件断面横向变形分布
3.在变形区内有一断面，该处的 轧辊和轧件的水平速度相等；无 相对滑动，称为中性面。对应的 圆心角称为中性角。
4.中性面将变形区分为前滑和后 滑两个区
轧制过程速度图示
金属在不同断面上的运动速度
第3章 金属的变形规律
不同断面上的速度关系
轧制速度分布：
入口速度： 中性面速度： 出口速度：
v h v v H
由最小阻力定律
金属向前塑性 流动引起速度 增量Δ vh
金属向后塑性 流动引起速度 增量ΔvH
金属变形图示
金属在不同断面上的运动速度
第3章 金属的变形规律
不同断面上的速度分析
出口处金属的流动速度为：
vh v vh
vH v cos vH
vh 金属向前塑性流动所引起的 速度增量
第3章 金属的变形规律
变形理论
均匀变形理论
由于未发生塑 性变形的前后 外端的强制作 用
塑性变形与轧制技术-轧制过程中的横变形-宽展
图 5-9 轧件宽度对宽展影响
二 影响宽展的因素
实施
实施
二 影响宽展的因素
二 影响宽展的因素
实施
Байду номын сангаас
二 影响宽展的因素
实施
二 影响宽展的因素
实施
三
计算宽展
学习目标
1. 学习计算宽展的经验公式。 2.分析经验公式中包含的影响因素。 3.查找资料做宽展的推算。
描述
三 计算宽展
依据实际轧制条件,在宽展计算的经验公式中,选择适合的经 验公式。借助资料确定公式参数,应用于得出这些公式或系数的 条件中,估算出很接近于实际情况的宽展值。
轧制过程中的横变形—宽展
项目导入
轧制过程中,轧件的高度受到压缩而减小,变形金属将沿着纵向流动而 产生延伸变形,同时,也沿着横向流动而产生宽展。研究并掌握宽展的变化 规律,正确估计宽展的大小,在制定轧制工艺制度时,确定轧制后的尺寸以及 根据用户品种规格需求选择坯料尺寸,都具有重要意义。若对宽展量计算不 正确,将会导致轧制废品。在此项目中,我们就来分析宽展的变形规律和确 定方法。
实施
三 计算宽展
宽展的计算公式 影响宽展的因素也很多,只有在深入分析轧制过程的基础上,正确考虑主要因素
对宽展的影响后,才能获得比较完善的公式。 一、若兹公式
二、艾克隆得公式
实施
三 计算宽展
三、在孔型中轧制时计算宽展的简化方法 【例5-1】 已知轧制前轧件断面尺寸H×B=100mm×200mm ,轧件厚度h=70mm , 轧辊材质为铸钢,工作直径为650mm,轧制速度v=4m/s,轧制温度t=1100℃,轧件 材质为Q235,依据给出的资料,试计算该道次的宽展量。
实施
图 5-1 由于宽展计算产生的缺陷
轧制过程中宽展的原理及应用
常 用 的变形量 计 算方 法包 括有 绝对 变 形 量和
相 对变 形量 ２种方 法 。
１ ２ １ 绝 对 变形量 ．．
绝 对变 形量 是指 轧件 变 形前 后某 主轴 方 向上 尺寸改 变 的总量 。在 生产 过程 中 ．常见 的绝 对变 形 量 有 轧 制 时 的压 下 量 Ａ 、宽展 量 Ａ ｈ ｂ和 延 伸
维普资讯
轧 制 过 程 中 宽 展 的 原 理 及 应 用
聂华俊
（ 京 首钢特 殊钢 有 限公 司） 北
摘 要 轧 制 过 程 中 ，轧 件 不 可 避 免 的会 出现 压 下 、延 伸 和 宽 展 变形 。本 文 主要 对 宽 展 的原 理 及 其 在 轧 制 宽展 轧制 原理 应 用
量 ，其 计 算式分 别 为 ：
Ａｈ Ｈ— ＝ ． ｈ Ａ ＝ － ｂ ｂ Ｂ
Ａｌ ｌ－ ＝ Ｌ
（） ａ
ｌ ： ｝… ： … 度 ： 轧件 变 形前 的宽 度 ：
… …
－ …
…
Ｊ
—
—
轧 件变 形前 的长 度 ： 轧件 变形 后 的高度 ：
按 照金属 在 横 向的流 动程 度 ．宽展 可分 为 自 由宽展 、限制 宽 展和强 制 宽展 ，如 图 ２所 示 。
轧件在 长 度和宽 度 方 向上 尺 寸增 大 。通 常将 轧制 伸 、宽 展 和压下 。 １ ２ 变形 量表 示方 法 ．
时轧件 在长 、宽 、高 ３个 方 向的变形 分别 称 为延 大 于 实 际 宽 展 ，则 孔 型 充 填 不 满 ，造 成 椭 圆缺
Ｚ （ ｈ） 一 ＲＡ
ａ 咬人角 ； ｌ变形 区长 度 ；Ａ一 一 － 接触 面水 平投 影面 积 ： 一 轧件 变 形前 的高 度 ；ｈ 轧件变 形后 的 高度 ：Ｂ 轧 件变形 前 的 － 一
宽展的影响因素
轧制过程基本概念
轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件之间 形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间， 并使之受到压缩产生塑性变形的过程， 其目的是轧制过程除使轧件获得一定 形状和尺寸外，还必须使组织和性能
得到一定程度的改善。
轧制过程基本概念
轧制变形的表示方法
1、绝对变形量表示：
绝对压下量Δh=H－h 绝对宽展量Δb=b－B 绝对延伸量Δl=l－L
2、相对变形量表示：
实际生产中，往往用百分比表示变形的相对大小。
相对压下量(H－h)/H×100%
相对宽展量(b－B)/B×100%
相对延伸量(l－L)/L×100%
3、变形系数表示
用轧制前后轧件尺寸的比值表示变形程度，此比值称为变形系数。
压下系数η=H/h
宽展系数β=b/B
均为大于1的数字
延伸系数μ=l/L
的。 在几何变形区内，在轧件与轧辊接触面上，不但有相对滑 动，而且还有粘着（指轧辊与轧件之间无相对滑动） 变形区分布不均匀，变形区分为变形过渡区、前滑区、粘 着区和后滑区。
粘着区内有一个过渡面，在这个面上金属流动速度分 布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。在临界面右边， 即出辊方向，轧件中心层单元体的变形比表面层要大，中 心层金属流动速度比表面层要快。
轧制过程基本概念
轧制过程中的横变形——宽展
轧制过程中，轧件的 高度承受轧辊压缩作用，压 缩下来的体积按照最小阻力 法则移向纵向及横向，由移 向横向的体积所引起的轧件 宽度的变化称为宽展。
纵轧的目的是为了得 到延伸，应尽量减少宽展， 降低轧制功率消耗，提高轧 制生产率。
正确估计轧制中的宽 展是保证断面质量的重要一 环，若计算不正确，孔型充 填不满，造成大的椭圆度； 孔型充填过满，形成耳子。
轧制过程中的宽展
轧制过程中的宽展宽展的种类和组成确定金属在孔型内轧制时的展宽是十分复杂的，尽管做过大量的研究工作，但在限制或强 制宽展孔型内金属流动的规律还不十分清楚。
15.2.2 宽展的组成1）宽展沿横断面高度上的分布 由于轧辊与轧件的接触表面上存在着摩擦，以及变形区 几何形状和尺寸的不同，因此沿接触表面上金属质点的流动轨迹与接触面附近的区域和远离的区域是不同的。
它一般由以下几个部分组成：滑动宽展ΔB 1、翻平宽展ΔB 2和鼓形宽展ΔB 3，如图15－5。
（1） 滑动宽展是被变形金属在轧辊的接触面上，由于产生相对滑动使轧件宽度增加的量以ΔB 1表示，展宽后此部分的宽度为11B B B H ∆+= （15－2）（2） 翻平宽展是由于接触摩擦阻力的原因，使轧件侧面的金属，在变形过程中翻转到接触表面上来，使轧件的宽度增加，增加的量以ΔB 2表示，加上这部分展宽的量后轧件的宽度为 21212B B B B B B H ∆+∆+=∆+= （15－3）（3） 鼓形宽展是轧件侧面变成鼓形而造成的展宽量，用ΔB 3表示，此时轧件的最大宽度为321333B B B B B B B H ∆+∆+∆+=∆+= （15－4）显然，轧件的总展宽量为321B B B B ∆+∆+∆=∆（15－5）通常理论上所说的和计算的宽展为将轧制后轧件的横断面化为同一厚度的矩形之后，其宽度与轧制前轧件宽度之差。
即H h B B B -=∆ （15－6）因此，轧后宽度b h 是一个理想值，但便于工程计算，必须注意这一点。
上述宽展的组成及其相互的关系，由图15－5可以清楚地表示出来。
滑动宽展ΔB 1、翻平宽展ΔB 2和鼓形宽展ΔB 3的数值，依赖于摩擦系数和变形区的几何参数的变化而不同。
它们有一定的变化规律，但至今定量的规律尚未掌握。
只能依赖实验和初步的理论分析了解它们之间的一些定性关系 。
例如摩擦系数f 值越大，不均匀变形就越严重，此时翻平宽展和鼓形宽展的值就越大，滑动宽窄越小。
轧制工艺学总结简化版1
1自由宽展：在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，不受任何其他阻碍和限制。
限制宽展：在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，还受到孔型侧壁的阻碍作用，破坏了自由流动条件，此时宽展称为限制宽展。
强迫宽展：在横向变形过程中，质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，还受到强烈的推动作用，使轧件宽展产生附加增长。
