金属塑性加工学—轧制理论与工艺
1.简单轧制过程的条件，变形区及主要参数有哪些？P5-7答：简单轧制过程：轧制过程上下辊直径相等，转速相同，且均为主动辊、轧制过程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用、轧件在入辊处和出辊处速度均匀、轧件本身的力学性质均匀。
变形区：（1）几何变形区：入口和出口截面之间的区域、（2）物理变形区：发生塑性变形的区域变形区参数：（1）咬入弧：轧件与轧辊相接触的圆弧。
（2）咬入角α：咬入弧所对应的圆心角称为咬入角。
（3）变形区长：咬入弧的水平投影。
（4）轧辊半径R。
（5）轧件轧前、后的厚度H、h。
（6）平均厚度。
（7）轧件轧前、后宽度B、b。
（8）平均宽度。
（9）压下量2.改善咬入条件的途径。
P17答：由α≦β应使α↓,β↑1.减小α方法：由α=arccos(1-△h/D) 1）减小压下量。
2）增大D。
生产中常用方法：3）采用开始小压下或采用带有楔形端的钢坯进行轧制的方法2.提高β的方法：轧制中摩擦系数主要与轧辊和轧件的表面状态、轧制时轧件对轧辊的变形抗力以及轧辊线速度的大小有关1）改变表面状态，如清除氧化皮。
2）合理调节轧制速度，随轧制速度提高摩擦系数降低，采取低速咬入。
3）改变润滑情况等。
3.宽展的组成及分类。
P19答：组成：滑动宽展△B1、翻平宽展△B2、鼓形宽展△B3分类：自由宽展、限制宽展、强制宽展4.前、后滑区、中性角的定义。
P37-40答：（1）前滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相反，在变形区出口处，金属速度大于轧辊圆周速度，相对轧辊向前运动。
（2）后滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相同，在变形区入口处，金属速度小于轧辊圆周速度，相对轧辊向后运动。
（3）中性角：前滑区与后滑区的分界面对应的圆心角叫中性角，金属速度与轧辊圆周速度相等，相对轧辊没有运动。
5.确定平均单位压力的方法、说明。
P50答：（1）理论计算法：它是建立在理论分析基础上，用计算公式确定单位压力。
通常，都要首先确定变形区内单位压力分布形式及大小，然后再计算平均单位压力。
（2）实测法：即在轧钢机上放置专门设计的压力传感器，将压力信号转换成电信号，通过放大或直接送往测量仪表将其记录下来，获得实测的轧制压力资料。
用实测的轧制压力除以接触面积，便求出平均单位压力。
（3）经验公式和图表法：根据大量的实测统计资料，进行一定的数学处理，抓住一些主要影响因素，建立经验公式或图表。
6.卡尔曼微分方程：条件、作图、推导建立。
M.D斯通公式轧制力、轧制力矩计算。
P507.轧材按断面形状特征的分类及主要用途。
P100答：根据轧材的断面形状的特征，分为型材、线材、板材、带材、管材和特殊类型等。
根据加工方式，轧制产品分为热轧材和冷轧材两大类。
（1）型材中的工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属结构，扁钢主要用作桥梁、房架、栅栏、输电、船舶、车辆等。
圆钢、方钢用作各种机械零件、农机配件、工具等。
（2）线材主要用作钢筋混凝土的配筋和焊接结构件或再加工（如拔丝，制钉等）原料。
（3）板材通常做成标准大小的扁平矩形建筑材料板，作墙壁、天花板或地板的构件。
（4）带材可以看做是宽度小于板材的钢材，其用途与板材基本相同。
（5）管材就是用于做管件的材料。
常用的有给水管、排水管、煤气管、暖气管、电线导管、雨水管等。
8.轧材产品标准包括哪几个方面内容。
P107答：轧材的产品标准一般包括有品种（规格）标准、技术条件、试验标准及交货标准等方面内容。
9.制定工艺过程总的目标是什么？轧钢工序的任务？轧材的基本工序。
P107-115 答：总目标：优质、高产、低成本地生产出合乎技术要求的轧材两大任务：精确成型、改善组织和性能基本工序：原料的清理准备——加热——轧制——冷却——精整——质量检查10.初轧生产的特点及初轧轧制时金属变形特点。
11.初轧速度制度制定计算（方板坯）。
12.板带材主要技术要求。
P216答：（1）尺寸精度要求高：主要是厚度精度，因为它不仅影响到使用性能及连续自动冲压后步工序，而且在生产中难度最大。
（2）板型要好：板型要平坦，无浪形瓢曲。
（3）表面质量要好：板带钢是单位面积最大的一种钢材，又多用作外围构件，故必须保证表面的质量。
（4）性能要好：主要包括机械性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能。
13.板带轧制技术发展的主要矛盾是什么？解决的途径有哪些？答：（1）轧件变形难，轧件变形及其影响大。
（2）使轧制易于变形的途径：1）降低板带钢本身的变形抗力（内阻）。
措施：加热，在轧制过程中保温、抢温使轧件具有较高且均匀的轧制温度。
