轧制过程的三个阶段
(轧制理论)轧制原理PPT
❖ 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。
轧制生产工艺流程
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在进行轧制生产之前，有诸多准备工作需要完成。
轧制考试知识点总结
轧制过程：靠装转的乳复与轧件之间摩擦力的作用将轧件拖进辊缝，软件受压缩产生型性变形的过程，通过轧制使轧件具有定的形状、尺寸和机械性能(强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度)。
轧制的目的：1、成形 2、得到所需的性能三个变形工序：穿孔、轧管、定减径浮动芯棒:芯棒随轧件运行;限动芯棒:芯棒自己以规定的速度运行。
精轧：1）均整消除荒管的内外表面缺陷和椭圆度、壁厚均匀化。
用带芯棒斜轧方法完成。
均整后管材直径扩大3-9%，长度缩短1-6%；2)定减径：均整后的管材虽然壁厚达到了成品要求，但外圆在椭圆度方面还难以达到要求，因此，用无芯棒连轧方法对其外圆进行加工一定径。
热轧生产无缝管时，管内总是有某种形式的芯棒，因此不可能用热轧方式生产小直径的无缝钢管，一般是用拉拔和热轧减径这两种方法来生产小尺寸的无缝钢管。
虽然拉拔方式可以生产优质管，但是成本较高。
要生产直径小的热轧管，需要用减径机减径。
管坯准备：原料有轧制管坯(圆坯)，连铸管坯，圆锭(1)首先要清理表面缺陷(2)切断，主要冷锯锯断和火焰切割。
定心：在管坯端面中心打孔，防止穿偏， 产生壁厚不均。
冷定心:生产效率低，金属消耗大，准确性好，用于合金，高合金管。
热定心:生产效率高准确性差，利用气动，冲头，打眼。
加热：加热温度应保证穿孔时以塑性最好的温度。
轧管：主要目的是对穿孔后的毛管继续加工，加大延伸，进-步减小截面(主要是压缩管壁)获得较大的轴向延伸，均匀壁厚和外形，使毛管在尺寸精度、表面质量和组织性能上获得改善。
定(减)径：荒管需要在张力减径机组(即精轧机)上进一步成型以达到成品管的要求。
焊接钢管按工艺分：直缝电阻焊、螺旋埋弧焊、直缝埋弧焊咬入角α、压下量∆h 、轧辊直径：Rh ∆=α 变形区长度L=h ∆R变形区长度：轧件与轧辊接触弧的水平投影长度，称为变形区长度轧穿孔过程的咬入条件:斜轧穿孔过程，由于有顶头存在，有两次咬入。
一次咬入:轧件与辊接触而产生的摩擦力将轧件拉入变形区(此时轧件是做螺旋运动)。
轧制原理第一章第一讲
3) 稳定轧制阶段 轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，
。 故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)
a
(a)
(b)
(c)
图1 轧制过程三阶段示意
F0 1F1，F1 2 F2，F2 3 F3 ，Fn1 n Fn
而
n
F0 Fn 12 3 n
i
n p
i 1
有
p n
③ 压下率之间的关系
这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定
义，积累压下率为 道次压下率为
h0 hn h0
1
h0 h0
h1
2
h1 h2 h1
n
1.1.2 变形区基本参数计算
1. 压下,宽展及延伸变形
设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及 （断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形 参数可列为下表1-1
表1-1 各种变形参数的表示
压下
绝对变形 相对变形 变形系数 对数变形系数
