轧制原理复习.pptx

《轧制原理复习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轧制原理复习.pptx（241页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1三、几个基本概念v轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力将轧件拖入辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形，获得一定形状、尺寸和性能产品的压力加工过程。v体积不变规律：在塑性加工变形过程中，如果忽略金属密度的变化，可以认为变形前后金属体积保持不变。第1页/共241页2v最小阻力定律：物体在塑性变形过程中，其质点总是向着阻力最小的方向流动。v简单轧制过程：轧制时上下辊径相同，转速相等，轧辊无切槽，均为传动辊，无外加张力或推力，轧辊为刚性的。第2页/共241页31.1变形区及主要参数1变形区概念：v轧件承受轧辊作用，产生塑性变形的区域。v变形区分：u几何变形区：轧件直接承受轧辊作用，产生塑性变形的

2、区域。u物理变形区：轧件间接承受轧辊作用，产生塑性变形的区域。第3页/共241页42.主要参数v接触弧s（咬入弧）：轧制时，轧件与轧辊相接触的圆弧(弧AB）v咬入角：接触弧所对应的圆心角。v变形区长度（l）：接触弧的水平投影长度。第4页/共241页53.各主要参数间相互关系1）咬入角:h=D（l-cos）cos=1-h/D最大压下量:第5页/共241页62）变形区长度lv 不考虑弹性变形简单轧制，即上下辊直径相等。第6页/共241页7 4.轧制变形的表示方法v绝对变形量v相对变形量v变形系数第7页/共241页81）绝对变形量：轧前、轧后轧件尺寸的绝对差值。v压下量 h=H-hv宽展量 b=b-

3、B v延伸量 l=l-L计算简单，能直接反映出物体尺寸的变化，但不能正确反映出物体的变形程度。第8页/共241页92）相对变形量：轧前、轧后轧件尺寸的相对变化。v相对压下量=（h/H）%e=ln h/Hv相对宽展量 b=（b/B）%eb=ln b/Bv相对延伸量 l=（l/L）%el=ln l/L。第9页/共241页103）变形系数：轧前轧后轧件尺寸的比值表示的变形。v压下系数：=H/hv宽展系数：（）=b/Bv延伸系数：（）=l/L 根据体积不变原理，三者之间存在如下关系，即 HBL=hblu=或 ln（1/）+ln+ln =0u上式说明，在一定压下量下将会得到一定的延伸量和宽展量。第10页

4、/共241页114）总延伸系数与总压下率（累积压下率）设轧件原始面积为F0,经过n道次轧制后面积为Fn，则 第11页/共241页12将逐道延伸系数相乘，得 故可得出结论：总延伸系数等于相应各部分延伸系数的乘积。相应地轧件逐道次的延伸系数为:(1)总延伸系数第12页/共241页13（2）累积压下率与道次压下率之间关系第13页/共241页141.2 实现轧制过程的条件v轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力将轧件拖入辊缝，并使之受到压缩产生塑性变形，获得一定形状、尺寸和性能的压力加工过程。u1.2.1咬入条件 咬入：依靠旋转的轧辊与轧件间的摩擦力将轧件拖入辊缝的现象。u1.自然咬入条件 受力分析

5、如图 1-1第14页/共241页15 图1-1 咬入时轧件受力分析 图1-2 P和T力的分解第15页/共241页16u轧辊对轧件的作用力P、Tv咬入条件：Px Tx Px =Psin Tx=P f cos sinf cos tanf=tan v自然咬入条件第16页/共241页172 稳定轧制时的咬入条件u当 TxPx，实现稳定轧制u则/2 2稳定轧制条件比较自然咬入条件，可知，稳定轧制时放宽了咬入条件。稳定轧制阶段最大允许压下量较自然咬入时的最大允许压下量大。第17页/共241页181.2.2改善咬入条件的途径由咬入条件：便可以得出凡是能增大和减小的一切因素都利于咬入。对以上两种途径分别讨论：

6、第18页/共241页191.减小咬入角的途径及生产实际中采用的措施。1）减小咬入角途径 由=arc cos（1-h/D）知（1）增加辊径D 当h=C（constant），增加辊径D，咬入角减小。第19页/共241页20（2）减小压下量h；当D=C，减小压下量h（h=H-h），咬入角减小。第20页/共241页212）生产实际中减小咬入角措施（l）小头进钢用钢锭的小头先进入轧辊或把钢坯的一端压扁进行轧制。v这种方法可以保证顺利的自然咬入和进行稳定轧制，并对产品质量亦无不良影响，所以在实际生产中应用较为广泛。钢锭小头进钢第21页/共241页22（2）强迫咬入。即用外力将轧件强制推入轧辊中，由于外力作