2）设法改变轧件变形时的应力状态，减少外摩擦对金属变形的阻力（外阻）。
措施：带张力轧制、润滑、减小工作辊直径控制轧机变形措施：1）增强和控制机架和辊身的刚性。
2）控制盒利用轧辊变形14.从结构来分中厚板轧机可分几类，各称什么？P224答：按机架机构分类，可分为二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、复合式和万能式几种。
按机架布置分类，可分为单机架、并列式和顺列式等几种。
15.中厚板轧制方法（粗轧）主要有哪几种？P226答：（1）全纵轧法：钢板延伸方向和原料的纵轴方向重合。
（2）横轧—纵轧法（综合轧法）适合连铸坯。
横轧：钢板的延伸方向和原料的纵轴方向垂直。
横—纵轧法是先横轧将板坯展宽到所要求的宽度，再转90°纵轧。
（3）全横轧法：用连铸坯为原料是，全横轧与纵轧法一样，产生各向性能异性。
（4）角轧—纵轧法：轧件的轴线与轧辊的轴线成一定角度，送入角δ一般为15°—45°，每对角线轧一、二道后换成另一对角线轧制。
角轧要注意使轧件能迅速宽展到所要求的宽度，而形状又不发生歪斜。
（5）平面形状控制轧法：首先纵轧1—2道次，以整板形，称整形轧制，然后90°横轧宽展，再转90°纵轧成材。
16.在连轧机之前要切头尾，其目的是什么？原因何在？P236答：切头的目的是为了出去温度过低的头部以免损伤辊面，并防止“舌头”、“鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊道缝隙中。
切尾以防后端的“鱼尾”或“舌头”给卷取及其后的精整工序带来困难。
17.热轧中为保持终轧温度一定，最重要、最活跃、最有效的手段是什么？具体数值如何？18.在热连轧中，输出辊道速度如何调节？19.活套支持器的作用及基本工艺要求？P238答：其作用，一是缓冲金属流量的变化，给控制调整以时间，并防止成叠进钢，造成事故；二是调节各架的轧制速度以保持连轧常数，当各种工艺参数产生波动时发出信号和命令，以便快速进行调整；三是带钢能在一定范围内保持恒定的小张力，防止因张力过大引起带钢拉缩，造成宽度不均甚至拉断。
最后几个精轧机架间的活套支持器，还可以调节张力，以控制带钢厚度。
基本要求：动作反应要快，而且自动进行控制，并能在活套变化时始终保持恒张力。
20.为什么冷轧中采用工艺润滑和张力轧制？冷轧中张力的作用主要有哪几个？其内容是什么？262答：冷轧采用工艺润滑主要作用是减小金属的变形抗力，这不但有利于保证在已有的设备能力条件下实现更大的压下，而且还可以使轧机能够经济可行地生产厚度更小的产品。
此外，采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊的温升起到良好影响。
在轧制某些品种时，采用工艺润滑还可以起到防止金属粘辊的作用。
轧制带材时在张力作用下，若轧件出现不均匀延伸，则沿轧件宽向上的张力分布将会发生相应的变化，而延伸较小的一侧则张力增大，结果便自动地起到纠正跑偏的作用。
有利于轧制更精确的产品，并可简化操作。
张力轧制的作用有：1）防止带材在轧制过程中跑偏；2）使所轧带材保持平直和良好多的板形；3）降低金属变形抗力，便于轧制更薄的产品；4）可以适当调整轧机主电机负荷的作用。
21.什么是加工硬化？什么是轧程？板型是指什么？什么是板带的横向厚差？P282答：（1）随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。
（2）在冷轧钢板时，每次中间退火之前所完成的冷轧道次叫作一个轧程。
（3）板形是指板带材的平直度，即是指浪形，瓢曲或旁弯的有无及程度而言。
（4）板带的横向厚差是指沿宽度方向的厚度差，它决定于板带材轧后的断面形状，或轧制时的实际辊缝形状，一般用板带材中央与边部厚度之差的绝对值或相对值来表示，因而是一种借助厚度测定便可得出的具体指标。
22.冷轧板带钢中的三大典型产品是什么？P267答：金属镀层薄板（包括镀锡板与镀锌板等）、深冲钢板（以汽车板为典型）、电工用硅钢板与不锈钢板等23.极薄带材轧制有何特点？P276答：1）大力减小工作辊直径，采用多辊轧机；2）采用大的张力轧制；3）采用高效率的工艺润滑剂以降低摩擦系数；4）适当对带材进行退火软化处理，减小金属变形抗力；5）增加轧辊的刚性；6）采用高刚度的轧机。
24.板带材轧制时厚度变化的原因有哪些？板带轧制厚度控制的方法有哪几种？P279答：（1）轧制力P的波动是影响板带轧出厚度的主要因素。
因而所有影响轧制力变化多的因素都必将影响到板、带材的厚度精度。
这些主要因素有：1）轧件温度、成分和组织性能的不均；2）坯料原始厚度的不均；3）张力的变化；4）轧制速度的变化。
（2）调压下、调张力、调轧制速度25.冷轧中平整工序的作用是什么？P275答：（1）供冲压用的板带钢事先经过小压下率的平整，就可以在冲压时不出现“滑移线”，以一定的压下率进行平整后，钢的应力-应变曲线即可不出现“屈服台阶”，而理论与实验研究证明，吕德斯线的出现正是与此屈服台阶有关。
