轧件的宽展系数
塑性变形与轧制技术：宽展的概念及种类
限制宽展
在斜配孔型内的宽展
三、宽展的种类
3、强迫宽展
坯料在轧制过程中，被压下的金属体积受轧辊凸峰的切展而强制金属横向流 动，使轧件的宽度增加，这种变形叫做强制宽展。
例如：立轧孔内轧制钢轨、轧制扁钢时采用的“切展”孔型。 特点：可以用宽度较小的钢坯，轧制成宽度较大的成品。 注意：强迫宽展在剧烈的不均匀变形条件下产生。
宽展的概念及种类
一、宽展的概念 二、宽展的意义 三、宽展的种类
主要内容
一、宽展的概念
金属在轧制过程中，由于轧制力的作用，轧件在高度方 向上被压缩的金属体积将流向纵向和横向,流向横向的金 属使轧件产生横向变形，产生宽展。
图1-1 轧制示意图
一、宽展的概念
轧制前、后轧件横向尺寸的绝对差值，称为绝对宽展，简
济指标亦有着重要的保证。
三、宽展的种类
根据金属沿横向流动的自由程度，宽展可分为： 自由宽展，限制宽展和强迫宽展。
图4-12 自由宽展
图4-13 限制宽展 展
图4-14 在斜配孔型内的宽
图4-15 强迫宽展 a）-钢轨底层的强迫宽展；b）-切展孔型的强迫宽展
三、宽展的种类
1、自由宽展 轧件在轧制过程中，金属高度受到压缩而可以自由横向展
称为宽展。以Δb表示。即 b b B
a）
b）
图4-1 矩形断面工件轧制前后的尺寸
a）加工前矩形坯料；b）加工后矩形轧件
二、研究宽展的意义
1）给定坯料尺寸、压下量可以确定轧后产品的尺寸； 或已知轧后轧件尺寸、压下量，可以确定坯料尺寸。 2）在孔型设计中，可以利用轧后产品要求，反推出轧件
孔型设计尺寸； 也可以利用宽展确定孔型是恰好充满、未充满还是过充满。 3）正确估计宽展值，对于实现负公差轧制，改善技术经
轧钢考试题库1
轧钢工理论考试试题一、填空题1、钢成份中最主要的非金属元素为_______。
碳元素2、一般在温度升高时,金属的塑性可得到改善,同时其变形抗力会_____。
减小3、钢坯的非金属夹杂较严重时,会导致轧件____、开裂等缺陷。
分层4、轧制时从轧件与辊接触开始到轧件离开轧辊产生塑性变形的一段区域称为_____。
变形区5、轧机工作机座的主要组成部分是轧辊、轧辊轴承、__________、机架、轨座和其它附属装置。
轧辊调整装置6、热轧后轧件表面氧化铁皮的构成，里面是ＦeＯ，然后是_______，最外面是Ｆｅ2Ｏ3。
Ｆｅ3Ｏ4、7、加热炉炉底强度是指_______________________。
每平方米炉底面积每小时的产量8、根据金属沿横向流动的自由程度,宽展可分为三种:自由宽展、限制宽展、 __________。
强迫宽展9、轧制变形区主要参数有__________、___________。
咬入角；接触弧长度10、在低碳钢的拉伸试验中，试件在以生弹性变形后会出现屈服平台，此时应力称_____，然后在塑性变形达到强度极限时试件断裂。
屈服极限11、钢在加热时容易产生表面的氧化、脱碳出现裂纹，严重时产生_____与_____这些缺陷不但影响钢材产量，还对产品质量有很大影响。
过热；过烧12、入口滚动导卫多用于诱导_______进入圆或方孔型。
椭圆轧件13、滚动导板导辊槽的孔形状，在粗、中轧机组多采用______；精轧机组多采用______。
椭圆形；顶角为140°的菱形孔槽14、试验表明，在压力加工过程中，随变形速度的增加，摩擦系数要-----。
下降15、延伸系数等于轧前的横断面积于轧后横断面积------。
之比16、入口导卫装置按入口导板与轧件接触形式可分为______、______。
滑动式；滚动式17、轧辊的硬度反映轧辊的______。
耐磨性18、某孔型上有较大的砂眼，则该孔型轧出来的红坯上出现______。
轧钢基础知识
轧制压力
轧制过程中通常金属给轧辊的总压力的垂直分量称为轧制压力或轧 制力。