7、用使轧件前端被压扁。相当于减小前端咬入角，改善咬入条件。（3）带钢压下。利用稳定轧制阶段允许的最大压下量比自然咬入时所允许的最大压下量大。h=D（1-cos）（4）无头轧制。利用稳定轧制阶段咬入条件较自然咬入条件放宽了，减少自然咬入次数。第22页/共241页232.提高摩擦角的途径及生产实际中常用措施1)提高摩擦角的途径（）影响（摩擦系数f）的因素金属种类和化学成分的影响总的来说，金属材料硬度、强度越高，摩擦系数越小;凡是能提高材料硬度、强度的化学成分都可使摩擦系数减小。u轧制碳钢时，随钢中含碳量的增加，f 降低。u普碳钢的f 合金钢的 f u铸铁的f 钢的f第23页/共241页24工具表面状

8、态和材质的影响随着工具表面光洁度的提高，（表面凹凸不平度的减小），f 减小。铸铁轧辊的 f 钢轧辊的 f第24页/共241页25轧制温度的影响v轧制温度的影响主要是通过氧化铁皮起作用。u氧化铁皮生成可使摩擦系数增加，但另一方面，氧化铁皮的熔点较低，当轧制温度达到一定高度时，它又熔化起着润滑剂的作用。温度对钢的摩擦系数的影响第25页/共241页26轧制速度的影响随着轧制速度的增加，摩擦系数降低。轧制速度对摩擦系数的影响第26页/共241页27（2）提高途径 改变轧件或轧辊的表面状态;合理的调节轧制速度.（3）实际生产中提高摩擦的措施热轧时在轧制前几道次的轧辊上刻痕、堆焊；冷轧时，不涂油或涂粘度系

9、数小的油。第27页/共241页28去除轧件表面的氧化铁皮。v 实验表明，钢坯表面的炉生氧化铁皮，使摩擦系数降低。由于炉生氧化铁皮的影响，使咬入困难，或者以极限咬入后在稳定轧制阶段发生打滑现象。v 由此可见，清除氧化铁皮对保证顺利的咬入及轧制是十分必要的。第28页/共241页29调速轧制。v低速实现自然咬入，然后随着轧件充填轧辊使咬入条件的好转，逐渐增加轧制速度，使之过渡到稳定轧制阶段时最大，但必须保证稳定轧制条件。v这种方法简单可靠，易于实现，所以在实际生产中是被采用的。第29页/共241页301.3轧制过程的变形、运动学、力学条件1.3.1 轧制过程的变形1.平板压缩 如图1）工具面平行金属

10、向两边流动变形，以垂直对称线做分界线 中性面2）工具面不平行金属容易向AB方向流动，分界线偏向CD侧第30页/共241页312.轧制变形金属向入口侧流动容易后滑区，金属向出口侧流动较难前滑区。中性面偏向出口侧中性角：中性面对应的圆心角前滑+后滑延伸。第31页/共241页321.3.2轧制过程的运动学设轧件无宽展，轧件在变形区内沿高度上变形均匀，即水平运动速度一样。第32页/共241页33根据体积不变定律，知 vx h x=vh h得，vHvvh轧件出口处速度 vh 大于轧辊圆周速度 v 即 vhv轧件入口处速度 vH小于轧辊水平分速度 v cos，即 vH v cos中性面处轧件的水平速度 v

11、与 此处 轧辊的水平速度 v cos相等 ，即 v=v cos实际意义：应用于连轧中。第33页/共241页341.3.3力学条件u假设的条件同前，所以单位压力 p的合力P作用于接触弧的中点处u而单位摩擦力 t 的合力因在前、后滑区的方向不同，分别用T2、T1u根据力平衡条件，在无外力作用下，轧制作用力的水平分量之和为零。v力学条件反映了咬入、摩擦、中性角（三个特征角）之间的关系第34页/共241页351.4金属在变形区内的流动规律1.4.1沿轧件断面高向上变形的分布1.均匀变形理论（刚端理论）u沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动的分布都是均匀的.第35页/共241页362.不均匀变形理

12、论：1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布都是不均匀.第36页/共241页372）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着，所谓粘着系指轧件与轧辊间无相对滑动 ；第37页/共241页383）变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变形区以外，其变形分布都是不均匀的；存在变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区；第38页/共241页394）在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度中性面。第39页/共241页401.4.2沿轧件宽度方向上的流动规律1.均匀变形理论沿轧件宽度上金属的变形、应力和流动的分布都是均匀的。2

13、.不均匀变形理论 沿轧件宽度上金属的变形、应力和流动的分布也是不均匀的；第40页/共241页41u变形区受接触面上纵、横向摩擦阻力的作用，分为四个部分，两个区域即u宽展区 金属沿横向流动增加宽展；u延伸区金属沿纵向流动增加延伸；第41页/共241页421.5 三种典型轧制情况依据压下率（)和(H/D)或变形区形状系数把轧制过程分为三种典型轧制情况，具有明显的力学、运动学、变形特征1.变形：以小压下量轧制厚轧件（10%）：以大压下量轧薄轧件（=34%50%）：中等厚度轧件轧制过程约为15%；第42页/共241页43变形区形状系数的概念u当变形区形状系数 时，薄件变形,轧件横断面呈单鼓形；u变形区

