4.金属的轧制详解
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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
轧制
金属加工工艺
01 简介
03 分类 05 热轧
目录
02 过程 04 冷轧
轧制（zhá zhì ），是一种金属加工工艺，将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊 的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法。
简介
成型轧制轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度 增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分热轧和冷轧两种。
产品特点
因为没有经过退火处理，其硬度很高（HRB大于90），机械加工性能极差，只能进行简单的有方向性的小于 90度的折弯加工（垂直于卷取方向）。
通俗来说，冷轧，是在热轧板卷的基础上加工轧制出来的，一般来讲是热轧---酸洗--磷化--皂化--冷轧这 样的加工过程。
冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如此还是叫冷轧。 经过连续冷变形而成的冷轧，机械性能比较差，硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能，没有退火的叫轧 硬卷。轧硬卷一般是用来做无需折弯，拉伸的产品，1.0以下厚度轧硬的运气好的两边或者四边折弯。
Hale Waihona Puke 热轧优点缺点
可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢材组织密实，力学性能得到 改善。这种改善主要体现在沿轧制方向上，从而使钢材在一定程度上不再是各向同性体；浇注时形成的气泡、裂 纹和疏松，也可在高温和压力作用下被焊合。
热轧后的薄板1.经过热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄 片，出现分层（夹层）现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕 裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应变大得多； 2.不均匀冷却造成的残 余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢 截面尺寸越大，残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。 如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。3.热轧的钢材产品，对于厚度和边宽这方面不好控制。 我们熟知热胀冷缩，由于开始的时候热轧出来即使是长度、厚度都达标，最后冷却后还是会出现一定的负差，这 种负差边宽越宽，厚度越厚表现的越明显。所以对于大号的钢材，对于钢材的边宽、厚度、长度，角度，以及边 线都没法要求太精确。
金属加工工艺
01 简介
03 分类 05 热轧
目录
02 过程 04 冷轧
轧制（zhá zhì ），是一种金属加工工艺，将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊 的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法。
简介
成型轧制轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度 增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分热轧和冷轧两种。
产品特点
因为没有经过退火处理，其硬度很高（HRB大于90），机械加工性能极差，只能进行简单的有方向性的小于 90度的折弯加工（垂直于卷取方向）。
通俗来说，冷轧，是在热轧板卷的基础上加工轧制出来的，一般来讲是热轧---酸洗--磷化--皂化--冷轧这 样的加工过程。
冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如此还是叫冷轧。 经过连续冷变形而成的冷轧，机械性能比较差，硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能，没有退火的叫轧 硬卷。轧硬卷一般是用来做无需折弯，拉伸的产品，1.0以下厚度轧硬的运气好的两边或者四边折弯。
Hale Waihona Puke 热轧优点缺点
可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢材组织密实，力学性能得到 改善。这种改善主要体现在沿轧制方向上，从而使钢材在一定程度上不再是各向同性体；浇注时形成的气泡、裂 纹和疏松，也可在高温和压力作用下被焊合。
热轧后的薄板1.经过热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄 片，出现分层（夹层）现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕 裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应变大得多； 2.不均匀冷却造成的残 余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢 截面尺寸越大，残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。 如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。3.热轧的钢材产品，对于厚度和边宽这方面不好控制。 我们熟知热胀冷缩，由于开始的时候热轧出来即使是长度、厚度都达标，最后冷却后还是会出现一定的负差，这 种负差边宽越宽，厚度越厚表现的越明显。所以对于大号的钢材，对于钢材的边宽、厚度、长度，角度，以及边 线都没法要求太精确。
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
有色金属加工工艺_轧制
轧制一、轧制概述所谓轧制，就是轧辊与轧件（金属）相互作用时，轧件被摩擦力拉入旋转的轧辊间，受到压缩发生塑性变形的过程1.1轧制的基本方法1）纵轧工作轧辊旋转方向相反，轧件的运动方向与轧辊轴线垂直2）横轧工作辊旋转方向相同，轧件运动方向与轧辊轴线平行3）斜轧工作辊旋转方向相同，轧件的运动方向与轧辊轴线成一定倾角1.2 轧制变形区以及变形参数以简单轧制的纵轧为例示意图：(为了研究方便，常常把复杂的轧制过程简化成理想的简单轧制过程。