轧制压力是解决轧钢设备的强度校核，主电机容量选择或校核，制 订合理的轧制工艺规程等方面问题时必不可缺少的基本参数。轧制压力 可以通过直接测量法或计算法获得。
E、轧辊直径的影响：轧辊直径对轧制压力的影响通过两 方面起作用，当轧辊直径增大，变形区长度增长，使得 接触面积增大，导致轧制力增大。另一方面，由于变形 区长度增大，金属流动摩擦阻力增大，则单位压力增大， 所以轧制力也增大。
F、轧件宽度的影响：轧件越宽，接触面积增加，轧制力 增加；轧件宽度对单位压力的影响一般是宽度增大，单 位压力增大。
6、轧辊挠度：在轧制压力的作用下，轧辊要发生弹性变形，自轧 辊水平轴线中点至辊身边缘处轴线的弹性位移，称为轧辊的挠度。
7、咬入角：轧制时轧件与轧辊表面接触的弧线 称为咬入弧，咬入弧所对的圆心角叫咬入角。
9、摩擦力：摩擦力是变形金属在变形过程中与 工具接触表面的金属质点有相对运动或有产生运 动的趋势时，其接触表面上产生的外力。
15、塑性变形：加在晶体上的外力超过其弹性极 限时，去掉外力之后弯扭的晶格和破碎的晶粒不能 恢复到原始状态，这种永久变形叫塑性变形。
16、弹性变形：金属晶格在受力时发生弯扭或拉 长，当外力未超过原子间的结合力时，去掉外力之 后晶格便会由变形状态恢复到原始状态，这就是说， 未超过金属本力弹性极限的变形叫做金属弹性变形
4、秒流量相等原则：在连轧过程中，为实 现平稳轧制我们必须遵循这一原则。即:在单 位时间内通过各架轧机的轧件体积相等。
二、名词解释：
1、辊径：指轧辊直径。
塑性成形第14章塑性加工工艺(轧制挤压)
品表面光洁、板形平直、尺寸精度高和机械性能好。 工艺特点： （1）加工温度低，产生加工硬化，需要中间退火。 （2）采用工艺冷却和润滑 （3）张力轧制
管材轧制
（1）压下量
h h0 h1 h 2R(1 cos)
咬入角 entering angle
D R
O
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
h0
a
A
C
B
l
h1
l Rh (h2 ) Rh 4
b1
b0
tg
R
Rh ( h)
h R
2
h 2R
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率Biblioteka 表面夹杂暴露在钢材表面上的非金属物质称为 (1)钢坯带来的表面非金属夹杂物。 表面夹杂,一 般呈点状、块状和条状 (2)在加热或轧制过程中，偶然有非金 分布，其颜色有暗红、淡黄、灰白等， 属夹杂韧(如加热炉的耐火材料及炉 机械的粘结在型钢表面上，夹杂脱落 渣等)，炉附在钢坯表面上，轧制时 后出现一定深度的凹坑，其大小、形 被压入钢材，冷却经矫直后部分脱落 状无一定规律。
名。例工、槽、角钢的腿长、腿短、腰 (2)切深孔切人太深，造成腿长无法消除。 厚、腰薄及一腿长，一腿短。
斜轧穿孔生产管材
板带材轧制
特点：宽厚比（B/H）大 规格：中厚板（中板4~20mm，厚板20~60mm，
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
轧制变形基本原理
1 第四章 轧制变形基本原理金属塑性加工是利用金属能够产生永久变形的能力，使其在外力作用下进行塑性成型的一种金属加工技术，也常叫金属压力加工。
基本加工变形方式可以分为：锻造、轧制、挤压、分为：热加工、冷加工、温加工。
金属塑性加工的优点(1)因无废屑，可以节约大量的金属，成材率较高；(2)可改善金属的内部组织和与之相关联的性能；(3)生产率高，适于大量生产。
第一节 轧钢的分类轧钢是利用金属的塑性使金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩产生塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的钢材的加工过程。