（2）冷轧板、带材在退火后再经平整，可以使板材的平直度与板面的光洁度有所改善。
（3）改变平整的压下率，可以使钢板的力学性能在一定的幅度内变化，这可以适应不同用途的镀锡板对硬度和塑性所提出的不同要求。
除此之外，经过双机平整或三机平整还可以实现较大的冷轧压下率，以便生产超薄的镀锡板。
26.什么叫最小可轧厚度？怎样使轧机轧出更薄的产品？P276答：（1）在同一轧机上轧制板带材时，随着轧件变薄，变形抗力在增大，使压下越来越困难，当厚度薄到某一限度时，不管如何加大压力和反复轧制多少次，也不可能使产品轧薄，这一极限厚度称为轧机最小可轧厚度。
（2）大力减小工作辊直径，采用多辊轧机；采用大的张力轧制；采用高效率的工艺润滑剂以降低摩擦系数；适当对带材进行退火软化处理，减小金属变形抗力；增加轧辊的刚性；采用高刚度的轧机。
27.什么是轧机的弹性曲线？什么是轧机弹跳方程？什么是轧件的塑形曲线？答：P278 （2）h=S0’+P/K28.用简化的P-H图，推导预控AGC模型（即△S0=f(△h0)公式）。
推导辊缝传递参数，推导P-AGG的计算公式。
答：29.影响辊缝形状的因素有哪些？什么是轧辊辊型设计？P287答：（1）轧辊的不均匀热膨胀、轧辊的磨损、轧辊多的弹性变形（2）钢板生产中为了获得酸洗设备平直及厚度均匀的钢板，在轧制过程中沿轧辊长度两轧辊之间各点的距离应当相等，即保持辊缝均匀，但在实际轧制过程中，有许多因素影响两个轧辊之间的距离。
轧制理论)轧制原理PPT
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。
轧钢原理
绪论金属压力加工：金属压力加工时金属在外力作用并且不破坏自身完整性的条件下稳定改变其形状与尺寸，而且也改善其组织和性能的加工方法，也叫金属的塑性加工。
金属加工分类：弯曲、剪切、锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压锻造：自由锻（镦粗、延伸）、模锻轧制：纵轧、横扎、斜扎挤压：正挤压、反挤压第一章金属塑性变形原理第二章应力和变形第一节力和应力一、外力外力：作用力、反作用力（1）作用力：压力加工设备的可动工具部分对工件作用的力叫做作用力，又叫主动力。
（2）约束反力：正压力、，摩擦力约束反力：变形物体的整体运动和质点流动受到工具另外组成部分的约束，及工件与工具接触面上摩擦里的制约，工件在这些力的作用下产生形变，这些力叫约束反力。
二、内里和应力内力：当物体在外力作用下，并且物体的运动受到阻碍时，或者由于物理和物理化学等作用而引起物体内原子之间距离发生改变，在物体内部产生的一种力，叫作内力。
引起内力的两种原因：（1）为平衡外部的机械作用，在金属内部产生于外力相平衡的内力。
（2）由于物理和物理化学作用而引起的内力。
应力：内力的强度称为应力，或者说内力的大小是以应力来度量的，单位面积上作用的内力称为应力。
第二节变形变形：金属在受力状态下产生内里的同时，其形状及尺寸也产生变化，这种现象称为变形变形：弹性变形，塑性变形从微观上看：弹性变形的实质，就是所施加的外力或能不足以使原子跃过势垒。
塑性形变，如果能越过上述势垒而使大量原子定向的从原有的平衡位置转移到另一平衡位置上去，这就表现为塑性形变。
从宏观上看：金属在外里作用下产生变形，外力去除后，又恢复到原来的形状和尺寸，这样的变形称为弹性变形。
如果外力去除后，变形金属的形状和尺寸能保留下来，不会恢复到变形前的状态，这样的变形称为塑性变形。
第三节应力状态及图示主平面：只有正应力，而切应力为零的平面称为主平面主应力：主平面上的正应力称为主应力塑性变形中拉应力最容易导致金属破坏，因为它使金属内的细小疏松、空隙、裂纹等缺陷扩大，压应力有利于减小或抑制缺陷的发生与发展。
高精度轧制理论及技术PPT课件
h2>h1
0 S0 h1 h2 H h(H)
冷轧－－σ↑（K↑）→ P↑→ P/K↑→ h↑
P
2
P2 1
P1
σ2>σ1 h2>h1
0 S0 h1 h2 H h(H)
（2）速度变化－－通过f、油膜厚度、变形抗力等起作用
P
1
2 P1
P2
V 2>V 1
油膜厚度↑ h2<h1
0 S0 h2 h1 H h(H)
高精度轧制理论及 技术
教材：
金属塑性加工学－－轧制理论与工艺（第二版） 王廷溥，齐克敏主编，2002
主要参考书：
1，高精度轧制技术，黄庆学 梁爱生著，冶金工业出版社，2002。 2，高精度板带材轧制理论与实践，{美金兹伯格著，
姜明东 王国栋等译，冶金工业出版社，2000 3，带钢热连轧的模型与控制，孙一康著，冶金工业出版社，2002 4，带钢冷连轧计算机控制，孙一康著，冶金工业出版社，2002 5，金属塑性加工学----轧制理论与工艺（第二板），
考虑终轧温度要求时热连轧穿带速度设定计算：
Vmih ni f(TnC.........)...