14、形状系数 ()：轧件断面高度相对于接触弧的长度。u当变形区形状系数 时，即厚件变形,轧件横断面呈双鼓形。(0.51)(0.51)第43页/共241页442.2.运动学薄件轧制时，由于受摩擦阻力影响，在后滑区，金属横断面中心部份要比表面速度慢，而在前滑区，金属横断面中心部份要比表面速度快。对于厚轧件轧制的情况，由于接触表面产生粘着，金属表面速度等于轧辊表面速度；而变形区中部由于没有变形，可近似视为刚体运动第44页/共241页45单位接触面积上的轧制压力（单位压力）沿接触弧的分布曲线有明显的峰值，而且压下量越大，单位压力越高，且峰值越尖，尖峰向轧件出口方向移动.3.3.力学摩擦力影响大，峰值出现在

15、摩擦力方向改变的地方薄件轧制时单位压力和单位摩擦力沿接触弧之分布薄件变形第45页/共241页46厚件变形:单位压力沿接触弧在变形区入口处有峰值，且向出口处急剧降低.摩擦力已不起主要影响，外端限制金属压下变形，起主要作用。第三种轧制情况沿接触弧的分布第46页/共241页47中等厚度变形外摩擦与外端的影响都存在，但都不严重，压缩变形刚好深透到整个变形区高度，变形比较均匀第二种轧制情况分布曲线单位压力分布曲线没有明显的峰值，单位压力比前两者小。第47页/共241页48第48页/共241页492.2.轧制过程中的宽展1）理解宽展的种类及研究宽展的意义；2）掌握常用宽展公式的应用；3）熟悉孔型中轧制时的

16、宽展特点；4）掌握影响宽展的因素及影响规律。第49页/共241页502.1宽展的种类和组成2.1.1研究宽展的意义1.1.制定合理的压下规程 确定成品、坯料尺寸；进行合理的孔型及压下规程设计；2.2.提高产品质量第50页/共241页512.1.2宽展的分类及组成1.分类按坯料在轧制过程中朝横向流动的自由程度分1）自由宽展：轧制时，金属朝横向流动时，除来自轧辊的摩擦阻力外，不受任何其他的阻碍和限制而自由展宽的量。第51页/共241页522）限制宽展：轧制时，金属朝横向流动时，除来自轧辊的摩擦阻力外，还受孔型侧壁的阻碍和限制而展宽的量。第52页/共241页533）强迫宽展：轧制时，金属朝横向流动时

17、，除来自轧辊的摩擦阻力外，还受轧辊凸峰的切展而强迫金属沿横向流动而展宽的量.第53页/共241页542.宽展的组成滑动宽展B1翻平宽展B2鼓形宽展B3第54页/共241页551）滑动宽展B1：变形金属与轧辊的接触面产生相对滑动所增加的宽展量；（接触面）2）翻平宽展B2：接触摩擦力的作用，使轧件侧面的金属，在变形过程中翻转到接触表面上，使轧件宽度增加（附近区域）；3）鼓形宽展B3：轧件侧面变成鼓形而造成的宽展量。（远离区域）工程计算的宽展是理想值第55页/共241页562.2影响宽展的因素影响金属在变形区内沿纵向及横向流动的数量关系的因素很多。依据最小阻力定律和 体积不变定律，实质表现在两方面：

18、1.高向移位体积（压下的金属体积）；2.变形区内的轧件变形的纵横阻力比（变形区内轧件的应力状态）。这些因素是通过变形区形状和轧辊形状反映变形区内轧件变形的纵横阻力比，从而影响宽展。第56页/共241页572.2.1影响轧件变形的基本因素分析根据最小阻力定理，把变形区分为延伸区和宽展区。1.变形区形状的影响 l/B（1）l/B1，即Bl时a.B=C，h=C，l时，b；b.l=C，h=C，B时，b。第57页/共241页58（2）l/B1，即 Bl 时：a.B=C，h=C，l，b；b.l=C，h=C，B，b不变，为常数。第58页/共241页59（3）l/B=1，即 B=l 时，理论上l=b。一般的说

19、，当 l/B,b 第59页/共241页602.轧辊形状的影响u在变形区的纵断面上，轧辊表面是一圆弧，作用在金属表面上的径向压力P的水平分量不等于零.u先研究后滑区纵横阻力情况。第60页/共241页61后滑区：延伸阻力宽展阻力;后滑区第61页/共241页62前滑区，辊型对纵横阻力的影响可忽略。综上所述 辊型利于延伸。前滑区第62页/共241页63纵横阻力比KG与咬入角，摩擦系数 f 有关，而与h/D有关。1）h/D，KG，Wx ，B 。2）f，KG，Wx，B 。第63页/共241页642.2.2 影响宽展的工艺因素1.相对压下量h/H 或压下量(h)的影响h/H (h)，B 。这是因为 1）h/