被轧制的金属叫轧件；使轧件实现塑性变形的机械设备叫轧钢机；轧制后的成品叫钢材。
一、根据轧件纵轴线与轧辊轴线的相对位置分类轧制可分为横轧、纵轧和斜轧。
如图１、２、３。
横轧：轧辊转动方向相同，轧件的纵向轴线与轧辊的纵向轴线平行或成一定锥角，轧制时轧件随着轧辊作相应的转动。
它主要用来轧制生产回转体轧件，如变断面轴坯、齿轮坯等。
纵轧：轧辊的转动方向相反，轧件的纵向轴线与轧辊的水平轴线在水平面上的投影相互垂直，轧制后的轧件不仅断面减小、形状改变，长度亦有较大的增长。
它是轧钢生产中应用最广泛的一种轧制方法，如各种型材和板材的轧制。
斜轧：轧辊转动方向相同，其轴线与轧件纵向轴线在水平面上的投影相互平行，但在垂直面上的投影各与轧件纵轴成一交角，因而轧制时轧件既旋转，又前进，作螺旋运动。
它主要用来生产管材和回转体型材。
图1 横轧简图1—轧辊；2—轧件；3—支撑辊图2 纵轧示意图图3 斜轧简图1—轧辊；2—坯料；3—毛管；4—顶头；5—顶杆二、根据轧制温度不同又可分为热轧和冷轧。
所有的固态金属和合金都是晶体。
温度和加工变形程度对金属的晶体组织结构及性能都有不可忽视的影响。
金属在常温下的加工变形过程中，其内部晶体发生变形和压碎，而引起金属的强度、硬度和脆性升高，塑性和韧性下降的现象，叫做金属的加工硬化。
把一根金属丝固定于某一点在手中来回弯曲多次后，钢丝就会变硬、变脆进而断裂，这就是加工硬化现象的一个例子。
五计算题(轧钢工)
五计算题A级试题：1.某钢种的来料厚度为200mm，压下规程为:第一道次轧后厚度为150mm第二道次轧后厚度为103mm，第三道次轧后厚度为70mm，第四道次轧后厚度为48mm，计算:第一、二道次的压下量；第三、四道次的压下率;总压下率。
解:第一道次的压下量为:△h1=200 —150=50mm第二道次的压下量为:△h2=150—103=47mm第三道次的压下率为:ε3=［(103—70）/103］×100%=32.0％第四道次的压下率为：ε4=［(70—48)/70]×100%=31.4％总压下率=［（200—48)/200]×100％=76%2.已知某件产品原料投入为12000t,其中氧化烧损为0.8％，切头尾204t，轧损60t，判废30t，求该产品的成材率和合格率.解:成材率=合格产量／投入坯料×100%=（12000-12000×0。
8％—204-60-30）／12000×100％=11610／12000×100%=96.75％合格率=合格产量／总检验量×100%=合格产量／（合格产量+轧损+判废）×100%=11610／(11610+30+60）×100％=99。
23%答：该产品的成材率是96.75％、合格率是99.23%.3.某一热轧工作辊直径为800mm,压下量为27。
28mm，求其咬入角α是多少？（cos12°＝0.9781，cos15°＝0。
9659)解：根据咬入角公式cosα＝（1－△h/D)＝1－27。
28/800＝0.9659α=15°答：咬入角为15°。
4.某6架精轧机组，由于F5上工作辊掉肉导致成品出现凸起缺陷.已知F5的上工作辊直径为600mm，F5出口板带厚度为5。
4mm，F6出口厚度为4.0mm,问检查成品质量时发现两个相邻的凸起之间的距离L是多少？(忽略宽展，保留两位小数)答案:(1）F5机架出口处相邻凸起间距离为L5L 5＝π×D5＝3.14×600＝1884mm(2）根据体积不变定律，可知L5×H5＝L6×H6L＝L5×H5/H6＝1884×5.4/4。
棒材轧制孔型设计
孔型设计本设计以φ28mm圆钢为代表产品进行设计。
1 孔型系统的选择圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两部分组成。