h H h e1 h H H h
lnH h
2. 各参数之间的关系 ① 变形系数之间的关系：
根据体积不变条件，有 H B L h b l 1
h b l 1, 1 1, 也即 ln 1 ln ln 0
H BL
可见变形系数之间满足体积不变条件。
② 延伸系数之间的关系 这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者 之间的关系。根据定义，有
宽展 b b B e2 b B b B
lnb B
延伸 l l L e3 l L l L
热轧钢板的工艺流程
热轧钢板的工艺流程热轧钢板是指钢坯经过预处理后，在高温状态下进行轧制加工而成的一种钢材产品。
它具有优良的机械性能和表面光洁度，广泛应用于建筑、机械制造、船舶、汽车等领域。
下面我们将详细介绍热轧钢板的工艺流程。
1.钢坯预处理：钢坯是从炼钢厂中得到的直接坯料，其表面通常包含锈蚀和杂质等不良物质。
因此，首先需要对钢坯进行预处理，包括酸洗、切割和加热等步骤。
酸洗可以去除钢坯表面的氧化层和锈蚀，并提高表面质量；切割将钢坯切割成适当大小的板坯；加热是为了提高钢坯的可塑性和降低轧制时的轧制力。
2.粗轧：预处理后的钢坯被送入热连轧机械设备中进行粗轧。
粗轧是热轧钢板生产过程中最关键的阶段之一。
在粗轧中，钢坯通过一对或多对辊轧制机进行减轧，使钢坯逐渐变薄，并同时增加长度和宽度。
这个阶段为后续的精轧和整平创造了条件。
3.精轧：在经过粗轧之后，还需要进行精轧来进一步降低钢板的厚度和获得更高的表面质量。
精轧的设备通常包括多高辊轧机或热连轧机。
通过多次的轧制过程，钢板的厚度逐渐减小，并且其内部组织也得到了更均匀的改善。
4.整平：精轧之后，钢板的表面质量已经得到了改善，但尚存在一定程度的不平整。
为了进一步提高钢板的平整度，需要进行整平操作。
整平的机械设备通常包括4辊整平机或6辊整平机。
在整平过程中，钢板通过辊轧制和加压处理，以消除钢板中的残余应力和形变，从而使钢板表面更加平整。
5.冷卷或切割：经过整平的钢板可直接用作一些特殊用途，如船板、容器板等，也可进一步进行冷轧或切割加工。
冷轧是指在室温下对钢板进行再轧制，以获得更高的精度和表面光洁度。
切割是将钢板按照所需尺寸进行切割，以满足客户的具体要求。
6.表面处理和成品检验：热轧钢板经过上述工艺流程后，需要进行最后的表面处理和成品检验。
常见的表面处理方式包括喷涂防锈漆、镀锌或涂漆等，以保护钢板表面不受腐蚀。
成品检验包括物理性能测试、尺寸检验和外观质量检查等，以确保热轧钢板的质量达到标准要求。
宽厚板轧制工艺
展宽轧制有纵向展宽轧制、横向展宽轧制和角轧展宽 轧制三种。横向展宽轧制是目前厚板厂普遍使用的方
式。
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宽厚板轧制工艺
3）精轧（Final Rolling）阶段
精轧轧制的目的
质量控制
轧制延伸
通过板形控制、厚度控制、性能控制及表 面质量控制等手段生产出板厚精度高、同板差 小、平坦度好及具有良好的综合性能的钢板。
控轧轧制（TMR）
控制轧制手段
成份：Nb、V、Ti等碳氮化物生成元素是发挥控制轧制 效果的重要元素。 加热：采用通过低温加热，初期粒径变小，也是实现细
粒化的方法。
轧制：未再结晶区域的强压下，两相区的轧制是目前控 制轧制最有效的手段。
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宽厚板轧制工艺
控轧轧制（TMR）
单机架多块钢轧制工艺
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宽厚板轧制工艺
