轧制理论)轧制原理PPT
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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。
轧制原理 PPT
侧压后平轧时，轧件的宽展可以认为由两部分组成，一部
分是鼓形的回展Δbb，另一部分是除鼓形回展以外的轧件
宽展Δbs 。
bs / 2
be bb / 2
b0
h0
h1
b1
l0
l1
1.3 体积不变条件
对于消除了铸态组织的已变形金属，塑性加工时金属的密
度变化很小或者不变。
冷加工时，由于加工硬化和微裂纹的产生，金属密度略 有减小，但是各种金属和合金冷加工时密度通常只减小 0.1～0.2%，当进行中间退火和最终退火时，由于产生再结 晶，密度将增加到接近加工前的数值。
Nx
T
N
Tx
稳定轧制时，θ＝α/2
2
各种轧机的咬入角
轧机型式
冷轧钢和其它金属 在磨削轧辊上加润滑剂 在未磨削轧辊上无润滑剂 热轧 0.05~0.07 0.09~0.14 3~4 5~8 咬入角 弧度 度
钢板
铝板（ 350 ℃） 镍板（ 1100 ℃） 黄铜板（800 ℃ ） 普通型钢 型钢（轧辊表面有刻槽、
（2）合理调节轧制速度
1.7 最小阻力定律
如果变形体各质点有向各个方向移动的可能，则变形体的 每个质点将朝阻力最小的方向移动。
中性角
中性面
1.8 工具形状对变形的影响
由于轧辊呈圆柱状，会造成金属在宽度和长度方向的流动 阻力不同，金属横向流动的阻力是平行于辊面且与流动方 向相反的摩擦力，而纵向流动阻力是摩擦力的水平分量与
轧制过程的简单描述
b0
h0
h1
b1
l0
l1
为使轧制过程顺利进行，主电机要具有足够的功率，
以通过轧辊提供轧件塑性变形所需的变形力，而所 需变形力的大小与轧件本身的性质和应力状态有关。 在实际轧制过程中，这一变形力又对轧辊产生反作 用而影响轧制过程。
分是鼓形的回展Δbb，另一部分是除鼓形回展以外的轧件
宽展Δbs 。
bs / 2
be bb / 2
b0
h0
h1
b1
l0
l1
1.3 体积不变条件
对于消除了铸态组织的已变形金属，塑性加工时金属的密
度变化很小或者不变。
冷加工时，由于加工硬化和微裂纹的产生，金属密度略 有减小，但是各种金属和合金冷加工时密度通常只减小 0.1～0.2%，当进行中间退火和最终退火时，由于产生再结 晶，密度将增加到接近加工前的数值。
Nx
T
N
Tx
稳定轧制时，θ＝α/2
2
各种轧机的咬入角
轧机型式
冷轧钢和其它金属 在磨削轧辊上加润滑剂 在未磨削轧辊上无润滑剂 热轧 0.05~0.07 0.09~0.14 3~4 5~8 咬入角 弧度 度
钢板
铝板（ 350 ℃） 镍板（ 1100 ℃） 黄铜板（800 ℃ ） 普通型钢 型钢（轧辊表面有刻槽、
（2）合理调节轧制速度
1.7 最小阻力定律
如果变形体各质点有向各个方向移动的可能，则变形体的 每个质点将朝阻力最小的方向移动。
中性角
中性面
1.8 工具形状对变形的影响
由于轧辊呈圆柱状，会造成金属在宽度和长度方向的流动 阻力不同，金属横向流动的阻力是平行于辊面且与流动方 向相反的摩擦力，而纵向流动阻力是摩擦力的水平分量与
轧制过程的简单描述
b0
h0
h1
b1
l0
l1
为使轧制过程顺利进行，主电机要具有足够的功率，
以通过轧辊提供轧件塑性变形所需的变形力，而所 需变形力的大小与轧件本身的性质和应力状态有关。 在实际轧制过程中，这一变形力又对轧辊产生反作 用而影响轧制过程。
51钢铁PPT-轧钢基本理论课件
残余内应力的影响
▪ 宏观内应力 ▪ 引起新的变形，降低精度。 ▪ 微观内应力 ▪ 引起开裂，产生微裂纹。 ▪ 晶格畸变内应力 ▪ 强化金属；耐蚀性降低。
塑性变形的金属在加热时 组织和性能变化
▪ 1．回复
▪ 2．再结晶 ▪ 3．晶粒长大
塑性变形的金属在加热时 组织变化
回复
▪ 塑性变形后的金属在低温加热时，发生回复过程
轧钢基本理论
51钢铁收集整理
内容提要
▪ 1、金属压力加工； ▪ 2、塑性变形对组织和性能的影响； ▪ 3、钢材品种及用途； ▪ 4、型钢生产系统； ▪ 5、钢材产品标准及技术要求； ▪ 6、轧钢基本工序介绍； ▪ 7、轧制过程参数及变形规律； ▪ 8、宽展、前滑和后滑，以及影响其的因素； ▪ 9、轧制力能参数介绍。
金属压力变形分类
