轧制原理
(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。
轧制理论)轧制原理PPT
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。
板带轧制工艺
板带轧制工艺一、轧制原理板带轧制工艺是一种通过一系列的轧制过程，将原料轧制成具有所需厚度、宽度和表面质量的板带材的工艺。
轧制过程中，轧件在轧辊的压缩下产生塑性变形，从而获得所需的形状、尺寸和性能。
二、轧机类型1.横轧机：横轧机是使轧件在平行于轧制方向上受到压缩，从而获得所需尺寸的轧制设备。
根据轧辊旋转方向的不同，横轧机可分为立式和卧式两种。
2.纵轧机：纵轧机是使轧件在垂直于轧制方向上受到压缩，从而获得所需尺寸的轧制设备。
这种轧机广泛应用于板带材的生产。
3.混合轧机：混合轧机同时具有横轧机和纵轧机的特点，可以同时进行横向和纵向的压缩，适用于复杂形状的轧制。
三、轧制原料板带轧制的原料可以是各种形状的坯料，如方坯、圆坯、钢板等。
原料的化学成分、显微组织、表面质量等都会影响最终产品的质量和性能。
四、轧制工艺参数1.压下量：压下量是轧制过程中轧件减薄的量，是影响轧件厚度的重要参数。
压下量的大小直接影响着最终产品的尺寸精度和性能。
2.轧制速度：轧制速度是指轧辊在单位时间内对轧件施加的压力，是影响轧制过程的重要参数。
适当提高轧制速度可以提高生产效率，但过高的速度会导致轧件表面质量下降。
3.轧制温度：轧制温度是指轧件在轧制过程中的温度，对轧件的塑性和变形抗力有重要影响。
合理控制轧制温度可以改善产品质量和提高生产效率。
五、轧制缺陷及控制1.裂纹：裂纹是板带材常见的缺陷之一，主要是由于轧制过程中温度变化过大或轧制压力过大引起的。
控制裂纹的方法包括合理控制轧制温度和压下量，以及选用合适的轧辊材质和热处理工艺。
2.折皱：折皱是指在板带材表面形成的局部隆起或弯曲的现象，主要是由于轧制过程中润滑不均匀或轧辊磨损严重引起的。
控制折皱的方法包括加强润滑管理、定期检查和更换轧辊等措施。
3.表面粗糙：表面粗糙是指板带材表面不光滑的现象，主要是由于原料表面质量差或热处理工艺不当引起的。
控制表面粗糙的方法包括加强原料质量管理、选用合适的热处理工艺和采用合适的轧制工艺参数等措施。
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
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。
轧制成型的原理和应用
轧制成型的原理和应用1. 轧制成型的定义轧制成型是一种常用的金属加工方法，通过将金属材料置于压力下经过辊道滚动进行加工，使其形状、尺寸和性能发生变化。
轧制成型广泛应用于金属材料的加工和制造行业。
2. 轧制成型的原理轧制成型的原理主要包括下面几个方面：•压力作用：通过辊子施加在金属材料上的压力，使其发生塑性变形。
•辊子的旋转：辊子的旋转运动产生了与金属材料之间的相对运动，从而使金属材料在辊子间流动并受到压力作用。
•金属材料的塑性变形：在压力作用下，金属材料开始发生塑性变形，其原子开始发生位移和重排，使得材料的形状、尺寸和性能发生改变。
•辊子的几何形状：辊子的几何形状对于金属材料的塑性变形起着重要的作用。
辊子的形状和尺寸可以通过调整来实现对金属材料的不同处理效果。
3. 轧制成型的应用轧制成型在金属加工和制造行业中具有广泛的应用。
下面列举了一些主要的应用领域和示例：3.1. 金属材料的压延轧制成型是金属材料压延加工的主要方法。
通过轧制，可以将金属材料加工成不同形状和尺寸的板材、带材、棒材等。
常见的应用领域包括：•钢铁工业：生产钢板、钢带、钢棒等常见的钢材产品。
•铝工业：生产铝板、铝带等铝材产品，广泛用于建筑、航空航天等领域。
•铜工业：生产铜板、铜带等铜材产品，常用于电子、电气等领域。
3.2. 金属材料的轧制加工轧制成型还可以用于金属材料的进一步加工，以改变其性能和形状。
以下是一些常见的轧制加工应用：•冷轧：通过冷却的辊子对金属材料进行轧制，以改变其形状和尺寸。
