金属轧制工艺学2轧制过程中的宽展.ppt

1、n宽展的概念：通常把轧制前、后轧件横向尺寸的绝对差值，称为绝对宽展，简称为宽展。 BH 轧前轧件的宽度； Bh 轧后轧件的宽度；B=Bh-BHn拟订轧制工艺延伸和宽展是如何分配的n（1）计算轧后产品的尺寸；n（2）根据轧后轧件尺寸，推算轧前坯料的尺寸。在孔型设计中，必须正确确定宽展的大小。未充满未充满过充满过充满平辊轧制扁平孔型轧制n坯料在轧制过程中，金属流动除来自轧辊的摩擦阻力外，还受到孔型侧壁的限制作用而得到的宽展值，称为限制宽展。n此时，轧件被迫取得孔型侧边轮廓的形状。轧件的宽展不是自由的，而是受到了孔型的限制。此外，在斜配孔型内轧制时，宽展可能为负值。箱形孔内的宽展闭口孔内的宽展斜配孔

2、型内的宽展钢轨底层的强制宽展切展孔型的强制宽展两侧强烈压缩形成的强制宽展n宽展沿横断面高度上的分布由于轧辊与轧件表面存在摩擦，以及变形区几何形状和尺寸的不同，因此，与接触面距离不同的区域金属质点的流动轨迹是不相同的。沿横截面上宽展的分布主要决定于接触面上的摩擦条件和沿轧件高度上的不均匀变形程度。双鼓（l/h较小）单鼓（l/h较大）平直（l/h在一定范围时）n当相对压下量较大，变形深透时，会使变形后的轧件边缘出现单鼓形。这种单鼓形宽展由三部份组成。第一部分B1=B1B，是轧件在轧辊的接触表面上，由于产生相对滑动使轧件宽度增加的部份，称滑动宽展。 第二部分B=BB，称为翻平宽展，是由于接触面摩擦阻

3、力的原因，使轧件侧面的金属在变形过程中翻转到接触表面上来。 第三部分B=BB，为轧件侧面变为鼓形而产生的宽度增加量，称为鼓形宽展。单鼓宽展沿横断面高度分布宽展沿横断面高度分布轧件的总宽展量为:B=B1+B2+B 通常理论上所说的和计算的宽展为将轧制后的横断面化为同一厚度的矩形之后，其宽度与轧制前宽度之差：B=Bh-BH 单鼓宽展沿横断面高度分布单鼓宽展沿横断面高度分布/ l hn宽展的变化与一系列轧制因素构成复杂的关系。 变形区特征的几何因素； 变形区特征的物理因素；n几何因素和物理因素的综合影响不仅限于变形区的应力状态，同时涉及到轧件的纵向和横向变形的特征。(, , , , , , , ,

4、, , )aBf H h l B Dhf t m p v , , , , ,aH h l B D, , , ,f t m p v变形区对宽展的影响宽展与压下量之间的关系宽展与压下量之间的关系（a）当h、H、h为常数、低碳钢在轧制温度900、v=1.1m/s时，b与h/H的关系（b）当H、h为常数，条件同（a）时b与h/H的关系（a）（b）宽展系数与轧辊直径的关系lR hn实验证明，轧件宽度小于某一定值时，随轧件宽度的增加宽展增加；超过此一定宽度之后，随轧件宽度的继续增加而宽展减小，且以后不再对宽展发生影响。2HhlR hBBBB / l B/1l B /2l B 11xxxRTP1yRfP11

5、1xxxyRTPRRfP后11sin2xPP1111cossin22xxxyRTPRRfPf后111coscos22xTTfP22sin2xPP2221cossin22xxTPRTf前222coscos22xTTfP1cossin22Rf后1cossin22Rf前2n轧制速度对宽展的影响规律基本上与其对摩擦系数的影响规律相同。n因为轧制速度是影响摩擦系数的，从而影响宽展的变化，随轧制速度的升高，摩擦系数是降低的，从而宽展减小。组别钢种钢号影响系数（m）平均数1普碳钢10号钢1.02珠光体-马氏体钢（珠光体-铁素体钢、马氏体钢）TA7GCr15、16Mn4Cr1338CrMoAl、4Cr10Si