Vn KhdnLlnttFF0nttww
Hi*
L i架
例－－当H↑→h↑
控制措施－－可↓S
P
由几何关系：
2
Hbd
P2
1 P－h 图的建立
1
1. P1
δ：辊热膨胀、磨损补偿
g H2> H1
h bc gc
K
H (H)h
a
bc d
a1、a2：可根据实测结果确定
Ss：设定or锁定值
产S ：生压的力后为果0时辊缝指示δ器S读数
棒材工艺轧制原理
• 热轧生产线：热轧生产线主要包括加热炉、轧机、冷却设备等 • 冷轧生产线：冷轧生产线主要包括矫直机、剪切机、冷床等 • 在线轧制生产线：在线轧制生产线主要包括连轧机、飞剪、卷取机等
棒06材工艺轧制技术的发展与展 望
棒材工艺轧制技术的 最新进展
• 棒材工艺轧制技术的最新进展 • 高性能轧制技术：通过优化轧制工艺，提高金属的力学性能和 表面质量 • 智能化轧制技术：利用计算机技术和传感器技术，实现轧制过 程的自动化和智能化 • 环保节能轧制技术：通过优化生产工艺和设备，降低能源消耗 和环境污染
棒材工艺轧制技术的未来挑战
• 技术难题：解决棒材工艺轧制过程中的技术难题，提高 产品质量和生产效率 • 市场竞争：应对市场竞争，提高棒材工艺轧制技术的竞 争力和市场份额
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棒材工艺轧制的基本原理及其影响因素
棒材工艺轧制的基本原理
• 金属在塑性变形过程中的晶格位错和滑移 • 通过改变金属的晶粒形状和晶粒大小来实现塑性变形
棒材工艺轧制的影响因素
• 轧制温度：影响金属的塑性和流动性 • 轧制速度：影响金属的变形速度和冷却速度 • 轧制压力：影响金属的变形程度和密度 • 轧制间隙：影响金属的变形均匀性和表面质量
轧制间隙的调整
• 自动调整：通过自动控制系统实时调整轧制间隙 • 手动调整：根据轧制过程中的实际情况手动调整轧制间 隙
棒03材工艺轧制过程中的组织性 能变化
轧制过程中的微观组织演变
金属在轧制过程中的微观组织变化
• 晶粒形状和大小的变化：轧制过程中晶粒逐渐拉长，晶 粒大小减小 • 晶格位错和滑移的产生：轧制过程中晶格位错和轧制技术的发展趋势 • 高生产效率：提高轧制速度，提高生产效率，降低生产成本 • 高质量：提高金属的力学性能和表面质量，满足市场需求 • 环保节能：降低能源消耗和环境污染，实现可持续发展
塑性成形第14章塑性加工工艺(轧制挤压)
品表面光洁、板形平直、尺寸精度高和机械性能好。 工艺特点： （1）加工温度低，产生加工硬化，需要中间退火。 （2）采用工艺冷却和润滑 （3）张力轧制
管材轧制
（1）压下量
h h0 h1 h 2R(1 cos)
咬入角 entering angle
D R
O
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
h0
a
A
C
B
l
h1
l Rh (h2 ) Rh 4
b1
b0
tg
R
Rh ( h)
h R
2
h 2R
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率Biblioteka 表面夹杂暴露在钢材表面上的非金属物质称为 (1)钢坯带来的表面非金属夹杂物。 表面夹杂,一 般呈点状、块状和条状 (2)在加热或轧制过程中，偶然有非金 分布，其颜色有暗红、淡黄、灰白等， 属夹杂韧(如加热炉的耐火材料及炉 机械的粘结在型钢表面上，夹杂脱落 渣等)，炉附在钢坯表面上，轧制时 后出现一定深度的凹坑，其大小、形 被压入钢材，冷却经矫直后部分脱落 状无一定规律。
名。例工、槽、角钢的腿长、腿短、腰 (2)切深孔切人太深，造成腿长无法消除。 厚、腰薄及一腿长，一腿短。
斜轧穿孔生产管材
板带材轧制
特点：宽厚比（B/H）大 规格：中厚板（中板4~20mm，厚板20~60mm，
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
金属塑性加工学—轧制理论与工艺
轧制理论部分思考题1、简单轧制过程得条件,变形区及主要参数有哪些?答:简单轧制过程:轧制过程上下辊直径相等，转速相同,且均为主动辊、轧制过程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作用外,不受其她任何外力作用、轧件在入辊处与出辊处速度均匀、轧件本身得力学性质均匀。