所谓简单轧制过程应具有下面条件：（1）两个轧辊均为主传动辊，辊径相同，转速相等，且轧辊为刚性。
（2）轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力（张力或者推力）作用。
（3）轧件的性能均匀。
（4）轧件的变形与金属质点的流动速度沿断面高度和宽度是均匀的。
在实际生产中理想的简单轧制过程是不存在的。
)1）变形区：轧制时金属在轧辊间产生塑性变形的区域称为轧制变形区。
在图中轧辊和轧件的接触弧以及轧件进入轧辊的垂直端面和出口垂直断面所围成的区域称几何变形区或者理想变形区2）接触角α：轧件与轧辊的接触弧所对应的圆心角α3) 变形区长度l：指接触弧AB的水平投影长度1.3 轧制过程的建立条件轧制的过程在一个道次里轧件的轧制过程可以分为开始咬入、拽入、稳定轧制和轧制终了（抛出）4个阶段各阶段示意图1）开始咬入阶段：轧件开始接触到轧辊时，由于轧辊对轧件的摩擦力的作用，实现了轧辊咬入轧件，开始咬入为一瞬间完成。
2）拽入阶段：一旦轧件被旋转的轧辊咬入之后，由于轧辊对轧件的作用力变化，轧件逐渐被拽入辊缝直至轧件完全充满辊缝为止3）稳定轧制阶段：轧件前端从辊缝出来后，轧制过程连续不断地稳定进行。
4）轧制终了阶段：从轧件后端进入变形区开始，轧件与辊缝逐渐地脱离接触，变形区逐渐变小，直至轧件完全脱离轧辊被抛出为止。
咬入条件轧制过程是否建立首先决定于轧件能否被旋转轧辊咬入。
分析轧件受力受力示意图Tx≥Nx才可以咬入，得fNcosα≥Nsinαf≥tgα算式中咬入角α－开始咬入时附件上的正压力N与两轧制中心连线的夹角。
1轧钢热轧冷轧工艺介绍
连铸机
结 晶 器
隧道式 感应加 加热炉 热炉
粗轧机 温度 控制器
精轧机
层流冷却 卷取机
摆动剪
除鳞箱
除鳞箱
飞剪
3.冷轧板带钢生产
1）冷轧的含义 金属学说法：加工温度低于该钢种在特定变形条件下的
再结晶温度的压力加工称为“冷加工”； 工业上的习惯：坯料事先不经过再加热的常温轧制过
程。
2）冷轧的工艺特点 （1）冷轧中的加工硬化； （2）冷轧中的工艺冷却和润滑； （3）冷轧中的张力轧制。
(3)中厚板生产的工艺流程
原料
加热
除鳞
轧制
冷矫
冷床
热矫
层流冷却
冷床
剪切
喷印
包装
轧制
中厚板的轧制过程大致可分为粗轧和精轧。
（1）全纵轧法 当板坯宽度大于或等于钢板宽度时，即可不用展宽而直接纵轧成
成品。 （2）横轧－纵轧法或综合轧制法
先进行横轧将板坯展宽至所需宽度以后再转90°进行纵轧完成。 （3）角轧－纵轧法
层流冷却
圆盘式 卷取机
③FTSRQ工艺（Flexible Thin Slab Rolling for Quality）
FTSRQ工艺后改为FTSC，称之为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制， 是由意大利达涅利公司开发出的又一种薄板坯连铸连轧工艺。
加拿大安大略省的阿尔戈马钢铁公司建成投产了产量为200万t/a的双流铸 机FTSR生产线。世界上已经建成7条。我国唐钢、本钢和通钢薄板坯连铸连轧 生产线即是采用该工艺。
2. 轧钢机
1）轧钢机的基本组成： 轧制钢材的设备称为轧钢机。
轧钢机由轧辊、工作机架、齿轮机座、联 接轴和联轴节、主电机等组成。
2） 轧钢机的分类：
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
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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）。
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）
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。
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.
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：
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。。
金属的轧制
材料加工工程
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
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
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。
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
初坯 方坯 板坯
图 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 。
(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
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。
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
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
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
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
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
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。
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
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。
材料加工工程
轧机（rolling mills）
连轧工艺
材料加工工程
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——环件的轧制
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。
板材轧制工艺示意图
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？
摩擦力在板材表面的作用
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