6、2Mo1.241.291.331.351.251.323奥氏体钢4Cr14Ni14W2Mo2Cr13Ni4Mn91.361.421.351.404带残余相得奥氏体（铁素体、莱氏体）1Cr18Ni9Ti、3Cr18Ni25Si21Cr23Ni131.441.531.41.55铁素体钢1Cr17A151.556带有碳化物的奥氏体钢Cr15Ni601.62BBm计合B合B计m 所求得得合金钢的宽展 考虑化学成分影响的系数 按一般公式计算的宽展张力对宽展的影响n实验证明，后张力对宽展有很大影响，而前张力对宽展影响很小。这是因为轧件变形主要产生在后滑区。n 由于影响宽展的因素很多，一般公式中很难把所有的

7、影响因素全考虑进去。甚至一些主要因素也难考虑正确。例如，厚件轧制的双鼓形宽展与薄件轧制的单鼓形宽展，其性质不同，很难用同一公式考虑。n所以，在现有的公式中，只能说某一类公式更能适合于某种轧制情况。dd11dd22222xxxbhh xz x dd2xxxhbzh dd2bhxBHxxhbzh12( )RB C hhf 0.151.340.150.5BR hBCeR h2( )(0.1380.328 ) ( ) 函数 与压下率 的关系h H BR h系数 C 与 比值的关系1.61.2fR hhmHh 224(3)hHBAABm R hHh 2 ()HR hAm HhB123(1.050.000

8、5 )fK K Kt1K2K3K 考虑到轧辊材质的影响系数， 对于钢轧辊1.0；对于铸铁轧辊0.8。t 考虑到轧制速度的影响系数； 考虑到轧件材质的影响系数； 轧制温度（7001200之间适用）；KK钢种钢号K3碳素钢2070、T7T121.0莱氏体W18Cr4V、W9Cr4V2 、 Cr12 、 Cr12MoV 1.1珠光体-马氏体钢4Cr9Si2、5CrMnMo、 5CrNiMo、3Cr13、CrMoMn、3Cr2V81.3奥氏体0Cr18Ni9、4Cr14NiW2Mo1.4含纯铁或莱氏体的奥氏体钢1Cr18Ni9Ti、Cr23Ni131.47纯铁体钢Cr25、Cr25Ti、Cr17、Cr

9、281.55含硫化物的奥氏体钢Mn121.8时的1.11.8倍。n一般可以选取12(0.840.0004 )bfK Kt12(0.550.00024 )sfK Kt1K2K 考虑到轧辊材质和表面状态的影响系数；考虑到轧制速度的影响系数； 咬入和稳定轧制时的摩擦系数；sfbf轧辊材质和表面状态K1铸铁并淬火与磨光的轧辊0.9铸铁轧辊1.0钢轧辊1.2带刻痕钢轧辊1.5 v0 m/s01 2 2.5 3 4 5K21.0 0.9 0.75 0.65 0.55 0.5影响热轧摩擦系数的附加系数K1和K2n利用格鲁捷夫公式计算的咬入和稳定轧制时的摩擦系数 fb 和 fs 适合于轧制碳钢和其他一些钢种（

10、如低合金钢、高速钢等）。n格鲁捷夫公式在计算轧制不锈钢时的摩擦系数比轧制碳钢时的应增加1.31.5倍；若金属表面覆有厚的炉生氧化铁皮时比按上述公式计算的要降低0.51.0倍。金属铜黄铜镍铅锡铝及其合金钢 f 值0.350.50.300.450.300.40.40.50.180.350.450.250.42250500.10.072(1)31 0.250.005cK AvfvvvvcK50vv 考虑润滑剂种类的系数，植物油Kc=1，矿物油Kc=1.4。A 润滑剂在50时的运动粘度，m2/s； 轧辊圆周速度，m/s； 轧辊表面凹凸的平均高度， ；zR 轧辊表面光洁度和压下率的影响系数；m 压下率，