常用于钢材和铝材的加工。
•热轧：在高温下对金属材料进行轧制，以改变其形状和尺寸。
热轧常用于钢材的加工。
•拉拔：将金属材料通过辊子拉伸和变形，以改变其形状和尺寸。
常用于铜材和铝材的加工。
3.3. 其他应用领域除了上面提到的压延和轧制加工应用之外，轧制成型还具有其他一些应用领域：•硬度调控：通过调整轧制过程中的轧制力和温度，可以调控金属材料的硬度和强度，达到不同的应用要求。
轧制成型的原理和应用
轧制成型的原理和应用轧制成型是指利用轧机对金属材料进行加工变形的一种方法。
其原理是利用轧机上的连续动作轧辊对金属材料进行间歇式挤压，使其产生塑性变形，达到获得所需形状和尺寸的目的。
轧制成型的应用广泛，包括金属材料的加工和制造业等领域。
准备工作包括准备金属材料、选取轧机和准备工作台等。
首先，金属材料被切割成适当的长度，并在轧机上选择的轧辊对其进行预压和预热。
这有助于减少材料的硬度和提高塑性，以便进行后续的轧制操作。
轧制过程是指将金属材料送入轧机，经过连续动作的轧辊挤压，使其产生塑性变形。
轧辊由电机驱动，通过齿轮箱和轴承装置与金属材料传递压力。
金属材料在轧辊之间经历多次挤压和伸展，使其形成所需的形状和尺寸。
轧制过程中，轧辊的直径、形状和布置等因素会影响金属材料的变形和厚度控制。
处理过程是指轧制后的成品进行热处理、冷处理和表面处理等工艺，以达到所需的性能和表面质量要求。
热处理包括退火、正火、淬火等方法，用于调整材料的晶粒结构和提高其强度、硬度等性能。
冷处理是指通过冷却和应力处理等方法，进一步提高材料的硬度和抗疲劳性能。
表面处理用于改善金属材料的耐腐蚀性能、外观和装饰效果。
在金属加工领域，轧制成型广泛应用于钢铁、有色金属等金属材料的加工。
其中，钢铁轧制是最常见的应用之一，主要用于生产各种型钢、钢筋等建筑材料。
此外，铝、铜、钛、镁等有色金属的轧制也非常重要，用于生产各种铝型材、铜箔、钛板等产品。
在制造业中，轧制成型用于生产各种金属制品。
例如，汽车工业中的车身和发动机零部件、航空航天工业中的飞机零部件、电子工业中的散热器等。
此外，轧制成型还用于各种管道、容器、锅炉、轴承及压力容器等的生产。
总之，轧制成型作为加工金属材料的重要方法，具有高效、精度高和成本低等优点。
通过合理的轧辊的设计和选择，可以实现对金属材料的变形控制和形状调整，以满足不同行业对于金属制品的需求。
轧钢的基本原理
轧钢的基本原理
1、热轧原理：从炼钢厂出来的钢坯还仅仅是半成品，必须到轧钢厂去进行轧制以后，才能成为合格的产品。
从炼钢厂送过来的连铸坯，首先是进入加热炉，然后经过初轧机反复轧制之后，进入精轧机。
轧钢属于金属压力加工，说简单点，轧钢板就像压面条，经过擀面杖的多次挤压与推进，面就越擀越薄。
在热轧生产线上，轧坯加热变软，被辊道送入轧机，最后轧成用户要求的尺寸。
轧钢是连续的不间断的作业，钢带在辊道上运行速度快，设备自动化程度高，效率也高。
从平炉出来的钢锭也可以成为钢板，但首先要经过加热和初轧开坯才能送到热轧线上进行轧制，工序改用连铸坯就简单多了，一般连铸坯的厚度为150~250mm，先经过除磷到初轧，经辊道进入精轧轧机，精轧机由7架4辊式轧机组成，机前装有测速辊和飞剪，切除板面头部。
精轧机的速度可以达到23m/s。
2、冷轧原理：与热轧相比，冷轧厂的加工线比较分散，冷轧产品主要有普通冷轧板、涂镀层板也就是镀锡板、镀锌板和彩涂板。
经过热轧厂送来的钢卷，先要经过连续三次技术处理，先要用盐酸除去氧化膜，然后才能送到冷轧机组。
在冷轧机上，开卷机将钢卷打开，然后将钢带引入五机架连轧机轧成薄带卷。
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学时分配
2 2
2
五、课程内容设计---2实施过程
• 教学过程
讨论 讲解
实 验 指导
Ⅱ
Ⅲ
明确 任务 Ⅰ
项目 任务
研究 Ⅳ 制作
Ⅶ 检验 点评
Ⅵ
• （1）高向变形参数 • 道次：轧制时，轧件进入轧辊至离开轧辊，承受
一次塑性变形，称为一个轧制道次。 • 轧制前轧件厚度用H • 轧制后轧件厚度用h • 则压下量：∆H=H-h • 加工率或压下率： H 100%
