1、材料成型工艺学全册配套最完材料成型工艺学全册配套最完 整精品课件整精品课件(下）下） 返回 轧件在变形区中的横向流动轧件在变形区中的横向流动 返 回 ( (b)应力分布： AA入辊平面；BB出 辊平面 0 . 15 . 0hl 时金属流动速度与应力分布时金属流动速度与应力分布 a)金属流动速度分布： 1、6外端；2、5变形 过渡区；3后滑区；4前 滑区 返返 回回 返回 1轧辊弹性压缩量轧辊弹性压缩量 2轧件弹性压缩量轧件弹性压缩量 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 7. 轧材的种类及其生产工艺流程 7.1 轧材的种类 按金属和合金的种类分 钢材：普碳钢材、优质碳素钢材、 低合 金钢材、
2、合金钢材 有色金属及合金材：铜、铝、钛铜、铝、钛 按断面形状分 板带材：应用普遍，占钢材比例大 型线材：常用型钢、专用型钢 管 材：圆断面、异型断面管材 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 7. 轧材的种类及其生产工艺流程 7.1 轧材的种类 型材：轧制型材、弯曲型材、焊接 型材 轧制生产钢材生产效率高、质量好、 金属消耗少、成本低、适合大批量生产。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 7. 轧材的种类及其生产工艺流程 7.2 轧材生产系统及生产工艺流程 7.2.1钢材生产系统 模铸:完全镇静钢、半镇静钢、加盖钢锭、沸腾钢 连铸:用连铸机生产，效率高，简化工艺，节省金属 7.2.1.1
3、板带钢生产系统 广泛采用连续轧制的方法,年产在300600万,特厚板仍 采用模铸。 7.2.2.2型钢生产系统 一般规模不大，年产在30100万吨（大、中、小型）。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 7. 轧材的种类及其生产工艺流程 7.2 轧材生产系统及生产工艺流程 7.2.1.3 混合生产系统 同时生产板带、型钢或钢管，满足多品种生产的需要。 7.2.1.4 合金钢生产系统 以生产合金钢为主，生产工艺特殊，产量不大，品种繁多 典型的生产工艺流程（碳素钢图74合金钢图7 5） 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 7.2.2碳素钢的生产工艺流程 四个基本类型: (1)采用连铸坯的工艺
4、过程 特点：一火成材或直接轧制,当今主流工艺 (2)采用铸锭的大型生产系统 特点：大开坯机,热装炉,多火成材。 (3)采用铸锭的中型生产系统 特点：配备650900二辊或三辊开坯机, 冷锭作业,二火（一火）成材。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 7.2.2碳素钢的生产工艺流程 四个基本类型: (4)采用铸锭的小型生产系统 特点：中、小型轧机冷锭作业，趋于淘汰。 7.2.3合金钢的生产工艺流程 有冷锭、热锭、连铸坯三种作业方式。 表面质量、技术要求高，工艺相对复杂。 7.2.4钢材冷加工生产工艺流程 冷轧、冷拔 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 7.2.5有色金属（铜、铝等）及其合
5、金的生产工艺流程 特点：规模不大，多数是板带、型线材、管材的混合系 统，采用轧制、挤压、拉拔等多种方法生产。批 量小，生产灵活。 以板带为主，板带采用成卷生产和成块生产方式。 见教材表7-3 重有色金属（铜等）：图7-6 铝材生产：图77，图78 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 轧制生产工艺过程轧制生产工艺过程：由锭或坯轧制成符合技术要求的 轧材的一系列加工工序的组合成为轧制生产工艺过程。 8.1轧材产品标准和技术要求 技术要求技术要求:为了满足使用上的需要而对轧材提出的在规 格和技术性能等方面的要求。 技术要求包括：形状、尺寸、表面状态、力学性能、工艺性
6、能、物形状、尺寸、表面状态、力学性能、工艺性能、物 理理 化学性能、金属内部组织和化学成分等方面的要求。化学性能、金属内部组织和化学成分等方面的要求。 轧材标准：品种（规格）标准、技术条件、试验标准、交货标准品种（规格）标准、技术条件、试验标准、交货标准 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.2金属与合金的加工特性 8.2.1塑性 一般的有：纯金属单相多相。同时和组织结构有 关。根据塑性可确定合理的加工温度范围。 8.2.2变形抗力 有色金属钢;碳钢合金钢。碳化物形成元素强化效 果大。 8.2.3导热系数 合金钢碳钢;Cr、Al、Si使氧化皮变粘，摩擦系数增
