宽展
项目05 轧制过程中的横变形-宽展
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。
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
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。
塑性变形与轧制技术：宽展的影响因素(二)
五、轧制道次的影响
结论：总压下量相同时，轧制道次越多，总的宽展量越小。 公式表示：Δb＞Δb1+Δb2+……Δbn
轧制道次和宽展
五、轧制道次的影响
根据M·A·扎罗辛斯基的研究，得出： Δb=c(Δh)2
绝对宽展Δb与绝对压下量Δh的平方成正比。
图4-29 轧制道次对宽展的影响
五、轧制道次的影响
图中的纵坐标C=Δb/Δb0，Δb为有后张力时 的实际宽展量，Δb0为无后张力时的宽展量 。横坐标为qH/K，其中qH为作用在入口断面 上单位后张力，K为平面变形抗力
结论：后张力对宽展有很大影响，而前 张力对宽展影响很小。
因为轧件变形主要产生在后滑区。
实验结果：当后张力q=K/2时，轧件宽 展为零。在qH＜K/2时，C=Δb/Δb0随 qH/K增大成直线关系减小。
原因：在后张力作用下使金属质点纵向 塑性流动阻力减小，必然使延伸增大、 宽展减小。
七、工具形状的影响
轧制时所用的工具形状不同：圆柱形辊促进延伸。 孔型形状的不同，对宽展的影响：凹形孔限制宽展，凸性
孔促进宽展。
图4-31 在不同形状的孔型内轧制
谢谢大家！
例如：总压下量Δh=10mm。用一道次轧制10和两次每次 压下5mm哪个压下量大？
答：用一道次轧制：Δb1= C(Δh)2= C(10)2=100C（mm） 用两道次轧制：Δb2= 2C (Δh)2= 2C(5)2=50C（mm）
显然： Δb1＞Δb2
六、张力对宽展的影响
图4-30 后张力对宽展的影响
结论：宽展随摩擦系数的增加而增加。
四、摩擦系数的影响
影响摩擦的因素同样影响宽展。 1、轧辊材质及辊面状态 2、轧制温度 3、轧制速度 4、化学成分
轧制时金属的横变形
图9-9所示 .要作为推导公式的出发点。
14.2 宽展的种类和组成
图9-8 宽展沿宽度均匀分布的假说
图9-9 变形区分区图示
14.3 影响宽展的因素 一、 压下量的影响
实验表明，随压下量增加，宽展量也增加如图9—10 所示。
这是因为随高向位移体积增大，宽度方向和纵向位移 体积都应增大，宽展自然应该增加。 此外，随压下量增大，变形区长度增大，金属纵向流动 所受到的摩擦阻力增大，根据最小阻力定律，金属质点沿 横向流动应变得更容易，因而宽展也应增加。
⑶轧制速度的影响 在某一压下量下轧制速度与宽展的关系曲线，如 图192页所示。
从图中可以看出，在所有压下量条件下，轧制
速度由1m/s到2m/s，宽展量有最大值，当轧 制速度大于3m/s时，曲线保持水平位置，即轧 制速度提高，宽展保持恒定。
14.3 影响宽展的因素 ⑷金属化学成分的影响
合金钢的宽展比碳素钢的宽展大。 (5)轧制道次的影响 实验证明，在总压下量相同的情况下，轧制道 次越多，总的宽展量越小。 (6)后张力对宽展的影响
4、彼德诺夫—齐别尔公式 计算
h 30 Rh 0.35 94.9 8.3mm H 120
b 150 8.3 158 .3mm
5、用艾克隆德公式计算
m 1.6 fl 1.2h 1.6 0.385 94.9 1.2 30 0.1 H h 120 90
• 已知轧辊工作直径为600mm，轧件轧前断面 尺寸为120×150mm，压下量为30mm，轧制 温度为1000℃，钢轧辊，轧件材质为碳钢。 轧制速度 v=5m/s。试用巴赫契诺夫、艾克隆 德、齐别尔公式计算轧件轧后宽度。
解： 1、用艾克隆德计算摩擦系数。钢轧辊K1=1， v=5m/s，k2=0.7。轧件材质为碳钢，K3=1.0 f = K1K2 K3（1.05－0.0005 t） =1×0.7×1(1.05-0.0005×1000) =0.385 2、计算变形区长度
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。
第三讲-宽展
均匀分布
2）变形区分区
认为变形区可分为四个区域，在两边的区域为宽展区，中 间分为前后两个延伸区，它可用下图来说明。
3）不同假说各自特点
均匀分布的假说： 对于轧制宽而薄的薄板，宽展很小甚至可忽略时，变形可以认
为是均匀的。在其它情况下，均匀假说与许多实际情况是不相 符合的，尤其是对于窄而厚的轧件更不适应。 因此这种假说是有局限性的。 变形区分区假说： 不完全准确，许多实验证明变形区中金属表面质点流动的轨迹， 并非严格地按所画的区间进行流动。但是它能定性地描述宽展 发生时变形区内金属质点流动的总趋势，便于说明宽展现象的 性质和作为计算宽展的根据。 总之，宽展是一个极其复杂的轧制现象，它受许多因素的影响。