变形区：（1）几何变形区:入口与出口截面之间得区域、（2）物理变形区:发生塑性变形得区域变形区参数:(1）咬入弧:轧件与轧辊相接触得圆弧。
（2）咬入角α:咬入弧所对应得圆心角称为咬入角。
（3）变形区长：咬入弧得水平投影.（4）轧辊半径R。
（５）轧件轧前、后得厚度H、h.(６）平均厚度。
（7)轧件轧前、后宽度Ｂ、b。
(8）平均宽度。
(９)压下量2、改善咬入条件得途径。
答:由α≦β应使α↓,β↑1、减小α方法：由α＝ａrccos(1—△ｈ／D) 1）减小压下量. 2)增大D. 生产中常用方法:3)采用开始小压下或采用带有楔形端得钢坯进行轧制得方法2、提高β得方法：轧制中摩擦系数主要与轧辊与轧件得表面状态、轧制时轧件对轧辊得变形抗力以及轧辊线速度得大小有关１)改变表面状态，如清除氧化皮。
2)合理调节轧制速度,随轧制速度提高摩擦系数降低,采取低速咬入。
３)改变润滑情况等。
3、宽展得组成及分类。
答：组成:滑动宽展△B1、翻平宽展△B2、鼓形宽展△B3 分类:自由宽展、限制宽展、强制宽展４、前后滑区、中性角得定义。
答:(１)前滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相反，在变形区出口处，金属速度大于轧辊圆周速度，相对轧辊向前运动.(２）后滑区:摩擦力方向与带钢运行方向相同,在变形区入口处，金属速度小于轧辊圆周速度，相对轧辊向后运动.（3)中性角:前滑区与后滑区得分界面对应得圆心角叫中性角,金属速度与轧辊圆周速度相等，相对轧辊没有运动。
5、确定平均单位压力得方法，说明。
答：（１)理论计算法：它就是建立在理论分析基础上,用计算公式确定单位压力.通常，都要首先确定变形区内单位压力分布形式及大小,然后再计算平均单位压力.（2)实测法:即在轧钢机上放置专门设计得压力传感器，将压力信号转换成电信号,通过放大或直接送往测量仪表将其记录下来，获得实测得轧制压力资料.用实测得轧制压力除以接触面积,便求出平均单位压力。
轧制理论与工艺试卷4
轧制理论与工艺试卷4（东北大学网络学院）一、判断题（说明：对画“▼错画“X”）（每小题2分，共16分）1、只要轧制压力超过板形良好条件所要求的轧制压力，就会出现边浪。
（）2、轧件的变形抗力愈高，其塑性愈差。
（）3、轧件与轧辑接触弧的水平投影长度叫接触弧长。
（）4、在辐速及延伸系数一定条件下，只要轧件入口速度增大，其前滑必然增加。
（）5、轧辐直径增大，其总轧制压力不一定增加。
（）6、斜轧穿孔时加大送进角、降低轧辐转速可以提高斜轧的轴向滑动系数。
（）7、万能轧机轧制H型钢时，H型钢的腰部在万能孔型中处于全后滑状态。
（）8、型材轧制时的压下不均匀与平辑轧方件相比，将会减少宽展。
（）二、分析与计算（共30分）1、板带材厚度控制的方法有哪些？，试做简要分析。
（5分）2、什么叫板形？试简述各种因素对板形的影响。
（5分）3、写出并证明前馈式AGC的数学模型，分析其控制厚度的基本思想。
（7分）4、平板轧制中性角Y=1°,轧一直径Dz=120mm,出口厚度h=0.8mm,求：中性面高度？（5分）5、①90/①200X250四辐轧机，若来料厚度2.0mm,经一道次轧成1.5mm,B=IOOmm,若平均变形抗力。
产350Mpa,不考虑轧车昆弹性压扁的stone公式为：n,σ=—....... -,其中X=H,X h 前、后张力分别为70MPa和80MPa,摩擦系数取0.06,计算总轧制压力（8分）。
三、简要回答如下问题（共16分）1、型钢轧机如何按机架排列方式进行分类？（6分）2、利用二辑孔型轧制H型钢存在哪些困难？（6分）3、什么是切分轧制？（4分）四、回答下列问题（共30分）1、目前有哪几种管材冷加工方法？（4分）2、管材纵轧时的变形参数是以哪三个方向为准的？为何不与型材纵轧时确定变形参数的方向完全一致？（6分）3、斜轧穿孔轧辑由哪几部分组成？各部分有何作用？（6分）4、什么叫做二辑斜轧穿孔时的“临界径缩率”（£力?试阐明应从哪些方面采取措施，来提高它的极限值？（6分）5、张力减径机有何作用？在什么条件下使用张力减径机在经济上是合理的？（8分）参考答案一、判断题1、F；2、F；3、T；4、T；5、F；6、T；7、T；8、F二、分析与计算1、板带材厚度控制的方法有：（1）调整压下法；调压下是厚度控制最主要的方式，常用于消除由于影响轧制压力的因素所造成的厚度差。