7、加 8.2.5相图状态 影响到组织结构。无相变钢不能淬火强化，加热时易过热。 8.2.6淬硬性 裂纹敏感性。 8.2.7对某些缺陷的敏感性 碳钢比合金钢更易过热，高碳钢易脱碳。合金元素含 量在8左右的钢易出现白点。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响 8.3.1原料的选择与准备 缺陷检查；合金钢锭表面清理； 8.3.2原料的加热 加热的目的：提高塑性，降低抗力，改善组织。 加热温度：单相奥氏体区。防止过热，过烧。 碳钢：低于故相线100150 加热速度：导热性能，热应力。 加热时间：温度均匀，防止脱碳等。 三个阶段：预
8、热，加热，均热 连续式加热炉：推钢式、步进式。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响 8.3.3钢的轧制 精确成型、改善组织。 精确成型：孔型设计（辊型设计，压下规程设计）， 轧机调整，变形温度、速度规程轧辊磨损，自动控制 水平等。 改善组织：变形温度、变形速度、变形程度。 8.3.3.1 变形程度与应力状态对产品组织性能的影响 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响 8.3.2原料的加热 热送热装的优点： （1）节能降成本，提高生产能力； （2）减
9、少钢的内应力 缺点：不便于缺陷清理。 加热主要缺陷： 过热：热处理消除；含Cr、Ni的钢易过热 过烧：报废重炼。 脱碳：表层含碳量降低。合金钢、高碳钢易脱碳，W、Si促进脱 碳 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 热应力：与导热系数大小有关。尤其对塑性较差的钢 更要注意。 加热工艺操作：三段式加热，预热、加热、均热 加热炉形式：步进式、推钢式 加热时间的确定：依经验确定。 连续加热炉的经验公式：tCB t加热时间，h； C系数，表8-4 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.3.3 钢的轧制 精确成型、改善组织 8.3.3.
10、1变形程度与应力状态对组织性能的影响 变形程度大对组织性能有利，因为： （1）变形程度大、压应力状态强有利于破碎铸造 组织。 （2）改善机械性能，需要一定的压缩比。 （3）总变形程度一定时，道次变形量分配也对产 品质量有影响。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.3.3.2 变形温度、速度对产品组织性能的影响 开轧温度、终轧温度。 终轧温度：保证一定的组织性能。开轧温度确定 必须以保证终轧温度为依据。 亚共析钢： Ar350100 ，防止二相区轧制。 过共析钢：Arcm以下，以破碎碳化物。高于 Ar1 100150 。 8.3.3.3 变形速度或轧制速度对
11、产品组织性能的影响 现代化轧机向高速方向发展，轧制速度影响加工硬化和再 结晶过程从而影响钢的组织性能，同时轧制速度改变摩擦系数， 也发生变化，从而影响钢材的尺寸精度。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.3.3 钢的轧制 合金钢的锻造开坯：对塑性较差、初生脆性晶壳及柱状 晶比较严重时采用，也在车间无大型开坯机时采用。 （1）锻造时再结晶过程进行得比较充分。 （2）锻造时三向压应力状态比较强，有利于发挥金属的 塑性。 （3）锻造时可及时清理裂纹。 （4）可采用较大锥度的钢锭，有利于改善合金钢的质量。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过
12、程及其制定 8.3.4 钢材的轧后冷却与精整 不同的冷却速度，可以获得不同的组织，因而可以获 得不同的性能。 冷却过程中可能出现的缺陷：冷却裂纹、白点。 冷却方式：水冷、空冷、堆冷、缓冷 精整：切断、矫直等 8.3.5 钢材的质量检查 熔炼检查、轧钢工艺过程检查、成品检查。 各种检查可依照标准规定执行。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.4拟订轧制生产工艺过程举例 轴承钢的生产工艺过程： 技术要求： （1）高而均匀的硬度和强度，没有脆弱点和夹杂物。 （2）脱碳层必须符合规定。 （3）尺寸精度要符合一定的标准；表面质量也必须符合 一定要求。 （4）化学成分