20、（H=C或h=C），l，Wx，B ；同时h/H，金属移动体积增加，所以B。2）h/H（h=C=C），则HH，此时l=C，但变形渗透，所以B。第64页/共241页652.轧辊辊径 D的影响D，B因为D，l，纵向阻力Wx，B。第65页/共241页663.轧件宽度的影响 B；B，B 先，后；当 B 很大时，B=0。轧制时，当l/B=2时 l=B。当Bl/2，随B B；当Bl/2，B B 。第66页/共241页674.摩擦系数f的影响f，KG，B。凡是影响摩擦的因素都影响宽展。第67页/共241页681）轧制温度对宽展的影响轧制温度对宽展的影响与其对摩擦系数的影响规律基本上相同。在热轧条件下，轧制温度

21、主要是通过氧化铁皮的性质影响摩擦系数，从而间接地影响宽展。当T较低时（700），随着T，氧化铁皮生成，使 f，B；当T较高时（700，氧化铁皮融化，使 f，B。第68页/共241页692）轧制速度的影响v，f，所以B 第69页/共241页70 3 3）轧辊表面状态的影响随着轧辊表面光洁度，f，BB。磨损后的轧辊产生的宽展新开辊上产生的宽展第70页/共241页714）轧件的化学成分的影响一般 f合金f普碳B合金 B普碳。而一般的宽展公式很少考虑合金元素的影响。第71页/共241页72。第72页/共241页735）轧辊的化学成分对宽展的影响因为f钢f铸铁。钢轧辊上轧制时的宽展铸铁轧制时的宽展第73

22、页/共241页745.轧制道次n的影响n，B。因为道次越多，每道次的 l 越小，这样，每道次的B越小，所以在总压下量一定的前提下，轧制道次越多，宽展量越小.第74页/共241页756.张力的影响张应力q ，纵向阻力，B。因为后滑区金属体积大于前滑区金属体积，所以后张力影响大。hH第75页/共241页76 2.3宽展的计算宽展的计算1.采利柯夫公式 理论依据：最小阻力定律、体积不变定律根据最小阻力定律，把变形区分成宽展区和延伸区。根据体积不变定律，宽展区的压下体积横向移动形成宽展。考虑h/H、f、B、l/B、R的影响；忽略了前滑区的宽展与板带轧制条件相似，适用于薄板带生产。第76页/共241页7

23、72.S.Ekelund公式理论依据：最小阻力定律、横向及纵向的单位面积上的单位功是相同的。考虑了f、轧制温度、变形区参数、轧件的化学成分及变形区粘着和滑动现象，适用于型钢孔型设计简化式只适用于b/B1.2的情况，否则计算结果偏低.第77页/共241页783.巴赫契诺夫公式依据：移动体积与消耗的功成正比考虑了h/H、l、f 的影响，在推导过程中也考虑了前滑;在 B/2l 1下适用于平辊和箱形孔型中的轧制。4.E.Sibel公式是半实验公式，考虑了温度、摩擦及压下率h/H、变形区长度 l 的影响。对于BH的热轧带钢生产有一定精度。顾正秋：适用于0.1H/B2的热轧带钢生产。第78页/共241页7

24、95.古不金公式是实验公式，考虑了H、h、l、f、R的影响；没有考虑B的影响，B偏大，用于板带生产计算，有一定精度。6.H.SedIaczek公式 当v3m/s时要修正，并引入速度、钢种修正系数。公式计算简单，精度较高，考虑了坯料B、H、h、R、l、速度、钢种对宽展的影响，适用于板带钢生产第79页/共241页807.Z.Wusatowski公式计算复杂，考虑了坯料的原始尺寸及轧辊直径的影响，主要用于型钢宽展计算。8.日滋公式是经验公式。该公式简单，多用于现场计算，精度取决C值的选取。第80页/共241页812.4孔型轧制时宽展的特点2.4.1孔型轧制时宽展的特点1.沿轧件宽向压下量不均匀 ；而

25、 轧件延伸均匀 ，以相同的平均延伸速度运动；第81页/共241页822.孔型侧壁斜度的影响孔型侧壁斜度主要是通过改变横向阻力影响宽展。凹形孔型产生限制宽展；凸孔型产生强迫宽展第82页/共241页833.轧件与轧辊接触非同时性 接触非同时性：轧件沿变形区长度方向与轧辊非同时接触，形成非接触区。轧件与轧辊首先在A点局部接触，随着轧件继续进入变形区，B点C点相继接触轧辊辊面，而侧面的D点到最后也不于轧辊接触。第83页/共241页844.轧制时速差现象当在轧辊上刻有孔型时，则轧辊直径沿宽度方向不再相同，D1-D2=h-s ，形成速度差，v=v1-v2总之，孔型轧制时的宽展，不是自由宽展。大部分是限制或