▪ 金属压力变形分为： ▪ 1、弹性变形：给其力则变形，力撤销其变形即消失。 ▪ 基本原理：外力应力原子离开平衡位置变形原子位能增加返
回趋势外力消失变形消失弹性变形 ▪ 条件：外力小于屈服极限 ▪ 2、塑性变形：给其力则变形，力撤销其变形依然存在。 ▪ 基本原理：金属塑性变形的实质——晶粒内部或晶粒之间产生的滑移及
冷加工对组织和性能的影响
▪ 冷加工 —— 在 T再 以下温度进行的变形加工，如低碳钢的冷拔、冷冲。
▪
冷加工时，无再结晶过程。
▪ 冷加工能产生加工硬化，提高强度和硬度，塑性和韧性下降。是重要的强化
手段，对不能热处理强化的合金尤其重 要。但增加继续塑性变形的抗力。
➢ 由于有加工硬化的存在，故冷变形可提高工件的强度和硬度，但冷变形 不能太大，否则易开裂；
再结晶温度（最低）
▪ 纯金属 T再 =0.4 T熔 ▪ 合 金 T再 =（0.5 ~ 0.7）T熔 ▪ （温度单位：绝对温度( K )）
轧制原理-第三章变形区金属的流动课件
研究开发新型的轧制技术，以提高轧制效率和产 品质量。
加强轧制过程的智能化和自动化
研究智能化和自动化技术在轧制过程中的应用， 以提高生产效率和产品质量。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
优化轧制工艺参数的方法
1 2 3
实验优化法
通过实验测试不同的轧制工艺参数组合，找到最 优的参数组合，以达到最佳的金属流动效果和产 品质量。
数值模拟法
利用数值模拟软件对轧制过程进行模拟，预测不 同参数下的金属流动和产品质量，指导实际生产 中的参数优化。
人工智能法
利用人工智能算法对大量历史数据进行分析和学 习，找到最优的工艺参数组合，实现快速优化。
厚向应变
金属在厚度方向上的长度变化。
轧制过程中的应力-应变关系
真实应力-应变曲线
描述了金属在轧制过程中的应力与应变之间的关系，是材料力学 性能的重要指标。
加工硬化
随着应变的增加，金属的屈服强度增加的现象，影响金属的进一步 变形。
流动应力曲线
描述金属在轧制过程中的应力与应变行为，对于确定轧制工艺参数 和优化产品质量具有重要意义。
轧制力对变形区金属流动的影响
力增大，金属流动阻力增大
随着轧制力的增大，变形区内金属所受的应力增加，流动阻力增大，导致金属流动速度减缓。
流动不均匀性改善
轧制力的增大有助于改善变形区内金属流动的不均匀性。这是因为较大的轧制力可以减小因应变速率差异引起的 流动不均匀性问题。
05
实际生产中的变形区金 属流动控制
轧制原理-第三章变形 区金属的流动课件
目 录
• 引言 • 变形区金属流动的规律 • 轧制过程中的应力与应变 • 轧制工艺参数对变形区金属流动的影响 • 实际生产中的变形区金属流动控制 • 结论与展望
加强轧制过程的智能化和自动化
研究智能化和自动化技术在轧制过程中的应用， 以提高生产效率和产品质量。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
优化轧制工艺参数的方法
1 2 3
实验优化法
通过实验测试不同的轧制工艺参数组合，找到最 优的参数组合，以达到最佳的金属流动效果和产 品质量。
数值模拟法
利用数值模拟软件对轧制过程进行模拟，预测不 同参数下的金属流动和产品质量，指导实际生产 中的参数优化。
人工智能法
利用人工智能算法对大量历史数据进行分析和学 习，找到最优的工艺参数组合，实现快速优化。
厚向应变
金属在厚度方向上的长度变化。
轧制过程中的应力-应变关系
真实应力-应变曲线
描述了金属在轧制过程中的应力与应变之间的关系，是材料力学 性能的重要指标。
加工硬化
随着应变的增加，金属的屈服强度增加的现象，影响金属的进一步 变形。
流动应力曲线
描述金属在轧制过程中的应力与应变行为，对于确定轧制工艺参数 和优化产品质量具有重要意义。
轧制力对变形区金属流动的影响
力增大，金属流动阻力增大
随着轧制力的增大，变形区内金属所受的应力增加，流动阻力增大，导致金属流动速度减缓。
流动不均匀性改善
轧制力的增大有助于改善变形区内金属流动的不均匀性。这是因为较大的轧制力可以减小因应变速率差异引起的 流动不均匀性问题。
05
实际生产中的变形区金 属流动控制
轧制原理-第三章变形 区金属的流动课件
目 录
• 引言 • 变形区金属流动的规律 • 轧制过程中的应力与应变 • 轧制工艺参数对变形区金属流动的影响 • 实际生产中的变形区金属流动控制 • 结论与展望