2宽展的组成：①滑动宽展△B1滑动宽展是变形金属在与轧辊的接触面产生相对滑动所增加的宽展量.②翻平宽展△B2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接触表面上，使轧件的宽度增加。
③鼓形宽展△B3是轧件侧面变成鼓形而造成的宽展量。
3.影响宽展的因素：①相对压下量的影响。
②道次越多，宽展越小③轧辊直径的影响：轧辊直径增加，宽度增加。
④摩擦系数⑤轧件宽度4.前滑的概念:轧件出口速度Vh大于轧辊在该处的速度V，即Vh>V的现象称为前滑现象。
后滑的概念：轧件进入轧辊的速度VH小于轧辊在该处的线速度V的水平分量V cosa的现象称为后滑。
前滑值: Sh=(Vh-V)/V *100%；后滑值： SH=(Vcosa-VH)/ Vcosa *100%5.影响前滑的因素：①压下率；②轧件厚度；③轧件宽度；④轧辊直径；⑤摩擦系数；⑥张力。
6.金属与合金的加工特性：①塑性：纯金属>单相>多相。
②变形抗力：有色金属<钢；碳钢<合金钢。
碳化物形成元素强化效果大。
③导热系数：合金钢<碳钢。
④摩擦系数:合金钢>碳钢。
⑤相图状态。
⑥淬硬性。
⑦对某些缺陷的敏感性。
7型材轧制的咬入条件：其一当轧件与孔型顶部先接触就与平辊轧制矩形相似；其二当轧件与孔型侧壁接触时，咬入条件:Tx ≧N0x Tx=Tcosα, T = N f N0x=N0sinα, N0=NsinθN fcosα≧ Nsinθsinα f/sinθ≧tanα8型材轧机按轧辊名义直径的分类：轨梁轧机（750-950mm）大型轧机（>650mm）中型（350-650mm）小型（250-350mm）线材（150-280mm）“对称轧制原则”：使轧件的断面对称轴和轧辊孔型的对称轴一致。
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项目五轧制过程中的横变形———宽展
一、教学目标
1.掌握宽展的定义。
2.掌握宽展类型及各类的特征。
3.了解宽展的组成。
4.掌握影响宽展的因素,能分析这些因素如何影响宽展。
5.学习计算宽展的经验公式。
6.分析经验公式中包含的影响因素。
7.查找资料做宽展的推算。
二、课时分配
本项目共3个任务，安排4课时。
三、教学重点
1.轧制过程中的横变形———宽展
2.影响宽展的因素。
3.宽展计算的方法。
四、教学难点
1.在宽展计算的经验公式中,选择适合的经验公式。
2.影响宽展的因素及影响规律。
任务一宽展的概念、类型和组成
知识储备
一、宽展的概念
轧件在宽度方向上线尺寸的变化,即绝对宽展,直接称为宽展,用Δb表示。
Δb=b-B
式中:B、b———轧制前、后轧件宽度,单位:mm。
二、宽展对实际生产的影响
实际型钢轧制生产中,必须克服孔型未充满和过充满的现象,但是由于轧制过程的复杂性,还没有一个能适应多种实际情况下准确计算宽展的理论公式。
一般使用一些经验公式来适应各自的具体情况。
三、宽展种类
1.自由宽展
2.限制宽展
3.强制宽展
四、宽展的分布
1.双鼓形
2.单鼓形
3.平直形
4.实际意义
任务二影响宽展的因素
知识储备
影响宽展的因素及影响规律
1.压下量Δh
基本规律：随着压下量的增加,宽展也增加。
2.轧辊直径
基本规律：随着轧辊直径增大,宽展量增大。
3.轧件宽度
基本规律：轧件宽度增大,即变形区平均宽度增加,横向流动阻力增大,宽展减小。
4.摩擦系数基本规律一般情况(短变形区),宽展随摩擦系数的增大而增大;对长变形区,随摩擦系数的增大,宽展可能保持不变。
5.轧制道次
在总压下量相同的条件下,轧制道次越多,总的宽展量越小。
6.后张力
基本规律：在后张力作用下,延伸增大,宽展减小,且宽展量随后张力的增大成线性。
7.工具形状
工具形状对宽展的影响分为两方面,一方面是指轧制时所用的工具(圆柱形轧辊有利于轧件的延伸)形状不同于其他加工方式;另一方面是指孔型形状的不同对宽展所产生的影响也不同。
任务三计算宽展
知识储备
宽展的计算公式
一、若兹公式
Δb=KΔh
式中:K———宽展系数,可根据现场经验数据选用。
二、艾克隆得公式
式中
摩擦系数f可按下式计算:f=K1K2K3(1.05-0.0005t)
式中:K1———轧辊材质与表面状态的影响系数;
K2———轧制速度影响系数;
K3———轧件化学成分影响系数;
t———轧制温度,℃。