26、强迫宽展并产生局部宽展或拉缩第84页/共241页853 轧制过程中的前滑与后滑1）掌握前、后滑的定义及相互关系；2）掌握前、后滑的计算公式及影响前滑的因素；3）熟悉确定中性角的方法。4）熟悉连轧时的前滑及有关工艺参数的确定方法。第85页/共241页863.1轧制时的前滑和后滑3.1.1前、后滑现象前滑(现象）：轧制时，轧件的出口速度大于轧辊在该处的线速度。后滑（现象）：轧制时，轧件的入口速度小于轧辊在该处的线速度的水平分量。第86页/共241页873.1.2 前、后滑值的定义及表达式、实验式1）定义及表达式前滑值：通常将轧件出口速度与对应点的轧辊的线速度之差与轧辊线速度之比值称为前滑值。即 第

27、87页/共241页88后滑值：指轧件入口速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同轧辊圆周速度水平分量之比值。即第88页/共241页892.实验式事先在轧辊表面上刻出距离为LH的两个小坑，轧制后，轧件的表面上出现距离为Lh的两个凸包。第89页/共241页90按秒流量相等的条件3.1.3前滑、后滑及延伸系数间的相互关系第90页/共241页913.2 前滑的计算式（忽略宽展，根据秒流量体积相等）此即Fink前滑公式第91页/共241页92 此式反映出，前滑Sh是辊径D、轧件厚度h及中性角的函数。1.D、=C，前滑与h，双曲线关系2.h、=C，前滑与D，直线关系3.h、D=C。前滑与，抛物线关系当很

28、小时，简化 此即Ekelund公式第92页/共241页93因为D/h1，忽略 1。此即Dresden公式。第93页/共241页943.3 中性角的计算v均匀变形v设p、t沿接触面均匀分布x第94页/共241页95经过简化整理得：此即费因别尔格公式当Qh=QH=0时，=/2（1-/2f）当=f =;max=/4 当=2时=0第95页/共241页963.4.影响前滑的因素1）压下率（=h/H）的影响，Sh。因为，金属移动体积，Sh。第96页/共241页972）轧件厚度的影响轧后轧件厚度h，Sh。因为h ，所以h，金属移动体积，Sh。第97页/共241页983）辊径D的影响D，,Sh。当辊径D400

29、mm时，前滑值Sh随D而增加的较快；而当辊径D400mm时，前滑值Sh增加的较慢，这是因为（1）D，v使f，则剩余摩擦力（2）D，变形区长度l，纵向阻力，B 延伸相应地也减少。这两个因素的共同作用，使前滑值增加的较为缓慢。第98页/共241页994）摩擦系数 f 的影响摩擦系数f ，剩余摩擦力，Sh 。凡是影响摩擦系数的因素都影响前滑。第99页/共241页1005）轧件宽度的影响轧件B一定值时，随B，Sh；B一定值时，B，Sh=C。因为，轧制时，B l，B，横向阻力，B ，金属向延伸方向流动的多，Sh 。当B大于一定值时，达到平面变形条件，轧件宽度对宽展不起作用，故B=0，延伸（系数）为定值，

30、所以前滑值不变。ln（1/）+ln+ln=0第100页/共241页1016）张力的影响Qh，金属向前滑区流动阻力减少，Sh ；QH ，金属向后滑区流动阻力减少，SH 。7）孔型形状的影响沿轧件宽度方向，前滑值不同。前滑值 沿孔型宽度各处不等，前滑值常取平均值。第101页/共241页1023.5 连轧中的前滑及有关工艺参数的确定3.5.1连轧关系和连轧常数 连轧时保证正常轧制的条件是轧件在轧制线上每一机架的秒流量体积必须保持相等。第102页/共241页103忽略前滑，即连轧关系：连轧时轧件在轧制线上每一机架的秒流量保持相等的这种关系。第103页/共241页104连轧常数：轧件在各机架轧制时的秒流

31、量相等，即为一个常数，该常数称为连轧常数。第104页/共241页1053.5.2 前滑系数和前滑值第105页/共241页1063.5.3堆拉系数和堆拉率一般连轧时，机组与机组之间，堆钢轧制；同机组内的机架与机架之间，拉钢轧制。堆钢轧制 利：不会被拉断，拉缩。弊：容易折叠、缠辊、跑偏。拉钢轧制 利：不会出现因堆钢而产生事 故；弊：轧件头、中、尾尺寸不均。为减少头尾尺寸超差，除采用微量拉钢（微张力轧制）外，尽可能缩小机架间距。第106页/共241页107结论：从理论上讲，连轧时各机架的秒流量相等，连轧常数是恒定的。但当考虑了堆钢和拉钢的操作条件后，实际上各机架的秒流量已不相等，连轧常数已不存在，而