H
• 加工率分为道次加工率 总加工率
• 总加工率指两次退火间总加工率，它反映轧件加 工硬化的情况。
均厚度h 的比值表示
l h
RH H h
2 RH H h
2
• 当 l 0.5 ~ 1.0 时，相当于轧制薄件；
h
• 当 l 0.5 ~ 1.0 时，相当于轧制厚件。
h
• 作业
P24 第9题
• 复习 • 1.什么是轧制变形区？它包括哪两个区域？ • 2.变形区的主要参数有哪些，分别怎么表示？
1.3轧制过程建立的条件
当轧件全部进入到辊缝时，为接触角。
因为：
OE
OC
CE
R
H
2
在 OAE 中，OE R cos
R cos R H
2
H D1 cos
• 当咬入角比较小时 因为 1- cos 2sin2 2
22
所以 H
R
1.2.2.3变形区形状系数
• 变形区形状系数一般用变形区长度 与轧件l 在变形区中平
• 咬入阶段是轧制开始阶段，这一过程几乎在瞬间 完成，且各项参数都在发生变化，是个不稳定状 态。
1.3.1.2稳定轧制阶段
• 稳定轧制阶段是指轧件前端从辊缝出来，到轧件 后端开始进入轧辊为止。
• 该阶段是轧制过程的主要阶段，整个过程相对处 于一个稳定的状态，通过研究此阶段的金属流动 、变形及力的状况，从而进行有效的工艺控制、 产品质量与精度控制和设备设计等，它是板带材 轧制研究的主要对象。
《重有色金属及其合金板带材生产》
适用班级：12材料高职班
2014年2月
学期课时计划安排
本期共有16周 每周6课时 总共84课时 作业： 每周一次作业，周五下课前上交。
一、课程设置
• （一）课程定位： 1、课程性质：本课程是高职材料成型与控制技术 专业的核心专业课程之一，是一门实践性很强的 课程。本书详细介绍了重有色金属及其合金板带 材生产工艺、技术和主要设备等，内容与生产实 际紧密结合，同时又包括了板带材生产的新技术 新工艺。对学生职业岗位能力培养和职业素质养 成起到一个重要的支撑作用。
1.三个变形参数的理解，加工率的计算方法。
• 概念
• 轧制过程：是指轧件（金属）在轧辊的作用下， 进入旋转的轧辊之间，受到压缩而进行的塑性变 形过程。
• 通过轧制使金属获得一定的尺寸、形状和性能。
1.1.1 简单轧制过程
• 简单轧制过程应具备的条件： • 1.两个轧辊均为主动辊、辊径相同、转速相同且轧
影响
实验2
通过实验，了解塑性变形的不均匀现象
塑性变形的不均匀分布 轧件产生单鼓、双鼓的原因
实验3
变形体、形状系数（或 在材料试验机上压缩样品来确定摩擦和变形
称变形区几何因素）对 体形状系数对平均单位压力的影响
平均单位压力的影响
实验4
通过实验充分了解轧辊最大咬入、摩擦系数
轧辊最大咬入角摩擦系 是制定轧制生产工艺的重要参数之一，以便
• 道次平均加工率是指轧前总加工率和轧后总加工 率的平均值，这主要反映冷轧过程某一轧制道次 中的加工硬化情况。
（2）横向变形参数
• 反映轧制过程中横向变形程度，用宽展量来表示。 • 宽展量 B b - B • 其中B是轧制前宽度；
b是轧制后宽度。
（3）纵向变形参数
• 一般纵向变形参数可用轧件轧后长度l和轧前长度 L的比值表示，称为延伸系数λ
渴 望 成 功 但 缺 乏 耐 心
自 信 不 足 易 于 放 弃
四、学情及指导学生方法
• 指导学生方法：学生为主体、教师为主导，是辅 导者、管理者、咨询者
四、学情及指导学生方法
• 实训条件： 采用现代化教学实训设备，
铜加工模拟实验室
五、课程内容设计
课程内容的设计主要是强调知识、技能、职业 素养的有机结合，淡化理论，够用为度，加强 应用技能、专业素养的培养。该课程采用项目 教学的方法，将整个课程分为8个教学项目,每 个项目包含讲授、实验或制作三部分，总学时 84学时。
l 2 OA2 OE2
OA R
OE OC CE R H 2
l2
R2
R
H
2
RH
H
2
2
4
• 变形区的长度为： l
RH H 2 4
近似为： l RH
变形区的平均宽度 b b B 2
1.2.2.2咬入角
咬入角是指轧件开始咬入时，轧件最先接触
点与两轧辊中心连线的夹角，一般用 表示。
数的测定
