金属的轧制
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(轧制理论)轧制原理PPT
❖ 轧件端部在轧制中温度氧化铁皮对摩擦影响:端部温度温 降快,温度低使摩擦系数增大,其他部分温度较高摩擦系数小.
❖ 氧化铁皮在咬入时端部与轧辊冲击易脱落,露出金属表面使 摩擦系数增大,而其他部分摩擦系数较低.
二者作用的结果使 kx项数值较小
αy =kx*α=(1.5—1.7)α 实际生产中端部咬入出现打滑现象不能建立稳定轧制
Δh/2
式中 R ---- 轧辊半径。
h R RCos
2
h D(1 COS )
cos 1 h D
sin ＝1 h
2 2R
sin
22
h
R
上式在 100 150 适用
α
A B
D C
Δb/2
变形区任意断面高度hx
hx hx h D(1 co形的表示方法
❖ 变形程度的意义
矩形件变形前后的尺寸
1)轧制时绝对变形量（压下，延伸，宽展）表示
❖ 绝对压下量：Δh＝H－h ❖ 绝对延伸量：Δl＝l －L ❖ 绝对宽展量：Δb＝b －B
❖ 式中 h ，H —— 轧件轧后、轧前高度； l，L—— 轧件轧后、轧前长度；
b，B—— 轧件轧后、轧前宽度；
2 1
)
E1
E1
2
2q
1- E
2 2
2
西奇柯可公式
轧制过程的三阶段
一 咬入阶段
1 咬入阶段：轧件前端与轧辊接触的瞬间起到前 端达到变形区的出口断面（轧辊中心连线）称为咬入 阶段。
2 特点：
（1）轧件的前端在变形区有三个自由端（面），仅后 面有不参与变形的外端（或称刚端） （2）变形区的长度由零连续地增加到最大值。 （3）变形区内的合力作用点、力矩皆不断的变化。 （4）轧件对轧辊的压力由零值逐渐增加到该轧制条件 下的最大值。 （5）变形区内各断面的应力状态不断变化。
❖ 氧化铁皮在咬入时端部与轧辊冲击易脱落,露出金属表面使 摩擦系数增大,而其他部分摩擦系数较低.
二者作用的结果使 kx项数值较小
αy =kx*α=(1.5—1.7)α 实际生产中端部咬入出现打滑现象不能建立稳定轧制
Δh/2
式中 R ---- 轧辊半径。
h R RCos
2
h D(1 COS )
cos 1 h D
sin ＝1 h
2 2R
sin
22
h
R
上式在 100 150 适用
α
A B
D C
Δb/2
变形区任意断面高度hx
hx hx h D(1 co形的表示方法
❖ 变形程度的意义
矩形件变形前后的尺寸
1)轧制时绝对变形量（压下，延伸，宽展）表示
❖ 绝对压下量：Δh＝H－h ❖ 绝对延伸量：Δl＝l －L ❖ 绝对宽展量：Δb＝b －B
❖ 式中 h ，H —— 轧件轧后、轧前高度； l，L—— 轧件轧后、轧前长度；
b，B—— 轧件轧后、轧前宽度；
2 1
)
E1
E1
2
2q
1- E
2 2
2
西奇柯可公式
轧制过程的三阶段
一 咬入阶段
1 咬入阶段：轧件前端与轧辊接触的瞬间起到前 端达到变形区的出口断面（轧辊中心连线）称为咬入 阶段。
2 特点：
（1）轧件的前端在变形区有三个自由端（面），仅后 面有不参与变形的外端（或称刚端） （2）变形区的长度由零连续地增加到最大值。 （3）变形区内的合力作用点、力矩皆不断的变化。 （4）轧件对轧辊的压力由零值逐渐增加到该轧制条件 下的最大值。 （5）变形区内各断面的应力状态不断变化。
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。
轧制强化机理
轧制强化机理
轧制强化是一种金属材料加工方法，通过对金属材料进行连续挤压和扭曲来改善其力学性能。
轧制强化机制主要包括以下几个方面：
1. 晶粒细化：在轧制过程中，金属材料会受到连续的塑性变形和压缩，这会导致原来较大的晶粒逐渐细化。
晶粒细化可以提高材料的强度和硬度，同时还可以改善其韧性和延展性。
2. 织构形成：轧制过程中，金属材料的晶粒会发生定向排列，形成一定的织构。