32、是在建立了一种新的平衡关系下进行生产的。第107页/共241页1084 轧制单位压力的计算1）了解研究轧制单位压力的意义及确定方法2）掌握Karman单位压力微分方程的导出及其与Orowan方程的异同。3）熟悉单位摩擦力沿接触弧分布规律及对轧制单位压力的影响。第108页/共241页1094.14.1轧制压力的概念轧制压力的概念轧制压力轧制压力：是指测压仪在压下螺丝下实测的总压力。即轧件给轧辊的总压力的垂直分量。：是指测压仪在压下螺丝下实测的总压力。即轧件给轧辊的总压力的垂直分量。作用：使轧件产生塑性变形作用：使轧件产生塑性变形第109页/共241页1104.1.14.1.1轧制压力轧制压力P

33、P与单位压力与单位压力p p 的关系的关系 在确定轧件对轧辊的总压力时，首先应考虑接触区内在确定轧件对轧辊的总压力时，首先应考虑接触区内轧件与轧辊间力的作用情况。轧件与轧辊间力的作用情况。在变形区任取一微分弧在变形区任取一微分弧dsds，其上作用着轧辊给轧件的其上作用着轧辊给轧件的单位压力单位压力p p和单位摩擦力和单位摩擦力t t则：则：x第110页/共241页1114.1.2研究单位压力p的意义1）通过研究p在接触弧上的分布规律，从而得出P的分布规律。2）是工艺设计计算的基础第111页/共241页1124.1.3确定p的方法1）理论法：建立在理论分析的基础上（确定变形区内p的分布形式和大小

34、），用计算公式（工程法或平截面法）确定p；本章主要介绍。第112页/共241页1132）实测法：借助于压力传感器，把压力信号转换成电信号，通过放大或直接送往测量仪器把它记录下来，用实测的轧制总压力除以接触面积，求出平均单位压力p；第113页/共241页1143）经验公式和图表法：根据大量的实测统计资料，进行一定的数学处理，建立经验公式或图表。第114页/共241页1154.2卡尔曼（卡尔曼（T.Karman）单位压力微分方程）单位压力微分方程及及A.A.采利柯夫解采利柯夫解第115页/共241页1164.2.1 T.Karman单位压力微分方程的导出单位压力微分方程的导出1.假设条件假设条件1

35、 1）轧件材质均匀，变形均匀且）轧件材质均匀，变形均匀且B=0B=0；2）单位摩擦力）单位摩擦力t 沿接触弧均匀分布且沿接触弧均匀分布且 f=C=C；3 3）忽略轧辊的弹性压扁和轧件的弹性变形；）忽略轧辊的弹性压扁和轧件的弹性变形；4 4）主应力方向与轧件的长、宽、高方向一致，）主应力方向与轧件的长、宽、高方向一致，且且1 12 23 3；其中；其中2 2=（1 1+3 3）/2/2，故塑性方程为故塑性方程为1 1-3 3=K（K：平面变形抗力）。：平面变形抗力）。第116页/共241页1172.单位压力微分方程X第117页/共241页1184.2.2 求解（t、dy与dx、边界上的单位压力的

36、情况）1）无张力（x=0)时：pH=KH ;ph=Kh2）有张力(x=-qH 或-qh)时：pH=KH -qH;ph=Kh-qh（1）假设条件边界条件：用于说明边界上（x=0、x=l）的约束情况的条件。由 p-x=K 知第118页/共241页119接触弧方程假设1）把圆弧面看成平面；以平面方程代圆弧方程。(stone,y=a)2）把圆弧看成直线；以弦代弧。(采利柯夫,y=ax+b)3）把圆弧看成抛物线；以抛物线代弧。(Sims,y=ax2+bx+c)4）仍是圆弧，改用极坐标。(BlandFord)第119页/共241页120轧件与轧辊 间的摩擦假设1)干摩擦理论：假设在整个变形区接触面上，轧件

37、对轧辊全滑动且服从于库仑摩擦定律，即 t=f p，f=C。2)定摩擦理论：假设在整个变形区接触面上，摩擦力是常数，即t=s=C。第120页/共241页1213)液体摩擦理论：假设在整个变形区接触面上，形成液体摩擦，轧件对轧辊完全滑动，且符合牛顿液体摩擦定律，t=dvx/dy。4)非恒定摩擦理论：变形区内摩擦系数并非恒定不变，而是单位压力的函数，即 f=v（p）。第121页/共241页1225)混合分区摩擦理论：在变形区接触面上，存在着不同的摩擦状态区域，则每个区域采取不同的摩擦规律。第122页/共241页123（2）采利柯夫解1.假设条件：1）摩擦规律：t=f p 且f =C2）边界条件：K=