在生产中充分利用设备能力，提高轧制生产
率。
学时分配
2 2 2
2
五、课程内容设计---2实验项目
实验项目
实验5 前滑值的测定
实验6 轧制工艺参数综合测定
实验7
板料塑性成形的应变测 定试验
知识目标
通过对前滑值测定，将有助正确掌握轧制 原理，并学会合理制订轧制工艺规程的方 法。 利用参数测定轧制工艺 。
二、教材和参考教材
主要特点：内容精炼，通俗 易懂，可为项目化教学提供 必需、够用的知识点。
主要特点：理论讲解细致， 具有一定的深度和广度，可 作为参考书
三、教学手段
教学手段
板书 多媒体课件
实验 器材
四、学情及指导学生方法
• 1.学情
排 斥 传 统 教 学 模 式
喜 动 手 不 善 学 理 论
思 维 活 跃 但 缺 韧 性
1.2.1变形区
轧制变形区 定义：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。 实际轧制变形区包括： 几何变形区和非接触变形区
1.2.2变形区的主要参数
• 几何变形区的主要参数有：变形区的长度及平均宽 度、咬入角、变形区形状系数等。
• 1.2.2.1变形区的长度及平均宽度
• 变形区的平均长度是指接触弧AC的水平投影长度。
• 教学目的 • 1.掌握影响咬入的因素； • 2.改善咬入的措施。 • 教学重点 • 让学生掌握影响咬入的五个因素及改善咬入的措
施。
改善咬入的目的
生产中由于坯料尺寸、工艺规程、设备及润 滑条件的变化导致咬入困难。为了使操作顺利， 提高生产率，保证产品质量。
1.4.1影响咬入的因素
由咬入条件 可看出，影响咬入的因素主 要有轧辊直径、压下量、摩擦系数、轧制速度、 水平方向的外力、轧件前端形状等。
根据体积不变定律 忽略宽展
l
L
FH
Fh H 1
h 1
1.1.3 加工率计算
• 1.道次加工率
H 100% H h 100%
H
H
作业
P24
第1题
• 复习 • 1.什么是轧制过程？ • 2.简单轧制过程成立条件？ • 3.三个变形程度参数是什么，分别怎么表示？
1.2变形区及参数
教学要求 1.理解变形区的概念 2.掌握变形区的主要参数 重点难点 1.变形区主要参数的掌握。
2、课程体系结构：如图1所示，该课程在专业的 课程设置中起承上启下的重要作用，前续课程《 金属压力加工基础》《铸锭生产》的学习为基础 ，为后续课程《管棒型线材生产》《铜盘生产》 等作准备。
专业课
板带箔材生产
铸锭生产
金属压力加工基础
图1课程体系结构
• （二）课程目标： 根据教学大纲的要求和我们学生 的实际情况，制定了以下教学目标。
1 、知识目标： ⑴要知道 轧制概念、轧制原理及产品品种分类； ⑵会制订 典型生产工艺流程； ⑶能区分 热轧与冷轧的工艺特点及产生的缺陷； ⑷会计算 轧制时的剪切量； ⑸能掌握 轧制设备的结构及使用调整。 2 、能力目标： ⑴培养学生正确区分铜及其合金产品种类的能力； ⑵培养学生正确选择合理轧制方法的能力； ⑶培养学生计算分析的能力； ⑷培养学生实践操作动手的能力；
教学要求 1.掌握轧制过程珠三阶段：咬入、稳定及轧制终了
阶段。 2.掌握咬入阶段的咬入条件。 3.掌握稳定轧制阶段的咬入条件。 重点难点 咬入条件的建立
1.3.1轧制过程的三个阶段
• 在一个道次里，轧件的轧制过程可分为：咬入阶 段、稳定轧制阶段以及轧制终了阶段。
1.3.1.1咬入阶段
• 咬入：依靠回转的轧辊与轧件间的摩擦力，轧辊 将轧件拖入轧辊之间的现象称为咬入。
• 轧件完全填充辊间后，继续进行轧制的条件仍然
是：水平拉入力 Tx 大于水平推出力 Nx 。
• 即：
Tx N x
T cos N sin
tan
tan tan
2
2
• 当 2 时为稳定轧制的临界条件， 2 为稳定轧 制条件。
• 从轧件被轧辊自然咬入到稳定轧制时的条件变化 ，可以得出以下结论：
正切就是摩擦系数，即 tan ，
• 因此，
tan tan
• 当 时，称为自然咬入条件，表示只有轧辊对 轧件的作用力，而无其他外力作用时，轧件被轧
辊咬入的条件，必须使摩擦角大于咬入角，这是 咬入的充分条件。
• 当 时，是咬入的临界条件，此时咬入角为最
大 max