织构可以使材料在特定方向上具有优异的力学性能，例如增加其屈服强度和延展性。
3. 残余应力增加：轧制过程中，金属材料受到连续的塑性变形和压缩，会导致材料内部形成残余应力。
这些残余应力可以增加材料的屈服强度和抗变形能力，从而提高材料的强度。
4. 位错密度增加：轧制过程中，位错会在材料中产生和积累，形成高位错密度区域。
位错密度的增加可以增加材料的硬度和强度，并提高其抵抗变形和疲劳的能力。
总的来说，轧制强化通过连续的塑性变形和压缩作用，可改变金属材料的微观结构和性能，提高其力学性能和抗变形能力。
轧制的原理
轧制的原理
轧制是一种重要的金属加工方法，它通过辊轧将金属坯料压制成所需形状和尺寸的工件。
轧制的原理主要包括塑性变形、应力变形和金属流动等几个方面。
首先，塑性变形是轧制的基本原理之一。
在轧制过程中，金属坯料受到辊轧的挤压和拉伸作用，从而使其发生塑性变形。
金属坯料的晶粒在受力的作用下发生滑移和再结晶，从而改变了原来的形状和尺寸，最终形成所需的工件。
其次，应力变形也是轧制的重要原理之一。
在轧制过程中，金属坯料受到的应力会引起其内部结构和形状的变化。
通过合理控制轧制过程中的应力分布和应力状态，可以实现金属坯料的塑性变形和加工成形，从而得到符合要求的工件。
另外，金属流动也是轧制的关键原理之一。
在轧制过程中，金属坯料受到辊轧的挤压和变形，金属内部的晶粒和晶界会发生流动和重组，从而改变了金属的形状和结构。
通过合理控制金属的流动和变形，可以实现金属坯料的加工成形，从而得到满足要求的工件。
总的来说，轧制的原理是通过塑性变形、应力变形和金属流动等方式，将金属坯料加工成所需形状和尺寸的工件。
在轧制过程中，需要合理控制轧制参数和工艺流程，以确保金属的加工质量和工件的精度。
同时，还需要注意金属的热处理和表面处理，以提高工件的性能和表面质量。
通过对轧制原理的深入理解和掌握，可以更好地应用轧制技术，实现金属加工的高效、精密和可靠。
《金属的轧制》课件
《金属的轧制》PPT课件
本课程将为您介绍金属轧制的工艺与发展趋势，让您深入了解这一专业领域。
什么是金属轧制？
金属轧制是将板材、带材、管材等金属材料通过轧辊进行成形的加工工艺。它被广泛应用于诸如建筑材料、汽 车零部件、钢材生产、电子设备外壳等领域。
轧制的用途ห้องสมุดไป่ตู้泛
从建筑材料到汽车零部件，轧制 是现代工业的关键环节。
需要高度自动化
多数轧制生产线需要高度自动化 才能达到高效率的生产要求。
涉及重要的工业领域
轧制对许多重要的工业领域都有 着直接或间接的影响。
金属轧制的分类
1 热轧
将金属材料加热至一定温 度后进行轧制，常见于钢 材等。
2 冷轧
在室温之下进行轧制，常 见于铝合金板等。
3 热处理后轧制
对于一些金属材料需要经 过热处理后才能进行轧制。
金属轧制涉及到的主要工艺参数有：温度、压力、轧制速度、轧辊表面状态等。轧制工艺参数的变化将直接影 响到轧制出来的成品的性能。
温度
温度过高或过低都会影响到金属材料的塑性及 硬度，从而影响到最终成品的质量。
压力
金属材料在轧制时受到的压力较大，过大或过 小都会影响到形变效果。
轧制速度
轧制速度过快可能会导致金属材料的宏观形变 不一致。
热轧
冷轧
热处理后轧制
常见的金属轧制工艺
卷取
将金属带在轧制设备上依次通 过多组轧辊，最终形成一定形 状和尺寸的条形材料。
冷拔
将金属材料直接通过模孔进行 拉伸，冷拔后能够使材料表面 达到比较高的光洁度。
镀锌
将金属材料与锌进行化学反应， 将表面镀上一层锌膜来达到耐 腐蚀、防锈的效果。
金属轧制的工艺参数
本课程将为您介绍金属轧制的工艺与发展趋势，让您深入了解这一专业领域。
什么是金属轧制？
金属轧制是将板材、带材、管材等金属材料通过轧辊进行成形的加工工艺。它被广泛应用于诸如建筑材料、汽 车零部件、钢材生产、电子设备外壳等领域。
轧制的用途ห้องสมุดไป่ตู้泛
从建筑材料到汽车零部件，轧制 是现代工业的关键环节。