《金属的轧制》课件
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目 录
• 轧制技术概述 • 轧制的基本原理 • 轧制工艺流程 • 轧制设备与工具 • 轧制技术的发展趋势与展望
01
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轧制技术概述
轧制技术的定义
轧制技术是通过旋转轧辊对金属施加压力，使其发生连续塑性变形的工艺过程。
轧制技术的基本原理是利用轧辊与金属之间的摩擦力，使金属产生连续的塑性变形 ，从而获得所需形状和性能的金属制品。
。
通过引入先进的传感器、控制 器和优化算法，实现对轧制过 程的实时监测和控制，提高产
品质量和生产效率。
智能化与自动化的轧制过程可 以减少人工干预和操作误差， 提高生产安全性和稳定性。
未来轧制过程的智能化与自动 化将进一步发展，实现更加智 能化的生产管理和决策支持。
新材料与新工艺的轧制技术探索
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粗轧机
用于进一步轧制原料，使其接近成品 尺寸，通常具有中等轧制压力和道次 数。
精轧机
用于最终轧制成品，具有较小的轧制 压力和较多的道次数，以确保产品精 度和表面质量。
连轧机
多台轧机连续排列，实现连续轧制， 提高生产效率和产品质量。
轧辊的类型与材料选择
热轧辊
承受高温和较大轧制力，通常选 用高硬度和耐热性好的材料，如
随着新材料和新工艺的不断涌现，轧制技术也在不断探索和创新。
新材料如高强度钢、不锈钢、钛合金等具有更高的强度和耐腐蚀性能 ，需要新的轧制技术和工艺来满足其加工要求。
新工艺如轧制复合技术、轧制变形控制技术等可以显著提高产品质量 和性能，满足更加复杂和多样化的市场需求。
探索新材料与新工艺的轧制技术需要不断投入研发力量，加强产学研 合作和技术交流，推动轧制技术的不断创新和发展。
材料成型工艺学 金属塑性加工
二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备：锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序：基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工 成形； 可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标：金属的塑性（ψ、δ ）； 变形抗力（σb、HB）。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
金属塑性加工学王晓东
一、名词解释1、轧制：两个或两个以上的旋转工具间靠摩擦拉入工具间变形2、轧制过程：靠旋转靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进滚缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程3、咬入角α：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角4、接触弧长度（咬入弧长度）：轧件与轧辊相接触的圆弧的水平投影长度5、绝对变形量：用轧制前、后轧件绝对尺寸之差表示的变形量6、相对变形量：用轧制前、后轧件尺寸的相对变化表示的变形量7、咬入：依靠回转的轧辊与轧件之间的摩擦力，轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象8、宽展：延横向移动的体积所引起的轧件宽度的变化9、前滑：轧件出口速度Vh大于轧辊在该处的线速度V，即Vh>V的现象10、前滑值：轧件出口速度Vh与对应点的轧辊圆周速度之差与轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比即Sh=（Vh-V）/V*100%11、后滑：轧件入口速度VH小于轧辊在该处的线速度V的水平分量V*cosα的现象12、后滑值：轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量之比值即SH=（Vcosα-VH）/ Vcosα*100%13、中性角γ：决定变形区内金属相对轧辊运动速度的一个参量14、轧制压力：用测压仪测量金属在轧辊上的总压力15、连轧：；连轧机各机架顺序排列轧件同时通过数架轧机进行轧制，各个机架通过轧件相互联系16、异步轧制：两个工作辊表面线速度不同的一种轧制方法17、异径轧制：板带材生产中，线速度基本相同而直径与转速相差很大的轧制状态18、轧制力矩：用于使轧件塑性变形所需之力矩19、注：①简单轧制是对称轧制，对称轧制不是简单轧制②主电机过载时间t≤15S③主电机传动力矩：动力矩静力矩（轧制力矩附加摩擦力矩空转力矩）二、填空与简答1、轧制变形的表示方法：①绝对变形量②相对变形量③变形系数2、轧制变形的基本理论：①外端理论②三阶段理论（咬入形成抛出）③不均匀变形理论（比较正确）3、宽展的种类：①自由宽展（适用平棍轧制）②限制宽展（适用凹管）③强迫宽展（适用凸管轧制和切入型轧辊）<注：孔型中的宽展有限制宽展和强迫宽展》4、宽展组成：①滑动宽展②翻平宽展③鼓形宽展5、连轧的条件：轧件在轧制线上每一家轧机的秒流量相等6、机组与机组之间采用堆钢，机架与机架之间采用拉钢7、堆拉系数：K＞1，堆钢轧制堆拉率：ε为正值，拉钢轧制K＜1，拉钢轧制ε为正值，堆钢轧制8、确定平均单位压力方法：①理论计算法（常用）②实测法③经验公式法9、轧材应用最广泛的是刚材，其中优质碳素钢材又称号钢10、有色金属应用较广的主要是：铝铜钛注：钛及钛合金比强度和比刚度大用于航空天海石油11、板带材是有色金属与合金主要轧材且是弯曲型钢焊接、型钢和焊接钢管的原料12、有色金属型材、棒材、管材大多采用挤压法，中小规格的棒材、线坯和简单断面的的型材用轧制方法13、钢管一般采用：①轧制②焊接③拉伸14、钢管生产系统分为①板带钢生产系统②型钢生产系统③混合生产系统④合金钢生产系统15、碳素钢材生产工艺流程：①连铸坯的工艺流程②钢锭的大型生产系统的工艺流程③钢锭的中型生产系统的工艺过程④钢锭的小型生产系统工艺过程16、轧制生产工艺的条件：技①术要求（首要依据）②内在规律（即钢种特性）③工艺过程17、产品标准：规①格标准技②术条件③试验标准④交货标准18、轧材生产各基础工序：①原料的选择及准备原②料加热③钢的轧制④钢材轧后冷却与精整⑤钢材生产的检查19、保证产品质量的中心环节是钢的轧制变形①程度↑三向应力状态↑组织性能↑②变形温度↑(塑性↑变形抗力↓钢种特性好，保证产品质量) ③变形速度（低速咬入高速轧制）注：提高生产率途径即提高轧机速度20、简单轧制的特点：①上下轧辊直径相同②转速相等③轧辊无切槽④均为主动辊⑤无外力或推力⑥刚性的轧辊⑦入辊出辊速度均匀⑧轧件力学性质均匀21、咬入条件：咬入角≤摩擦角即（α≤β）☆推导过程：Nx=Nsinα（Nx----咬入阻力）Tx=Tcosα（Tx---咬入力）①当Nx＞Tx；Nsinα＞Nfcosα即tanα＞f 因tan=f 故α＞β不能自然咬入②当Nx=Tx；Nsinα=Nfcosα即tanα=f 故α=β平衡状态③当Nx＜Tx；Nsinα＜Nfcosα即tanα＜f 故α≤β自然咬入22、改善咬入条件的途径①降低α角②提高β23、降低α方法：①增大轧辊直径D②减小压下量24、提高β角方法：①改变轧件或轧辊的表面状态②合理地调节轧制速度25、实际生产中常见降低α角的方法：①用钢锭的小头先进入轧辊或用带有楔形端的钢坯进行轧制②强迫咬入，用外力将轧件强度强制推入轧辊26、钢材生产系统：①传统：以模铸钢锭为原料用初轧机或开坯机将钢锭轧成各种规格钢坯再通过成品轧机轧成钢材②现代：以连铸坯为原料连铸钢将钢水直接铸成一定断面形状和规格钢坯再通过成品轧机轧成钢材27、合金钢的生产工艺流程的特殊处①在工序上比碳素钢多出原料准备中退火②轧制后的热处理③酸洗④开坯中有时用锻造代替轧钢28、钢材的冷加工生产工艺流程特点：①加工前酸洗②加工后退火两者属于冷加工生产线29、有色金属加工方法：①轧制②挤压③拉拔30、有色金属加工中的工序：①铣面作用（机械加热，除去表面氧化铁皮和缺陷）②包铝作用:防氧化液压薄③蚀洗=酸洗④冷轧31、连铸及连铸—连轧工艺与传统模铸热轧比较的优越性：①增加金属收得率②节约能源③提高铸坯质量④简化工艺⑤改善劳动条件⑥便于实现机械化和自动化32、连铸与轧制的衔接工艺：①基本条件：产量，规格和节奏匹配②基础：质量控制③