控轧轧制（TMR）
第三阶段：（γ ＋α ）两相区的 轧制（<Ar3） 如在两相共存区进一步轧制，
未相变的奥氏体晶粒更加伸长，
在晶粒内形成形变带。另一方面， 已经相变完成的铁素体晶粒中因
冷加工会形成位错密度高的亚晶
粒。其结果变成真正的晶粒细化。
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宽厚板轧制工艺
宽厚板轧制工艺
宽厚板轧制工艺
－轧线工艺
制作：胡贤磊
时间：2008年3月
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宽厚板轧制工艺
厚板轧制特点
厚板轧制的特点是尺寸规格繁多、轧制 中要求有展宽轧制。
厚板轧制过程一般分为以下三个阶段。
成形轧制、展宽轧制、精轧轧制
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宽厚板轧制工艺
2-轧制成形理论与技术-简单轧制
5、轧制过程的基本特点
5.1 变形特点
一、应力：三向压缩 二、应变：一压二伸，一压一伸（平面应变）
5、轧制过程的基本特点
5.1 变形特点
三、平锤压缩实验 平锤压缩楔形件 几何变形区的金属流动 轧制与经典实验类似，是由平面变成了圆弧，变形区分作三部分： 前滑区：金属质点向出口侧流动的变形区 后滑区：金属质点向入口侧流动的变形区 中性面：前滑区与后滑区的分界面 中性角：中性面相对于轧辊垂直轴线的圆心角
4.1 轧制过程的四个阶段
一、开始咬入阶段：瞬间完成，轧辊对轧制的摩擦力 二、拽入阶段：轧件前端到达两辊连心线位置。 三、稳定轧制阶段：轧件前端从辊缝中出来后稳定轧制。 四、轧制终了阶段：轧件后端进入变形区直至完全脱离轧辊。
4、轧制过程建立的条件
4.2 咬入条件
一、咬入角(α) 开始咬入时轧件和轧辊最先 接触的点与两轧辊中心连线 所构成的圆心角。
α＝β 为咬入的临界条件，把此时的咬入角 称为最大咬入角，用 max 表示。最大
咬入角取决于轧辊和轧件的材质、表面状态、尺寸大小，以及润滑条件和轧制速度 等等。
4、轧制过程建立的条件
4.2 咬入条件
4、轧制过程建立的条件
4.3 稳定轧制的条件
当α＜β时，能顺利咬入，也能顺利轧制； 当β＜α＜２β时，能顺利轧制，但不能顺利地咬入，这时可实行强迫咬入， 建立轧制过程； 当α ≥ ２β时，不但轧件不能自然咬入，而且在强迫咬入后也不能进行轧制。
6、思考题
1、简单轧制的产品品种 2、简单轧制过程应具备的条件及其变形参数 3、变形区的主要参数 4、画出轧件轧制过程简图，并推导轧件咬入
及其稳定轧制的条件。如何改善轧件轧制 过程中的咬入条件。
主要参考书目
轧钢工艺基本知识一
轧钢工艺
1、坯料准备 2、坯料加热：加热是热轧工艺的重要工序。 3、轧制：轧制是轧钢工艺的核心。坯料在此工序中完成变形过
程。 4、精整：轧钢工艺的最后一道工序。它对产品质量起到最终的
保证作用。 棒线材的生产工艺一般为如下工艺流程：连铸坯或初轧坯-加热-
轧制-水冷-切倍尺（卷取/吐丝）-切定尺-检查-打捆（打包）挂牌-入库
轧钢工艺制度
速度制度 速度制度就是确定各道次的轧制速度。对于有些开坯轧机，还要确定
每一道次中不同阶段的速度。轧制速度高，轧机产量就大。但速度并不是 越高越好。太高了增加电力消耗，且故障增多。处理故障影响了生产，产 量反而下降。所以，要结合电动机能力，自动化水平，轧机设备的机械化 程度来制定速度制度，连轧机各架轧机的速度确定就属于速度制度，轧制 速度是指各机架的轧辊线速度，计算公式为v=πDn/60 V：轧制速度，米/秒 ；D：轧辊工作直径，米 N：轧辊每分钟转速，转/分
轧制