需要高度自动化
多数轧制生产线需要高度自动化 才能达到高效率的生产要求。
涉及重要的工业领域
轧制对许多重要的工业领域都有 着直接或间接的影响。
金属轧制的分类
1 热轧
将金属材料加热至一定温 度后进行轧制，常见于钢 材等。
2 冷轧
在室温之下进行轧制，常 见于铝合金板等。
3 热处理后轧制
对于一些金属材料需要经 过热处理后才能进行轧制。
金属轧制涉及到的主要工艺参数有：温度、压力、轧制速度、轧辊表面状态等。轧制工艺参数的变化将直接影 响到轧制出来的成品的性能。
温度
温度过高或过低都会影响到金属材料的塑性及 硬度，从而影响到最终成品的质量。
压力
金属材料在轧制时受到的压力较大，过大或过 小都会影响到形变效果。
轧制速度
轧制速度过快可能会导致金属材料的宏观形变 不一致。
热轧
冷轧
热处理后轧制
常见的金属轧制工艺
卷取
将金属带在轧制设备上依次通 过多组轧辊，最终形成一定形 状和尺寸的条形材料。
冷拔
将金属材料直接通过模孔进行 拉伸，冷拔后能够使材料表面 达到比较高的光洁度。
镀锌
将金属材料与锌进行化学反应， 将表面镀上一层锌膜来达到耐 腐蚀、防锈的效果。
金属轧制的工艺参数
金属轧制变形理论
延伸削区弱在延两伸侧，引使起得张宽应展力区σ收AB缩，
两侧宽展区：金属横向流动增加宽展
24
2、 咬入条件和轧制过程的建立
知识点：
❖ 咬入条件 ❖ 稳定轧制条件 ❖ 改善咬入条件的途径
25
2.1 平辊轧制的咬入条件
咬入：依靠回转的轧辊和轧件之间的摩擦力，轧 辊将轧件拖入轧辊之间
接触瞬间轧件对轧辊的作用力： 径向压力P 摩擦力T0
3
1.1 轧制变形区的几何参数 轧制过程－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。
轧制目的：
形状（shape） 尺寸（size） 组织 （microstructure）
4
5
1.1.1 轧制变形区
轧制时轧件在轧辊作用下发生变形的部分。
弹性变形区
弹性恢复区
47
（2）限制宽展 特点：
金属质点横向移动时，除受接触摩擦作用外， 还受孔型侧壁的限制，不能产生自由流动
a. 箱形孔内的宽展; b.闭口孔内的宽展 限制宽展
带立辊轧制
48
（3）强制宽展 特点：
金属质点横向流动不受任何阻力，而且受推 动作用，使得轧件宽度产生附加的增长。强迫 宽展大于自由宽展。
Tx > Nx 时 N sin Nf cos
tan f
令 tan f
自然咬入
❖ 摩擦角大于咬入角时才能自然咬入
❖ 合力F的水平分力Fx与轧制方向相同
29
上轧辊对轧件作用力分解
力的关系分析： N x N sin Tx T cos Nf cos
Tx = Nx 时 N sin Nf cos
7一临界面金属流动速度
8一前滑区金属流动速度
两侧宽展区：金属横向流动增加宽展
24
2、 咬入条件和轧制过程的建立
知识点：
❖ 咬入条件 ❖ 稳定轧制条件 ❖ 改善咬入条件的途径
25
2.1 平辊轧制的咬入条件
咬入：依靠回转的轧辊和轧件之间的摩擦力，轧 辊将轧件拖入轧辊之间
接触瞬间轧件对轧辊的作用力： 径向压力P 摩擦力T0
3
1.1 轧制变形区的几何参数 轧制过程－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。
轧制目的：
形状（shape） 尺寸（size） 组织 （microstructure）
4
5
1.1.1 轧制变形区
轧制时轧件在轧辊作用下发生变形的部分。
弹性变形区
弹性恢复区
47
（2）限制宽展 特点：
金属质点横向移动时，除受接触摩擦作用外， 还受孔型侧壁的限制，不能产生自由流动
a. 箱形孔内的宽展; b.闭口孔内的宽展 限制宽展
带立辊轧制
48
（3）强制宽展 特点：
金属质点横向流动不受任何阻力，而且受推 动作用，使得轧件宽度产生附加的增长。强迫 宽展大于自由宽展。
Tx > Nx 时 N sin Nf cos
