轧制过程的基本概念

（14−6）
4
轧制过程的基本概念
如果上面三值中二者为已知，则其余一值能够迅速地按式
（14−6）求得。 例 如 ， D=460mm
△ h=29mm 时 ， 由 公 式 可 求 出
=20°20'。 又如，D=165mm、 =5°时，由公式可求得△h=0.627mm。
根据几何关系，接触弧长 s 为 s R
4
l Rh （14−9）
几何变形区在图 14−1 中以 ABCD 表示之。
5
轧制过程的基本概念
14.2 实现轧制过程的条件
14.2.1 咬入条件
在生产实践中可以发现，有时轧制很顺利，但也有时压下
量大了，轧件就轧不入。轧件轧不入，一般称不能咬入。
轧制过程是否能建立，决定于轧件能否被旋转的轧辊咬入。
F0 1 2 3 n Fn ∙∙∙∙∙∙ n Fn
式中
F0 、 Fn ——轧前、轧后轧件横断面积；
F1 、 F2 、…… Fn1 ——1~（n－1）道次轧件轧后之横断面
积；
1 、 2 、…… n ——1~n 道次的延伸系数。 由（14−2）式可得
F0 Fn
1 2 n
如果设 F0 Fn 为轧件轧制 n 道次后的轧制总延伸系 数，则
根据体积不变条件，轧制时也可得到与（1−10）和（1−11）
式同样的表示各向变形系数的关系式
1 1
或
ln 1 ln ln 0
由上面的式子可知，由一个主变形方向压下来的金属，按
着不同的比例分配到另外两个主变形方向上去，亦即轧制时在
一定压下量情况下将会得到一定的延伸量和宽展量。
如果以 FH 表示轧件在轧前的横断面积，而 Fh 为轧后的横 断面积，根据体积不变条件，参照（1−14）式，则
…… (1 n )
（14−4）
如果将上式稍加改写这个结论就很容易明白了，即
1
H0 Hn Ho
1
H0 H1 Ho
1
H1 H2 H1
1
H n1 H n H n1
简化后左右两边相等，为
hn h1 h2 h3 hn H 0 H 0 h1 h2 hn1
如图（14−1）所示，咬入角 是指轧件开始轧入轧辊时， 轧件和轧辊最先接触的点和轧辊中心连线与轧辊中心线所构
力的作用；P 力的方向是径向的正压力；T 力是摩擦力，与轧
辊旋转方向一致，是切线方向的，与 P 力垂直。按阿蒙顿−库
伦定律，摩擦系数 f 为 亦即
Tf P
T fP
（14−10）
6
轧制过程的基本概念
2）轧件被轧辊咬入的条件 由轧件受力图（图 14−3）可
以看出，力 P 是外推力，而 T 是拉入力，能否咬入则由它们谁
因此，研究分析轧辊咬入轧件的条件，具有非常重要的实际意
义。
1）轧件与轧辊接触时，轧辊对轧件的作用力 如图 14−2
所示，当轧件接触到旋转的轧辊时，在接触点（实际上是一条
沿辊身长度的线）上轧件以一力 P 压向轧辊。因此，旋转的轧
辊即以与作用力 P 大小相同方反的力作用到轧件上，同时旋转
的轧辊与轧件之间有摩擦力 T。对轧件来说，受有 P 及 T 两个
轧制过程的基本概念
14 轧制过程的基本概念
轧制过程是轧件由摩擦力拉进旋转轧辊之间，受到压缩进 行塑性变形的过程，通过轧制使金属具有一定的尺寸、形状和 性能。
为了建立轧制过程的基本概念，就必须研究轧制过程中所 发生的基本现象和建立轧制过程的条件。这是本章所要讨论的 主要内容。
14.1 变形区主要参数
虽然我们在生产实践中遇到不同的轧辊组合方式，但实际
Lh FH LH Fh
（14−1） 在轧制生产中，坯料一般要经过若干道次轧制才能得到成
品，延伸系数则可分为总延伸系数和道次延伸系数。
如轧制 n 道次，各道次轧前轧件横断面积为
F0 1F1
F1 2 F2
F2 3 F3 … … … …
2
轧制过程的基本概念
Fn1 n Fn 从上式可得
（14−2）
成的圆心角。
现在我们来求咬入角 ，轧辊直径 D 和压下量 h 的关系。
由图 14−1 可以得出
EB OB OE R OE
式中 R ——轧辊半径。
但是
OE R cos EB H h h 22
代入，得出
H h 2R(1 cos ) D(1 cos )
（14−5）
或为
h D(1 cos )
（14−7）
接触弧之水平投影叫做变形区长度 l（图 14−1）。由图得
l R sin
或
l 2 R 2 OE 2
而
OE R h
2
故得
l 2 R 2 R h 2 R 2 R 2 Rh h2 Rh h2
2
4
4
最后得出
（14−8）
l Rh h2 4
h 2 如果忽略 ，则 l 可近似用下式表示之
而积累压下率 为
H0 Hn H0
式中
H 0 ——轧前轧件高度；
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轧制过程的基本概念
h1 、 h2 、…… hn ——1~n 道次轧后的轧件高度； 1 、 2 、…… n ——1~n 道次的压下率；
——1~n 道次的积累压下率。 积累压下率与道次压下率之关系为
(1 ) (1 1 )(1 2 ) (1 n )
（14−3）
1 2 3
由此可知，总延伸系数为各道次延伸系数之乘积。
轧板时，由于宽展甚小可以忽略不计，故常常用压下系数 来表示变形程度，而且一般常用相对变形或压下率表示。
此时，第 1 道次至 n 道次，各道次的压下率为
1
H0 H1 H0
2
H1 H2 H1
…
…
n
H n1 H n H n1
轧制过程的基本概念
传动辊，无外加张力或推力，轧辊为刚性的。
参照（1−7）式，轧制时绝对变形量（压下、延伸、宽展）
分别用下式表示
h H h
式中
L Lh LH B Bh BH h、H——轧件轧后、轧前高度；
Lh 、 LH ——轧件轧后、轧前长度； Bh 、 BH ——轧件轧后、轧前宽度。 相对变形量，参照（1−8）、（1−9）式。
上金属承受压下
而产生塑性变形
是在一对工作轧
辊中进行的。除了
一些特殊辊系结
构形式（行星
式轧机、Y 形轧
机）外，均系在一
对轧辊间轧制的
简单情况，一般都
以此做为研究轧
制过程的开端。
图 14−1 表示简单
轧制过程图示。
所谓简单轧制过
程，即上下轧辊直
径相同、转速相等，
图 14−1 简单理想轧制过程图 示
1
轧 辊 无 切 槽 均， 为