沿轧件高度方向金属横向变形的 分布也是不均匀的，一般情况下接触 表面由于摩擦力的阻碍，使表面的宽 度小于中心层，因而轧件侧面呈单鼓 形。
3.2 宽展及其分类
(1)宽展与研究宽展的意义
1)宽展 定义：在轧制过程中轧件的高度方向承受轧辊压缩作用，
压缩下来的体积，将按照最小阻力法则沿着纵向及横向 移动，沿横向移动的体积所引起的轧件宽度的变化称为 宽展。 表示方法：通常将轧件在宽度方向线尺寸的变化，即绝对 宽展直接表征宽展量。
大量实验证明 不均匀变形理
论比较正确
沿轧件断面高度方向上变形、应力和 不均匀变形理论 金属流动分布都是不均匀的
1）轧制时的不均匀变形
特点： 接触摩擦引起不均匀变形 轧辊形状引起不对称分布 外端强制作用趋于均匀化
镦粗时不均匀变形现象
轧制时不均匀变形现象
塔尔诺夫斯基实验
A-A 入辊平面；B-B 出辊平面 沿轧件断面高向上变形分布
L 平均延伸量：l＝L 故有ln b 2 －
轧件的宽展系数
轧件的宽展系数轧件的宽展系数是衡量金属材料在轧制过程中宽度拉伸程度的一个重要指标。
通过掌握宽展系数，可以有效预测和控制轧件的变形，提高生产效率和成品质量。
宽展系数是指材料在轧机中被拉伸的宽度与初始宽度的比值。
宽展系数越大，说明材料在轧制过程中容易发生宽度拉伸，而宽展系数较小则说明材料较难拉伸。
因此，宽展系数对于设计合适的轧制工艺和选择适合的轧制机械设备至关重要。
对于不同种类的金属材料，其宽展系数不尽相同。
一般来说，冷轧钢板的宽展系数较高，而铝及其合金材料的宽展系数较低。
这是由于材料的晶粒结构、成分和热处理等因素决定的。
在实际生产中，要根据不同材料的宽展系数特性来选择合适的轧制工艺，并且在机械设备的设计过程中充分考虑宽展系数对轧制过程的影响。
了解宽展系数的重要性，不仅可以帮助我们设计出更加合理的轧制工艺，还能引导生产操作者在实际操作中做出正确的判断和决策。
在轧制过程中，如果宽展系数较大，操作者可以适当提高轧制速度，加快材料的宽度拉伸过程，提高生产效率。
而当宽展系数较小时，应采取合适的控制措施，如降低轧制速度、增加辊缝之间的摩擦力等，以确保材料的宽度拉伸均匀，避免产生变形缺陷。
此外，了解宽展系数还可以帮助我们评估材料的可加工性。
宽展系数较大的材料通常具有较好的塑性和可加工性，更容易形成复杂的形状和结构。
这对于一些需要较高加工精度和复杂形状要求的行业，如汽车制造、航空航天等，具有重要的意义。
总而言之，轧件的宽展系数是一个重要的工程参数，对于轧制生产过程中的变形控制和产品质量提升起到关键作用。
我们应该深入了解不同材料的宽展系数特性，灵活运用合适的工艺和设备，以提高生产效率和产品质量。
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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。
如以弦近似地代替接触弧，则上式可以简化为：
为了考虑轧件宽度和外区张力的影响，采利柯夫公式有如下的形式：
式中σH为后张力，σs为屈服应力，C B和Cσ分别为宽度和张力的影响系数，e为自然对数的底。
(2)格利什柯夫()公式(1958年)
式中ε表示相对压下量。
用于计算热轧时宽展的公式(1)贝奇曼(H．Bechmann)公式(1950年)
(2)舒拉列夫(M．V．Shuralev)公式(1958年)
(3)斯帕林(L．M．G．Sparling)公式(1961年)
4)乌萨陶夫斯基(Z．Wusatowski)公式(1965年)
(5)海尔米和亚历山大(A．Helmi，J．M．Alexan—der)公式(1968年)
(6)巴赫契诺夫()公式(1950年)
(7)古布金()公式(1947年)
(8)艾克隆德(S．Ekelund)公式
式中t为热轧时轧件的温度，计算得到的是轧件在轧后的宽度的平方，经开方之后减去轧前的宽度才得到宽展值。
孔型轧制时宽展的计算孔时轧制时的宽展比在平辊轧制时复杂得多、要考虑下面的特点：孔型轧制时，沿轧件宽度上压下量的分布是不均匀的，其计算方法应有所不同；沿轧件的宽度上，轧件与轧辊的接触是从入口端开始逐渐扩展的，存在接触的非同时性以及非接触区域对接触区域的金属流动所起的抑制作用；孔型内有凸形辊面，又有孔型侧壁，强迫宽展和限制宽展会同时存在；沿孔型的宽度方向’牟L 辊的直径是变化的，轧件各部分的线速度有差别，这对宽展产生明显的影响，宽展等于零或小于零即负宽展的现象都可能出现。
相关词条：
宽展轧制原理。