tan f
令 tan f
自然咬入
❖ 摩擦角大于咬入角时才能自然咬入
❖ 合力F的水平分力Fx与轧制方向相同
29
上轧辊对轧件作用力分解
力的关系分析： N x N sin Tx T cos Nf cos
Tx = Nx 时 N sin Nf cos
7一临界面金属流动速度
8一前滑区金属流动速度
轧制定义和基本原理
1. 变形区主要参数
• R-轧辊半径 • α—咬入角 • L—变形区长度，是接触弧（α对应
的弧度）的水平投影 • h0, h1—轧件入口厚度和轧后厚度 • L0, L1 —轧件轧制前后的长度 • b0, b1 —轧件轧制前后的宽度
工艺参数的定义
hh0h12R(1co)s压 下 量
R2R2h2
4. 按轧制产品成形特点分类
一般轧制
特殊轧制 周期轧制
施压轧制 弯曲成形
5. 按轧制产品形状分类
板带材轧制 管材轧制 型材轧制 线材轧制
一、板带材轧制
(1) 板带材 板带材是板材和带材的总称。
板材指裁剪成定尺长度品的产 带材板卷成卷生产供应
板带材的几何外形特征用宽厚比B/H表征。 B/H的大小代表了生产技术的难度。
咬入条件—轧件与轧辊接触后，轧辊能把轧件拉入辊缝进行 轧制的必要条件。
1. 开始咬入的情况 轧辊与轧件的受力关系如图所示
N—施加轧件上的力 T—摩擦力 Nx , Tx分别为其水平分量
- 轧件作用力方向与出 口区间的夹角
- 轧件端部与出口的夹 角
N—施加轧件上的力 T—摩擦力 Nx ,Tx分别为其水平分量
（2）分类 ① 板带材按厚度分为三大类：
中4 ~ 20 mm
中 厚 板
厚
20
~
60 mm
薄 板
和
带材
特厚 02
60 mm ~ 4 mm
极
薄带
材
和薄
材
0 001 ~ 0 2 mm
② 按用途可分为：
造船板、锅炉、桥梁、压力容器、汽车、镀层（镀锡、锌）、电工、 屋面、深冲等。
③ 按材料类别
此时的咬入条件为：
(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
25
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。
2020/7/22
27
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。
2020/7/22
9
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。
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材料加工工程
本章小结
轧制是一种通过一组轧辊对长的工件施加压力，从而减小 其厚度或改变其横截面的工艺。除了平板轧制外，还可以 用成形轧制来生产各种横截面的产品。轧制的产品有：板 料、薄板、箔、杆、无缝管和管件；成形轧制产品，如工 字梁、结构成型件、各种截面的棒材。其它的轧制工艺包 括环形轧制和螺纹轧制。
h0 h f 2 R
材料加工工程
板材的轧制——轧制力及所需动力
轧制力作用的方向 轧制力估算公式：
板材的宽度
F LwYavg
板材和轧辊的接触长度 板材在辊缝间的平均真实应力
轧制力以及作用在轧辊上的扭矩
注意摩擦系数！
材料加工工程
板材的轧制——轧制力及所需动力
估算
轧制力 每一轧辊的动力是：
材料加工工程
轧机（rolling mills）
一般轧机布置图
材料加工工程
轧机（rolling mills）
不同轧制布置示意图(a) 两辊; (b)三辊; (c) 四辊; (d) 多辊轧机.
材料加工工程
轧机（rolling mills）
材料加工工程
轧机（rolling mills）
连轧工艺
材料加工工程
材料加工工程
板材的轧制——展宽（speading）
利用与轧件边缘 接触的垂直轧辊 （如轧边机上所 用的），可以防 止展宽 。
板材轧制中的展宽（也可见图4.2）类似 于面团被擀面杖擀过那样.