38、C，考虑了张力q3）接触弧方程：以弦代弧，y=a x+b4）塑性方程：1-3=K，即 p-x=K第123页/共241页124 2.公式:第124页/共241页1254.3.4.3.影响单位压力的主要因素1.1.变形抗力s 的影响s s ，p。凡是影响变形抗力s 的因素都影响单位压力p。第125页/共241页1261）影响变形抗力的主要因素（1）化学成分和显微组织的影响在较低的温度下随着钢中含碳量的增加，钢的变形抗力升高。温度升高时其影响减弱。一般，钢中的合金元素使金属的变形抗力增加；晶粒越细小，变形抗力越大；夹杂物会使变形抗力升高，钢中有第二相时，变形抗力也会相应升高。第126页/共241页1

39、27随温度的升高，由于降低了金属原子间的结合力，金属的变形抗力降低。（2）变形温度的影响 第127页/共241页128（3）变形速度的影响随热轧时变形速度增加，变形抗力升高。原因:热轧时，变形速度的升高，回复和再结晶进行的不完全。而冷轧时，由于没有再结晶，不存在回复及软化现象，变形速度对变形抗力的影响小。第128页/共241页129（4）变形程度的影响冷轧时，随变形程度增大，加工硬化程度加强，变形抗力增加。热轧时，随变形程度的升高，变形抗力变化程度较小。一般随变形程度增加，变形抗力稍有增加。第129页/共241页1302.压下率的影响 ，p。途径1）h，l，金属流动阻力，变形附加抗力，p。2）

40、H，外摩擦影响加强，变形附加抗力，p。第130页/共241页1313.轧件厚度H（h）的影响H（h），变形渗透，p。第131页/共241页1324.辊径D的影响D，p。D，l，金属流动阻力，变形附加抗力，p。第132页/共241页1335.摩擦的影响f，p。f，金属流动阻力，变形附加抗力，p。凡是影响f的一切因素，都影响着p。第133页/共241页1346.张力q的影响张力q ，p 。q，金属流动阻力，p。第134页/共241页135 Karman的采利科夫解反映了工艺因素、摩擦力（系数）、辊径D、轧件厚度、张力及变形抗力对单位压力p的影响。公式没考虑加工硬化，变形区内粘着的现象。以直线代替圆

41、弧只有对冷轧薄板时比较接近，此时弧弦差别较小，同时冷轧薄板时粘着现象不太明显。适用于冷轧薄板和热轧薄板的精轧部分。但没考虑加工硬化，只适用于热轧薄板的精轧部分第135页/共241页1364.4 Orowan单位压力微分方程及D.R.Bland和Sims压力公式4.4.1 Orowan单位压力微分方程1.假设条件：1）B=0 即平面变形；2）接触弧上各点 fC ；当单位摩擦力 t s 时，产生滑移；当 t=s（剪切应力）时，产生粘着。热轧时存在粘着。第136页/共241页1373）沿轧件高度方向变形不均匀，用s 代替单位摩擦力 t4）高向的水平应力分布不均，用水平应力x 的合力Q代替x。第137

42、页/共241页138整理后得微分方程：根据假设，由X轴方向力平衡得 orowan 单位压力微分方程在变形区取单位圆弧微分体，受力分析如右图，第138页/共241页1394.4.2 Orowan微分方程与Karman 微分方程的异同相同点：都采用平面变形假设，B=0不同点：1）假设条件：对于摩擦的认识不同。Karman：干摩擦理论，t=f p 且f =COrowan：接触弧上各点fC，当单位摩擦力t s（剪切应力）时，产生滑移;当 t=s 时，产生粘着。第139页/共241页1402）力学图示：Karman Orowan取平截面为微分单元体，建立直角坐标，x、p为主应力取圆弧面为微分单元体，建立

43、极坐标，、r为非主应力第140页/共241页1413）塑性方程：Karman：1 -3=K，即p-x=KOrowan：（-r）2+42 r=K24）微分方程Karman：Orowan：第141页/共241页142 4.4.3 Bland-Ford 轧制单位压力公式1.假设条件：1）变形条件：B=0 即平面变形2）摩擦规律：t=f p 且 f =C3）边界条件：KC，张力 q 04）接触弧方程：圆柱方程5）塑性方程：1 -3=K，即p-x=K 。第142页/共241页1434.4.4 R.B.Sims 单位压力公式1.假设条件：1）变形条件：B=0即平面变形，但、r非主应力;2）摩擦规律：t=s

44、，发生粘着;3）边界条件：K=C，张力q=0;4）接触弧方程：抛物线方程;5）塑性方程：（-r）2+42 r=K2第143页/共241页1444.5 M.D.Stone单位压力微分方程及其单位压力公式 1.假设条件：1）变形条件：B=0 即平面变形,p、x为主应力2）摩擦规律：t=f p 且f =C3）边界条件：K=C，张力q 0 4）接触弧方程：平面方程5）塑性方程：1 -3=K，即p-x=K 。第144页/共241页145 第五章 轧制压力计算1)掌握接触面水平投影面积的计算方法2)掌握影响平均单位压力 的确定方法3)掌握各轧制压力计算公式的计算及其应用条件4)掌握选用轧制压力公式的原则第