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
轧制原理——精选推荐
轧制原理第1章轧制过程基本概念轧制：⾦属通过旋转的轧辊受到压缩，横断⾯积减⼩，长度增加的过程。
纵轧：⼆轧辊轴线平⾏，转向相反，轧件运动⽅向与轧辊轴线垂直。
斜轧：轧辊轴线不平⾏，即在空间交成⼀个⾓度，轧辊转向相同，轧件作螺旋运动。
横轧：轧辊轴线平⾏，但转向相同，轧件仅绕⾃⾝的轴线旋转，没有直线运动。
轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝之间，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能产品的压⼒加⼯过程。
体积不变规律：在塑性加⼯变形过程中，如果忽略⾦属密度的变化，可以认为变形前后⾦属体积保持不变。
最⼩阻⼒定律：物体在塑性变形过程中，其质点总是向着阻⼒最⼩的⽅向流动。
简单轧制过程：轧制时上下辊径相同，转速相等，轧辊⽆切槽，均为传动辊，⽆外加张⼒或推⼒，轧辊为刚性的。
变形区概念：轧件承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。
⼏何变形区：轧件直接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。
物理变形区：轧件间接承受轧辊作⽤，产⽣塑性变形的区域。
接触弧s （咬⼊弧）：轧制时，轧件与轧辊相接触的圆弧(弧AB ）咬⼊⾓α：接触弧所对应的圆⼼⾓。
变形区（接触弧）长度（l ）：接触弧的⽔平投影长度。
咬⼊⾓α: △h = D （l-cos α）cos α=1- △h /D变形区长度l 简单轧制，即上下辊直径相等。
绝对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的绝对差值。
压下量△ h = H-h宽展量△b = b-B延伸量△l = l- L相对变形量：轧前、轧后轧件尺⼨的相对变化。
相对压下量ε=（△h/H ）% e = ln h/H相对宽展量εb=（△b /B ）% eb= ln b/B相对延伸量εl=（△l/L ）% el= ln l/L 。
变形系数：轧前轧后轧件尺⼨的⽐值表⽰的变形。
压下系数：η=H/h宽展系数：β（ω）= b/B延伸系数： µ （λ）=l/L总延伸系数与总压下率（累积压下率）设轧件原始⾯积为F0 ,经过n 道次轧制后⾯积为Fn ，则轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦⼒将轧件拖⼊辊缝，并使之受到压缩产⽣塑性变形，获得⼀定形状、尺⼨和性能的压⼒加⼯过程。
轧制理论)轧制原理
轧制理论的发展趋势与未来展望
1 2
智能化发展
随着人工智能和大数据技术的应用，轧制理论的 智能化发展成为趋势，实现轧制过程的自动化和 智能化控制。
新材料和新工艺研究
未来轧制理论将继续在新材料、新工艺的研究方 面发挥重要作用，推动行业的创新发展。
3
绿色可持续发展
轧制理论将注重绿色可持续发展，致力于降低能 耗和减少环境污染，实现行业的可持续发展。
轧制理论)轧制原理
目录
量 • 轧制过程的模拟与优化 • 轧制理论的应用与发展
01
轧制原理概述
轧制的基本概念
轧制是一种金属加工工艺，通过两个 旋转的轧辊将金属坯料压缩，使其发 生塑性变形，从而获得所需形状和性 能的金属制品。
轧制过程中，金属坯料通过轧辊的摩 擦力作用被牵引，经过连续的塑性变 形，形成一定规格和形状的成品或半 成品。
智能算法进行故障诊断和预警，提高轧制过程的稳定性和可靠性。
05
轧制理论的应用与发展
轧制理论在钢铁工业中的应用
轧制工艺优化
轧制理论为钢铁工业提供了优化轧制工艺的方法，提高了产品质 量和生产效率。
新材料研发
轧制理论在新材料研发中发挥了重要作用，推动了钢铁材料的不 断升级和革新。
节能减排
轧制理论的应用有助于钢铁工业实现节能减排，降低生产过程中 的能耗和污染物排放。
利用测厚系统实时监测板材厚度， 反馈调整轧制参数，以实现厚度 控制的自动化和精细化。
04
轧制过程的模拟与优化
轧制过程的数值模拟技术
有限元法
01
通过将轧制过程划分为一系列小的单元，利用数学方程描述每
个单元的行为，从而模拟整个轧制过程。
有限差分法