延伸孔型的作用是压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯。
它对钢材轧制的产量、质量有很大的影响，但对产品最后的形状尺寸影响不大。
常用的延伸孔型系统一般有箱形、菱—方、菱—菱、椭—方、六角—方、椭圆—圆、椭圆—立椭圆等；精轧孔型系统一般是方—椭圆—螺或圆—椭圆—螺孔型。
本设计采用无孔型和椭圆—圆孔型系统。
1.1无孔型轧制法优点：（1）由于轧辊无孔型，改轧产品时，可通过调节辊缝改变压下规程。
因此，换辊、换孔型的次数减少了，提高了轧机作业率。
（2）由于轧辊不刻轧槽，轧辊辊身能充分利用；由于轧件变形均匀，轧辊磨损量少且均匀，轧辊寿命提高了2~4倍。
（3）轧辊车削量少且车削简单，节省了车削工时，可减少轧辊加工车床。
（4）由于轧件是在平辊上轧制，所以不会出现耳子、充不满、孔型错位等孔型轧制中的缺陷。
（5）轧件沿宽度方向压下均匀，故使轧件两端的舌头、鱼尾区域短，切头、切尾小，成材率高。
（6）由于减小了孔型侧壁的限制作用，沿宽度方向变形均匀，因此降低了变形抗力，故可节约电耗7%。
1.2椭圆—圆孔型系统优点：（1）孔型形状能使轧件从一种断面平滑的过渡到另一种断面，从而避免由于剧烈不均匀变形而产生的局部应力。
（2）孔型中轧出的轧件断面圆滑无棱、冷却均匀，从而消除了因断面温度分布不均而引起轧制裂纹的因素。
（3）孔型形状有利于去除轧件表面氧化铁皮，改善轧件的表面质量。
（4）需要时可在延伸孔型中生产成品圆钢，从而减少换辊。
缺点：（1）延伸系数小。
通常延伸系数不超过1.30~1.40，使轧制道次增加。
（2）变形不太均匀，但比椭圆—方孔型要好一些。
（3）轧件在圆孔型中稳定性差，需要借助于导卫装置来提高轧件在孔型中的稳定性，因而对导卫装置的设计、安装及调整要求严格。
（4）圆孔型对来料尺寸波动适应能力差，容易出耳子，故对调整要求高。
(金属轧制工艺学)3轧制过程中的前滑和后滑
Svvhh
—前滑值 —轧辊出口截面轧件速度
—轧辊圆周速度
LLhH
—轧辊表面上刻痕的距离 —轧件轧制后痕迹的距离
2021/4/24
O1
v
LH
vh
Lh
O2
12
刻痕法测量前滑值
若热轧时，测出轧件的冷尺寸值为 Lh ，则 用下式换算成热尺寸：
Lh Lh[1 (t1 t2 )]
碳钢的温度膨胀系数
温度（℃） 膨胀系数α×10-6
轧制理论与工艺
Rolling Theory and Technology
轧制过程中的前滑和后滑
Forward slip and back slip of rolling process
陈泽军
Tel：023-65111547 E-Mail： zjchen@
重庆大学 材料科学与工程学院 材料加工工程系
曲线2：γ=5º；h=20mm
曲线3：h=20mm；D=300mm
19
2 前滑的计算方法
二、艾克隆德（S.Ekelund）前滑公式：
➢当γ角很小时，取：
1 cos 2sin2 2
22
cos 1
➢则Fink公式可以简化为：
Sh
2
2
D h
1
2021/4/24
20
2 前滑的计算方法
三、德雷斯登（Dresden）前滑公式：
80 2—Sh=f(D)
3—Sh=f(γ)
3
60
40
2
Sh ,%
20
1 0 5 10 15 20 25 30
γ, ( º)
曲线1：D=300mm；γ=5º 曲线2：γ=5º；h=20mm 曲线3：h=20mm；D=300mm
孔型设计75-18
1、延伸系数的确定（1）平均延伸系数来料尺寸为φ75mm，故其断面面积为： F6=πD2/4=4415.625mm2成品尺寸为φ18mm，故其断面面积为: F c=πD2/4=254.34mm2则总延伸系数：u∑=F6/F c=17.36取μ＝1.27／㏑μ＝11.94则轧制道次N＝㏑μ∑取N=12，即取12架次。