轧制是金属压力加工中最主要的方法，大约85~90%的钢材是通过轧制方法生 产的。它具有生产率高、品种多、质量好生产过程易于连续化和自动化的特 点。其他几种方法是：锻造、拉拔、挤压。
轧钢工艺
工艺是一种加工过程。轧钢工艺是将化学成分和形状不同的钢锭或钢坯，轧 成形状和性能符合要求的钢材的过程，由于钢材品种多，形状规格不一，用 途不尽相同。但是轧钢工艺总是由以下几个基本工序组成。
中 ，一般认为轧件的密度不发生改变，所以体积也不变。则有：HBL=hbl 如果用轧件的截面积来表示则F1L=F2l（F1轧前截面积；F2轧后截面积）显然有
μ=l/L=F1/F2
轧钢工艺制度
D）咬入和咬入条件
轧件在两个旋转的轧辊之间被加工变形， 所以轧件是先被轧辊咬入。按照轧辊咬 人条件，轧辊的工作直径D1应该满足下式：
轧制定义和基本原理
1. 变形区主要参数
• R-轧辊半径 • α—咬入角 • L—变形区长度，是接触弧（α对应
的弧度）的水平投影 • h0, h1—轧件入口厚度和轧后厚度 • L0, L1 —轧件轧制前后的长度 • b0, b1 —轧件轧制前后的宽度
工艺参数的定义
hh0h12R(1co)s压 下 量
R2R2h2
4. 按轧制产品成形特点分类
一般轧制
特殊轧制 周期轧制
施压轧制 弯曲成形
5. 按轧制产品形状分类
板带材轧制 管材轧制 型材轧制 线材轧制
一、板带材轧制
(1) 板带材 板带材是板材和带材的总称。
板材指裁剪成定尺长度品的产 带材板卷成卷生产供应
板带材的几何外形特征用宽厚比B/H表征。 B/H的大小代表了生产技术的难度。
咬入条件—轧件与轧辊接触后，轧辊能把轧件拉入辊缝进行 轧制的必要条件。
1. 开始咬入的情况 轧辊与轧件的受力关系如图所示
N—施加轧件上的力 T—摩擦力 Nx , Tx分别为其水平分量
- 轧件作用力方向与出 口区间的夹角
- 轧件端部与出口的夹 角
N—施加轧件上的力 T—摩擦力 Nx ,Tx分别为其水平分量
（2）分类 ① 板带材按厚度分为三大类：
中4 ~ 20 mm
中 厚 板
厚
20
~
60 mm
薄 板
和
带材
特厚 02
60 mm ~ 4 mm
极
薄带
材
和薄
材
0 001 ~ 0 2 mm
② 按用途可分为：
造船板、锅炉、桥梁、压力容器、汽车、镀层（镀锡、锌）、电工、 屋面、深冲等。
③ 按材料类别
此时的咬入条件为：
2.2 中厚板生产---轧制工艺部分
（2）狗骨轧制法(DBR法，Dog Bone Rolling) 狗骨轧制法(DBR法 (DBR
与MAS法的补偿原理基本相同，不同之处在于，狗 MAS法的补偿原理基本相同，不同之处在于， 法的补偿原理基本相同 骨轧制法只能解决轧件头尾的“舌形” 骨轧制法只能解决轧件头尾的“舌形”，不能补偿轧件边 部的不均匀变形。 部的不均匀变形。
2
产
（轧制工艺部分） 轧制工艺部分）
2.2 中厚钢板生产工艺
图 中厚板生产工艺流程图
2.2.1 原
料
用于生产中厚钢板的原料有扁钢锭、 用于生产中厚钢板的原料有扁钢锭、 初轧板坯、锻压坯、压铸坯和连铸板坯几种。 初轧板坯、锻压坯、压铸坯和连铸板坯几种。
1、原料尺寸的原则是： 原料尺寸的原则是： （1）原料的厚度尺寸在保证钢板压缩比的前提下应尽可 能小。 能小。 （2）原料的宽度尺寸应尽量大，使横轧操作容易。 原料的宽度尺寸应尽量大，使横轧操作容易。 （3）原料的长度应尽可能接近原料的最大允许长度。 原料的长度应尽可能接近原料的最大允许长度。 钢板的材质是指钢的化学成分. 2、 钢板的材质是指钢的化学成分. 中厚钢板的钢种有：碳素结构钢、优质碳素结构钢、 中厚钢板的钢种有：碳素结构钢、优质碳素结构钢、 碳素工具钢、低合金钢、弹簧钢、 碳素工具钢、低合金钢、弹簧钢、高速工具钢及其他各种 合金钢。 合金钢。不同材质的钢板的材质要求参照其相关标准来规 定。