45、145页/共241页146 所以,计算轧制压力P归结为确定接触面积的水平投影和平均单位压力 5.1 接触面水平投影面积的计算第146页/共241页1471.平辊5.1.1 不考虑轧辊弹性压扁时的F第147页/共241页1482.2.孔型中轧制1 1）图解法把孔型及在孔型中的轧件一起画三面投影，画轧辊与轧件的交点连线（逐步投影），然后用积分仪或方格纸计算出接触面轮廓线所包围的面积。第148页/共241页1492)近似法 平均高度法第149页/共241页150等效矩形法 第150页/共241页151经验法:画出孔型与孔型中的轧件之间的对应关系1)算出 :第151页/共241页1522)算F:第15

46、2页/共241页1531)轧件存在着1的弹性变形;2)轧辊存在着2的弹性变形;轧辊的弹性变形称为轧辊的弹性压扁.弹性变形的结果使接触弧长度增加.为使轧件轧制后获得h的压下量,必须把每个轧辊再压下1+2的压下量.A2B2C 为接触弧.5.1.2 考虑轧辊弹性压扁第153页/共241页1545.2平均单位压力影响系数的确定1.金属及合金屈服极限0的影响2.轧制温度T3.变形程度4.变形速度第154页/共241页1555.3 计算 的采利柯夫公式u该公式应用于热轧薄件,并可考虑张力的影响,应用较广;第155页/共241页156第156页/共241页157u该式主要用于热轧板带，特别是有色金属热轧。第

47、157页/共241页158几点说明:1)该式用于冷轧带钢轧制压力计算.2)当曲线有两个交点时,舍去不合理的(舍大取小);当无交点时,需重新设定压下规程.第158页/共241页1595.7 Ekelund公式几点说明:1)该式是半经验公式,适用于热轧条件下的开坯,板带轧制时前几个道次及型材轧制时的轧制压力计算;2)该式考虑了合金元素对k的影响,也适用于合金钢轧制;3)在型材轧制时,变形区参数用平均值带入计算。第159页/共241页1605.8 轧制压力计算公式选用原则5.8.1 轧制压力公式评述第160页/共241页1613.常用公式比较公式名称取应力状态摩擦条件接触弧方程塑性方程边界条件采利柯

48、夫P为主应力全滑动以弦代弧Mises简化K=C，或BlandP为主应力全滑动圆柱Mises简化KCSimsP非主应力粘着抛物线MisesK=CStoneP为主应力全滑动平板Mises简化K=C，或第161页/共241页1624.组成各公式的基本因子:5.各公式存在的共同缺点:1)未考虑外端的影响;2)虽然考虑了 的影响,但不完全准确;3)很多假设与实际不符.第162页/共241页1635.8.2轧制压力公式选用原则 1)满足轧制范围内所要求的精度,即相关轧制条件,使P理P实际.2)计算参数()选择合理。3)计算简便,迅速,便于现场使用。第163页/共241页1646 轧制力矩及功率u 了解确定

49、轧机传动力矩及功率的意义。u 掌握确定轧机传动力矩的方法。u 掌握电机负荷图的绘制及功率计算。第164页/共241页1656.1 主电机传动轧辊所需的力矩6.1.1 研究传动力矩的意义1.选择电机，满足工艺要求。（Mm a x Nmax 选电机）2.校核电机，制定合理的工艺规程。（M jum Mer；M max KG M er)第165页/共241页1666.1.2 传动力矩的组成 1.组成MD=M（轧制）+Mf +M0+MdMD：主电机轴上的传动力矩；M（轧制）：折算到电机轴上的轧制力矩，使轧件产生塑性变形的力矩。M（轧制）=Mz/i ；Mf：克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力

50、矩。第166页/共241页167M0：空转力矩，克服轧机空转时，由于各转动件的重量所产生的摩擦力矩。Md：动力矩，克服轧制时速度变化时各部件的惯性力所产生的力矩。i：电机与轧辊之间的传动比。即减速箱的减速比。MD=M（轧制）+Mf +M0+Md第167页/共241页1682.静力矩（轧机作匀速旋转时所需的力矩）：Mc=M（轧制）+Mf +M03.轧机的效率（有效系数）：0=M（轧制）/Mc 100%一般轧机的效率 0=0.50.95。第168页/共241页1696.2轧制力矩Mz的确定6.2.1 按轧制压力确定1.简单轧制转动一个辊所需轧制力矩：Mz=Pa转动两个辊所需轧制力矩：Mz=2Pa