材料加工工程
板材轧制的应用
铸造金属或包含大晶粒的锻造金属在热轧过程中晶粒的变化.
材料加工工程
板材轧制的应用
a.减小摩擦； b.使用较小半径的轧辊，减少接触面积； c.减小每一道次的压下量，减少接触面积； d.高温下轧制，减少材料的强度。 e.在轧制过程中对板材施加一个轴向的拉力 .
材料加工工程
板材的轧制——几何补偿
由于力的作用产 生了几何变形
轧辊的弯曲
图 （a）由于轧制力引起的圆柱形轧辊的弯曲； （b）轧辊面的弯曲，使得板材厚度均匀一致
材料加工工程
本章小结
轧制可以在室温下（冷轧制）或高温下（热轧制）进行。 这一工艺涉及几个材料和工艺参数，包括轧辊直径（与材 料厚度有关）、每步的断面缩减率、速度、润滑以及温度 。伸展、弯曲和碾平是控制轧件尺寸精度所必须考虑的重 要因素。
材料加工工程
本章小结
轧机有不同的轧辊配置，例如，二辊式、三辊式、四辊式 、多辊式（二十辊轧机）和串联式。可以对材料施加前张 紧力和/或后张紧力，以提高工艺可行性和减小轧制力。
轧辊的rmp
轧辊所需动力
Power
FLN
60, 000kW
轧制力以及作用在轧辊上的扭矩
注意有的资料上是 英制
材料加工工程
板材的轧制——轧制力
轧制力可 能引起的 情况
轧辊的偏转和压扁 对轧辊间隙的影响。
轧辊安装间隙必须比 计算值紧密些，以补 偿这些变形。。
四辊轧机机座示意图
材料加工工程
板材的轧制——减小轧制力的方法
正在通过更好地控制 材料的性能和显微组 织来更好地引导轧制 操作，从而减小工件 表面的粗糙度。
材料加工工程
发展趋势
环件轧制继续 轴承圈的机加工 工艺。
追求环保型润滑油的趋势 日渐增强。严格控制残余 润滑油（轧机油）正备受 关注，以进一步改善其处 理的可靠性。
材料加工工程
板材轧制的应用——其它特性
尺寸误差
冷轧厚度方向上的误差通常从±0.1mm到0.35mm.板材热轧的误差范围 通常会大些。平直度误差通常是冷轧±15mm/m，而热轧是±55mm/m。
表面粗糙度.
冷轧成形可以获得很好的表面质量，因此冷轧产品不需要附加的表面处理 工艺。
板厚或线径标号.
板材的厚度由线径标号标定，数字越小板子越厚。
金属的轧制
材料加工工程
本章内容
前言 板材轧制 板材轧制应用 轧机
型材的轧制 无缝管材的生产
连铸连轧
材料加工工程
前言
在轧辊间的特定空间内进行塑性变形，
什么叫做 轧制？
以获得一定的截面形状。
Rolling Rolling pin
材料加工工程
前言
始于16世纪后期
大于6mm
平板轧制
应用于机器结构件、船体、锅炉、桥梁和 核反应容器。
a)环件轧制工艺示意图.由于零件直径的 增加是厚度减小 (b)可通过环件轧制获 得零件的横截面实例。
材料加工工程
型材的轧制——环件的轧制
环件轧制坯料 的获得：
可从板材上切割得到、通过冲孔工艺得到 、从厚壁管材上切割得到。
环件轧制产品 的应用：
典型应用是生产火箭或涡轮、齿轮环、球 轴承和滚轴承座圈、法兰以及管材增强环 上使用的大型环件。
叠板轧制（pack rolling）
叠板轧制.是一种将两层或者更多层金属一起轧制的工艺，该工艺可提高 生产率。
表面光轧 （temper rolling ） 轿直轧制（leveling rolling）
一种使轧制板材平直的辊子轿平方法
材料加工工程
板材轧制的应用——板材轧制中的缺陷
缺陷的影响：
不但影响表面质量， 而且会严重影响到 强度、成形性和其 它的制造性能
板材轧制中典型缺陷示意图（a）波纹状边缘(b) 带材中间拉链式裂纹(c) 边缘裂纹(d)鳄嘴裂口
材料加工工程
板材轧制的应用——其它特性
残余应力
(a) 小直径的轧辊或者每步的断面缩减率小的轧制产生的残余应力 (b)大直径的轧辊或者每步的断面缩减率大的轧制产生的残余应力. 注意 残余应力的 材料加工工程 图形是相反的