（2）各架次延伸系数取中轧μ=1.28，精轧μ=1.262、各架次轧辊名义直径3、圆孔孔型设计 孔型高度 h k =d k 孔型圆角半径：r=1.5-5mm ，用于延伸孔型 辊缝： s=（0.008-0.02）D 0 孔型开口倾角度（开口切线连接法） α=30°，用于延伸孔型 式中 d k 轧件直径热尺寸 D 0——轧辊名义直径 （1）18#轧机圆孔型尺寸 d k =18mm h k =18mm r=3mm s=2.5mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=19.3mm (2)16#轧机圆孔型尺寸F 16=389.1438172mm 2π/4*16F d k ==22.3mmh k =22.3mm r=3mm s=3mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=24.0mm (3)14#轧机圆孔型尺寸F 14=617.8047242mm 2π/4*14F d k ==28mm h k =28mm r=3mm s=3mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=30.6mm (4)12#轧机圆孔型尺寸F 12=1004.30336mm 2 π/4*12F d k ==36mm h k =36mm r=4mm s=5mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=38.7mm(5)10#轧机圆孔型尺寸F 10=1619.740459mm 2π/4*10F d k ==45mm h k =45mm r=4mm s=6mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=48.5mm (6)8#轧机圆孔型尺寸F 8=2633.050089mm 2 π/4*8F d k ==58mm h k =58mm r=5mm s=8mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=62.4mm 4、椭圆孔型设计轧件尺寸由如下公式可以得出： b= d 0 +（d 0-h ）β1 h=d-（b-d ）β2其中： d 0---来料圆直径； d ---下道次圆直径；h ---孔型高； b ---轧件宽；β1---圆形轧件在椭孔中的绝对宽展系数,（0.5～0.9）本设计取0.7β2---椭圆轧件在圆孔中的绝对宽展系数,（0.3～0.4）本设计取0.35辊缝:取s=(0.01~0.02) D0 ,其中 D0为轧辊名义直径椭圆半径：R=［（h-s）2＋b k2］／4（h-s）轧槽宽b k＝b＋Δ，Δ----- 宽展余量Δ=(0.088-0.11)b 取Δ=0.1b孔型槽口圆角半径r=（0.05-0.12）b k(1)17#轧机椭圆孔型设计解得：b=27.7mmh=14.6mms=3mmb k＝30.5mmh k=14.6mmR=23.0mmr=3mm（2）15#轧机椭圆孔型设计解得：b=35.1mmh=17.8mms=3mmb k＝38.6mmh k=17.8mmR=28.9mmr=3mm（3）13#轧机椭圆孔型设计解得：b=46.0mmh=21.7mms=6mmb k＝50.6mmh k=21.7mmR=44.7mmr=4mm(4)11#轧机椭圆孔型设计解得：b=56.3mmh=28.9mms=6mmb k＝61.9mmh k=28.9mmR=47.6mmr=5mm(5)9#轧机椭圆孔型设计解得：b=74.3mmh=34.8mms=7mmb k＝81.7mmh k=34.8mmR=67.0mmr=5mm(6)7#轧机椭圆孔型设计解得：b=96.3mmh=44.6mms=7mmb k＝105.9mmh k=44.6mmR=84.0mmr=7mm5、轧件尺寸（轧件断面积由CAD作图求得）6、各道次延伸率计算7、各道次压下力量。