角轧的优缺点： 角轧的优缺点：咬入条件 减少冲击力， 减少冲击力， 效率低
图
角轧
3 精轧
控制钢板厚度 主要任务 板形 表面质量和性能
2.2.4 平面形状控制
• 平面形状控制：钢板的矩形化控制。 平面形状控制：钢板的矩形化控制。 在成形轧制和展宽轧制阶段， 在成形轧制和展宽轧制阶段，不能认为是平面变 即无宽展变形），轧制中轧件在横向也发生了变形， ），轧制中轧件在横向也发生了变形 形（即无宽展变形），轧制中轧件在横向也发生了变形， 并且变形是不均匀的，轧后钢板的平面形状不再是矩形。 并且变形是不均匀的，轧后钢板的平面形状不再是矩形。
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轧制过程的三个阶段
轧制是一种金属加工方法，通过对金属材料进行连续压制和拉伸，使其形成所需的形状和尺寸。
轧制过程一般可以分为三个阶段：准备阶段、轧制阶段和后处理阶段。
本文将详细介绍这三个阶段的具体内容。
1. 准备阶段
准备阶段是轧制过程的第一个阶段，也是整个轧制过程的关键阶段。
在这个阶段，需要进行以下准备工作：
1.1 选材
在轧制过程中，首先需要选择合适的金属材料。
选材的原则包括材料的机械性能、化学成分、热处理状态和表面质量等。
不同的金属材料适用于不同的轧制工艺和产品要求。
1.2 加热
选定合适的金属材料后，需要对其进行加热处理。
加热的目的是提高材料的可塑性，使其易于变形。
加热温度和时间的选择应根据不同的金属材料和轧制工艺进行调整。
1.3 预轧制
在加热后，需要进行预轧制。
预轧制是指在正式轧制之前对材料进行初步的压制和拉伸。
通过预轧制可以改变材料的形状和尺寸，并为后续的正式轧制做好准备。
2. 轧制阶段
轧制阶段是轧制过程的核心阶段，也是实现金属材料形状和尺寸变化的主要阶段。
在这个阶段，需要进行以下工作：
2.1 粗轧
粗轧是轧制阶段的第一步，也是对材料进行最大变形的一步。
在粗轧过程中，通过辊道的压制和拉伸，使材料的截面积减小，长度增加。
这一步的目的是降低材料的厚度，为后续的细轧做好准备。
2.2 细轧
细轧是轧制阶段的第二步，其目的是进一步降低材料的厚度和提高材料的质量。
在细轧过程中，通过辊道的连续压制和拉伸，使材料的截面积进一步减小，长度进一步增加。
2.3 完成轧制
完成轧制是轧制阶段的最后一步，也是对材料进行最终变形的一步。
在完成轧制过程中，通过辊道的最后一次压制和拉伸，使材料的形状和尺寸达到最终要求。
3. 后处理阶段
后处理阶段是轧制过程的最后一个阶段，主要是对轧制后的材料进行处理和加工。
在这个阶段，需要进行以下工作：
3.1 冷却
在轧制完成后，材料需要进行冷却处理。
冷却的目的是使材料恢复到室温状态，并提高材料的力学性能。
3.2 切割
冷却后的材料需要根据具体要求进行切割。
切割的方式可以是机械切割、火焰切割或激光切割等，以满足不同产品的尺寸和形状要求。
3.3 表面处理
切割后的材料可能会有一定的表面缺陷，需要进行表面处理。
表面处理的方法包括研磨、打磨、喷砂等，以提高材料的表面质量和光洁度。
3.4 检测和质量控制
最后，在后处理阶段还需要对材料进行检测和质量控制。
通过各种检测方法，如化学成分分析、力学性能测试和外观检查等，确保材料达到产品要求的质量标准。
结论
轧制过程的三个阶段分别是准备阶段、轧制阶段和后处理阶段。
在准备阶段，需要进行选材、加热和预轧制等工作；在轧制阶段，需要进行粗轧、细轧和完成轧制等工作；在后处理阶段，需要进行冷却、切割、表面处理和检测等工作。
这些阶段相互衔接，共同完成金属材料的轧制过程。
通过合理的轧制工艺和严格的质量控制，可以获得满足要求的金属制品。