小于6mm
应用于飞机飞行器的壳体、家用器具、饮 料容器
材料加工工程
前言
轧辊
坯料
轧制的原理图
轧钢现场图（热轧）
材料加工工程
Flat- and Shape-Rolling Processes
不同类型的板材和型材 轧制示意图
材料加工工程
板材的轧制
参数：
板材初始厚度h0 出轧辊时厚度hf 板材进入速度V0 轧辊速度Vr 出轧机速度Vf 板材初始宽度w0 出轧辊时宽度wf
轧机（rolling mills）
轧辊材料的基 本要求： 强度高、耐磨损
常用轧辊材料：
铸铁、铸钢、锻钢和碳化钨
材料加工工程
型材的轧制（shape-rolling ）
型材轧制产品：
材料加工工程
型材的轧制
H截面零件的成型轧制步 骤不同截面形状的零件如 工字梁等也可通过这种工 艺得到。
材料加工工程
型材的轧制——环件的轧制
板材轧制工艺示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料加工工程
板材的轧制——摩擦力
注意：
摩擦力的方向 中性点左右两侧摩 擦力的大小 摩擦力越大越好吗？
图5.3 摩擦力在板材表面的作用
材料加工工程
板材的轧制——摩擦力
最大压入量（draft）
定义为轧制前后的厚度差
大直径和柔软的质 地，保证车辆在崎 岖不平的地形上行 驶时不产生侧滑 。
材料加工工程
无缝管与管件的生产
各种管材轧制工艺示意图：(a)使用固定心轴 (b)使用运动心轴 (c)无心轴 (d) 具有一心轴和一对成形轧辊的皮尔格轧制
材料加工工程
连铸连轧工艺
喷射铸造中液态金属喷洒在一个旋转的心轴上面来生产无缝管材
材料加工工程
连续铸造连续轧制流程图
连铸连轧全称连续铸造连续轧制（英文：Continue Casting Direct Rolling ，简称CCDR），是把液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸坯）， 然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成 型的钢铁轧制工艺。这种工艺巧妙地把铸造和轧制两种工艺结合起来，相 比于传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺具有简化工艺 、改善劳动条件、增加金属收得率、节约能源、提高连铸坯质量、便于实 现机械化和自动化的优点。
环件轧制的优 点：：
生产时间短，节省材料，尺寸公差小并且 有利于产品上晶粒的流动。
材料加工工程
型材的轧制——螺纹轧制
螺纹滚扎工艺（a）和（c）为平直模具；（b）两辊模具.带 螺纹的紧固件，如螺栓，可通过这种方式经济地高效率获得 。
材料加工工程
型材的轧制——螺纹轧制
(a)机加工和轧制螺纹的特点 (b) 机加工和轧制螺纹中晶粒的 流动 。与机加工中从金属的晶粒部分切断不同，由于冷作硬 化和有利的晶粒流动，螺纹轧制提高了强度。
初坯 方坯 板坯
图 5.1不同类型的板材和 型材轧制示意图
材料加工工程
板材轧制的应用
热轧
喷火器（火焰清理）去除大片的鳞状物， 用粗磨以使表面平滑 。
轧制前对材 料的表面处 理！
冷轧
酸液清洗、水爆（去鳞片）；磨削去除其 它缺陷 。
材料加工工程
板材轧制的应用
冷轧
冷轧在室温下进行，所生产的板材和带材具有更好的表面质量（因为变 形量比较小）、尺寸精度和机械性能（由于加工硬化）。
将铁类和非铁类金属用连续铸造和轧制的方法做成半成品 ，由于有经济效益，已经被普遍应用。
材料加工工程
发展趋势
连续铸造和轧制 铁类金属和非铁 类金属的技术正 被快速推广应用 为了高效、经济 地轧制出特殊产 品，小型轧机正 进一步发展
计算机控制正被 运用与轧制的各 个方面，以及厚 板、薄板和成形 件的后续处理中