黑色冶金技术《综合轧制任务书——任务四》
轧制过程中，由于轧制条件的变化，轧件宽度〔软面〕尺寸出现偏差，分析原因并对轧机进行调整一、实验目的通过实验验证轧件宽度、轧制道次、摩擦系数对宽展的影响，了解纵轧过程中宽展沿轧件宽度上的分布。
二、实验仪器设备：1、Φ130轧机、游标卡尺。
2、铅试件。
三、实验说明：宽展的变化与一系列轧制因素构成复杂关系。
）、、、、、、、、、、、、、（•∆=∆εεϕσv P m t f h D B l h H f b a在某些参数确定的情况下，可通过改变一个参数来观察其对宽展的影响趋势。
1、轧件宽度的影响，2、轧制道次的影响，3、摩擦的影响。
4、压下量的影响。
四、实验方法与步骤1、轧件宽度的影响：取铅试件四块，尺寸分别为：5×15×70〔ｍm 〕３；5×25×70〔mm 〕３；5×35×70〔mm 〕３；5×45×70〔mm 〕３。
首先测量其各块试件的原始厚度和宽度，然后以Δh ＝2ｍm 的压下量各轧一道，并测量轧后的厚度与宽度。
填入表内。
观察现象。
2、轧制道次的影响取铅试件8×202100mm两块，将其中一块用木锤将轧件头部砸扁〔以利于咬入〕，用另一块以每道Δh=1mm压下量连续轧四道，测量每道次的宽度B并计算Δb值〔最后一道的辊缝不要i动〕再用扁头试件在上次的辊缝根底上进行轧制，测其轧后宽度，计算出Δb值。
观察两块的现象。
注意：做完试验后如果宽展的量取值不明显，可以根据纵横阻力比和最小阻力定律来判断，质点流动的结果，高向质点消失，那么长向和宽向增加，可以比拟轧后的长度，结果就明显了。
〔轧制条件相同的情况下〕3、摩擦的影响取铅试件5×12×100mm两块，其中一块在光辊面处以Δh=3mm的压下量轧一道，轧后测量试件宽度，计算出Δb，另一块在糙辊面处以相同的压下量〔Δh=3mm〕轧一道，测量轧后宽度。
比拟两种不同摩擦条件下宽展情况。
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轧件的宽展系数
轧件的宽展系数是衡量金属材料在轧制过程中宽度拉伸程度的一个重要指标。
通过掌握宽展系数，可以有效预测和控制轧件的变形，提高生产效率和成品质量。
宽展系数是指材料在轧机中被拉伸的宽度与初始宽度的比值。
宽展系数越大，说明材料在轧制过程中容易发生宽度拉伸，而宽展系数较小则说明材料较难拉伸。
因此，宽展系数对于设计合适的轧制工艺和选择适合的轧制机械设备至关重要。
对于不同种类的金属材料，其宽展系数不尽相同。
一般来说，冷轧钢板的宽展系数较高，而铝及其合金材料的宽展系数较低。
这是由于材料的晶粒结构、成分和热处理等因素决定的。
在实际生产中，要根据不同材料的宽展系数特性来选择合适的轧制工艺，并且在机械设备的设计过程中充分考虑宽展系数对轧制过程的影响。
了解宽展系数的重要性，不仅可以帮助我们设计出更加合理的轧制工艺，还能引导生产操作者在实际操作中做出正确的判断和决策。
在轧制过程中，如果宽展系数较大，操作者可以适当提高轧制速度，加快材料的宽度拉伸过程，提高生产效率。
而当宽展系数较小时，应采取合适的控制措施，如降低轧制速度、增加辊缝之间的摩擦力等，以确保材料的宽度拉伸均匀，避免产生变形缺陷。
此外，了解宽展系数还可以帮助我们评估材料的可加工性。
宽展系数较大的材料通常具有较好的塑性和可加工性，更容易形成复杂的
形状和结构。
这对于一些需要较高加工精度和复杂形状要求的行业，如汽车制造、航空航天等，具有重要的意义。
总而言之，轧件的宽展系数是一个重要的工程参数，对于轧制生产过程中的变形控制和产品质量提升起到关键作用。
我们应该深入了解不同材料的宽展系数特性，灵活运用合适的工艺和设备，以提高生产效率和产品质量。