11、10%辊面为：1191 0.5zAR 971 (0.40.01 )zAR 辊面为：50501 0.250.005cK AKvv润滑条件K干摩擦轧制用机油润滑用纱锭油润滑用煤油乳化液润滑用棉子油、棕榈油或蓖麻油润滑0.551.351.251.00.9/21HBR h1.1522hhBRhHf（）123(1.050.0005 )fK K KtnC=0.350.45。该公式没有考虑坯料宽度和张力的影响，所以这个公式不适用于轧制宽度等于或小于其厚度的轧制条件。hBCR hH12hhhBfR hHH 2()3()HHHBHhB RBBHh轧制速度0.51.53.05.07.510.015.0修正系数a1

12、.3719.51.00.90.810.760.69n已知轧前断面尺寸HB=100200mm，轧后厚度h=70mm，轧辊材质为铸钢，工作辊直径为Dk=650mm，轧制速度v=4m/s,轧制温度为1100C，计算各道次B。6503098.7 mm2lR h0.8(1.050.0005 )0.8(1.050.0005 1100)0.4ft1007030 mmhHh 300.3100hH132512( ) 0.885 30(2) 0.11 11.9mm300.4RB C hhf 0.152000.1598.71.340.150.52001.340.150.50.88598.7BR hBCeR he22

13、( )(0.1380.328 )(0.1380.30.3280.3)0.11 1.61.21.6 0.4 98.71.2 300.1610070fR hhmHh 98.72()20.16(10070)26.85200HR hAm HhB22224(3)26.8526.852004 0.16 9837 (3 10070)208.2 mmhHBAABm R hHh 208.22008.2 mmhHBBBhBCR hH300.3598.710.4 mm100hBCR hH1.152230301.1598.710.6 mm210020.4hhBRhHf（）1230303010.4 98.7100210

14、09.55 mmhhhBfR hHH 孔型中轧制与简单轧制比较菱形孔切入孔n在菱形孔型中（凹形），横向变形阻力为摩擦阻力T与压力P的水平分量之和，即：n在切入孔型中（凸形），横向变形阻力为摩擦阻力T与压力P的水平分量之差，即：n在凸形孔型中轧制时，要产生强制宽展；而在凹形孔型中轧制时，宽展要受到限制。(sincos)xxPTPf( cossin)xxTPP f1212()60()60DDnvvvhs n12DDhs11vhsvD12()400.1370.28m/s6060n DDv12121113720%672vvDDvDhHhbbB外形轮廓法n工厂也常喜欢用若兹公式计算孔型中的宽展。C 为宽

15、展指数；通常上根据大量生产实测资料统计得到，可查表得到。BCh轧机孔型形状轧件尺寸(mm)宽展指数C值中小型开坯机扁平箱形孔立箱形孔型共轭平箱孔型0.150.350.200.250.200.35小型初坯轧机方进六角孔型 边长40边长400.50.70.651.0菱进方形孔方进菱形孔1.361.421.351.40中小型及线材轧机方进椭圆孔边长699141420203030401.42.21.21.60.91.30.71.10.50.9圆进椭圆孔0.41.2椭圆进方孔0.40.6椭圆进圆孔0.20.4hHh 0FHBFhb()/2RDhsn齐别尔公式：()HhBCR HhHRDs轧辊平均半径；Hh、 孔型两边辊环的直径； 辊缝值； 轧件轧前和轧后的平均厚度。n很显然，上面公式由于未考虑孔型中轧制特点的影响，求得结果与实际相比必然有一定的误差。n随着连轧型钢的发展，要求建立计算孔型中轧制时宽展量的精确数学模型，目前这方面的资料尚比较缺乏，还需要从理论和实践上进行深入研究。120 150mmHB30mmh