技术关键：温度与热能的衔接调控33、连铸与轧机的衔接模式：①连续铸扎工艺②连铸坯直接轧制工艺②连铸坯直接轧制工艺（CC—DR）③高温热装炉炸制工艺（CC—DHCR或HDR）④低温热装工艺（CC—HCR）⑤常规冷装炉轧制工艺34、实现连铸与轧制连续化生产且保证质量的匹配关系使连铸机生产能力略大于炼钢能力，而轧钢能力略大于连铸能力35、连铸坯热装热送和直接轧制工艺特点：①节约能源消耗②提高成材率节约金属消耗③简化生产工艺流程④大大缩短生产周期⑤提高产品的质量⑥减少人员编制36、CC--DR;CC—DHCR;CC—HCR:优点：（同35）缺点：①CC—DR：生产计划安排与管理难度大；设备操作可靠性要求高②CC-DHCR：效益低于CC—DR③CC—HCR：效益低于连铸连轧范围：①CC—DR：铸坯和轧制产品断面形状规格和钢种变换少的工厂铸坯产量衔接匹配平衡形成连续流水生产线②CC—DHCR:产品断面形状规格和钢种变换多的工厂可二流或多留连铸共轧机，形成铸扎连续流水生产线③产品断面形状规格和钢种变换多而大的工厂可多流连铸及远距离连铸共轧机37、感应式加热炉特点①短式加热，效率高②操作灵活③无污染，劳动条件好④氧化铁皮损失小⑤维护方便⑥不利对切割断面加热38、辊底式加热炉特点：①铸坯长度和重量不受限制②储坯量小缓冲能力小③温度范围小能耗高不环保④加热炉长，辊道定时检修更换基建设备，投资大39、步进式加热炉特点：①铸坯长和重量受加热炉宽度限制②储坯量大③均热时间长能耗低④加热炉短，基建设备投资少40、连铸连轧工艺的主要关键技术：①高温无缺陷铸坯生产技术②铸坯温度保证与输送技术③自由程序轧制技术④生产计划管理技术⑤设备和工艺可靠性技术41、铸坯温度保证技术靠什么？（内热保热补热）①内部冶金热能②外部加热42、铸坯温度保证技术有：①未凝固再加热技术即用液芯凝固潜热加热表面的技术，争取板坯保持更高均匀的温度②连珠钢坯的输送保温技术a近——保温辊道b远——保温车③方坯及板坯边部补偿加热技术a连铸机内绝热技术b在火焰切割机附近采用板坯边部加热装置C电磁感应加热技术d铸坯加热技术(铸坯的升温和均温；铸坯的储存和铸扎工序之间的缓冲；物流协调作用43、异步轧制的特点：①降低轧制压力②轧薄能力强③轧制精度高④振动问题44、异径轧制的特点：①增大压下量②减少道次③轧制效率和轧薄能力高④产品厚度精度高，板型质量好45、计算单位压力理论：采利柯夫：①轧件与辊间近于完全滑动②接触弧看做弦③最适用于冷轧薄板西姆斯：①轧制看作粗糙的斜锤头间的镦粗②接触弧——抛物线③适用于热轧斯通：①轧制看作平行板间镦粗②接触表面摩擦规律——全滑动③适用于冷轧薄板爱克伦得：适用于孔型轧制即热轧★基本因素：前滑：①中性角γ：γ增加S增加②轧件高度h：h增加S减小③轧后半径R：R增加S增加S=r²/h *R宽展：A：B/L ①当B/L≤1 a：△b增△L增b：B=常值△b随t增而增c：L=常值△b 随B增而增d：B/L增lnβ减小△b减小B：工具形状系数KG（0＜KG＜1时延伸＞宽展）①D增KG增②△h增KG增③α增KG 增f增KG增★工艺因素：前滑①压下率△h/H: △h/H↑S↑②轧件宽度：a：轧件宽度＜40mm随宽度↑S↑b：轧件宽度＞40mm随宽度↑S一定③摩擦系数f：f↑S↑④轧辊直径D：D↑S↑⑤张力↑S↑⑥轧件厚度↓S↑宽展①相对压下量△h/H↑△b↑②轧辊直径D↑△b↑③轧制道次：总△h一定轧制道次增加△b↓④轧件宽度B↑△b↑⑤摩擦系数f↑△b↑单位压力Px （四要素）：①摩擦系数f↑Px↑②相对压下量△h/H↑Px↑③轧辊直径D ↑Px↑④张力↑Px↓三、计算题1、采利柯夫，西姆斯，斯通，爱克伦得计算53——75页2、稳定轧制条件注：冷轧时αy=kxα（kx=2——2.4）热轧时αy=kx*βy/β*α（αy=1.5——1.7α）例：钢管直径D=1150 880/635 α=30°（1）怎么轧，可是轧后最薄（2）求该条件下的α和L（1）解：△hmax小=D（1-cos30°）=154h =635-154=481△h大=880-481=399αy=1.5α=45°△hmax大=D（1-cosαy）=1150（1-cos45°）=337△h大＞△hmax大故不能稳定轧制hmin=880-337=543（2）△hmin=635-543=92α=arccos（1-92/1150）L=根号下R*△h。