13、符合标准的规定。 （5）显微组织要满足一定的要求。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.4拟订轧制生产工艺过程举例 8.4.1 拟订轧钢产品生产工艺过程举例 轴承钢的钢种特性： （1）高碳珠光体铬钢，易产生碳、铬偏析，需进行高温 保温加热或高温扩散退火。 （2）导热性和塑性都较差，应缓慢加热。 （3）脱碳和白点敏感性大，易过热和过烧。 （4）轧后缓慢冷却时，析出网状碳化物。终轧温度低于 800 时，析出的碳化物形成带状组织。 （5）热轧摩擦系数大，宽展较大。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.4拟订轧制生产工艺过程举
14、例 8.4.1 拟订轧钢产品生产工艺过程举例 轴承钢的工艺流程 钢锭清理加热轧制切断 缓冷退火酸洗检查清理 锻造缓冷酸洗清理加热轧制切断 8.4.2 拟订有色金属轧材生产工艺过程举例 紫铜板带的特性： 塑性好，变形抗力低，表面以划伤，变形后各向异性明显， 易氧化，导电导热性好； 对表面质量，板形质量，尺寸精度及组织性能要求较高。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 8 轧制生产工艺过程及其制定 8.4.2 拟订有色金属轧材生产工艺过程举例 紫铜板带的特性： 塑性好，变形抗力低，表面以划伤，变形后各向 异性明显，易氧化，导电导热性好； 对表面质量，板形质量，尺寸精度及组织性能要 求较高。 铸
15、坯热轧(6mm)酸洗冷轧(1.8mm)退火酸洗 冷轧(0.5mm) 矫直剪切检查 铸坯加热热轧(12mm) 铣面冷轧(5.5mm)冷轧 (1.7mm) 冷轧(0.5mm) 剪切矫直退火检查 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.1连续铸钢技术 将钢水连续注入结晶器,待钢水凝成硬壳后从结晶器出 口连续拉出或送出,经喷水冷却,全部凝固后切成坯料或 直送轧制工序。 （1）钢水在结晶器内得到迅速而均匀的冷却凝固，细 晶区较厚，柱状晶不发达。 （2）无缩孔和空洞，无切头、尾金属损失，收得率高。 （3）钢坯各部分凝固时间接近，铸坯纵向性能均匀。 （4）消除铸态组织需
16、要的压缩比小，铸坯组织性能好。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.1.1连续机类型 按铸坯断面形状分：厚板坯、薄板坯、大方坯、小方坯、 圆坯、异型坯、椭圆坯连铸机。 按铸坯运行轨迹分：立式、立弯式、垂直多点弯曲式、 垂直弧形、多半径弧形（椭圆形）、水平式、旋转式 连铸机。 9.1.2连铸机组成 钢水运转装置（钢水包、回转台）、中间包及更换装置、 结晶器及其振动装置、二冷区夹持辊及冷却水系统、拉 引矫直机、切断设备、引锭装置。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.1.3 连铸生产工艺 注意防止各种缺陷的产生，严
17、格控制浇注温度，化 学成分要求严格。控制Mn/Si和Mn/S。 拉坯速度重要的工艺参数。 根据钢种不同，控制二次冷却区得冷却强度，控制 各种缺陷的产生。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.2连铸与轧制的衔接工艺 9.2.1钢坯断面规格及产量的匹配衔接 连铸坯形状规格取决于：炼钢炉容量，轧机组成，轧材品种规格 及质量要求。 保证压缩比保证压缩比 9.2.2 连铸与轧制衔接模式及连铸连轧工艺 (1) 连铸坯直接轧制工艺（CCDR）补偿加热 (2) 连铸坯直接热装轧制工艺(CC-DHCR或HDR)也称为高温热 装炉轧制工艺,奥氏体区装炉。 (3) 低温热装
18、工艺(Ar3Ar1)，两相区装炉 (4) 低温热装工艺(Ar1.) 共析转变结束后装炉 (CC-HCR) (5) 常规冷装炉轧制工艺 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.2.2 连铸与轧制衔接模式及连铸连轧工艺 连铸坯热送热装和直接轧制工艺的优点连铸坯热送热装和直接轧制工艺的优点： （1）利用连铸坯冶金热能，节约能源。 （2）提高成材率，降低金属消耗。 （3）简化工艺，减少设备，节约投资和生产费用。 （4）大大缩短生产周期。 （5）提高产品质量。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.2.2 连铸与轧制衔接模式及
19、连铸连轧工艺 连铸连轧的关键技术连铸连轧的关键技术： （1）高温无缺陷铸坯生产技术。 （2）铸坯温度保证与输送技术。 （3）自由程序（灵活）轧制技术。 （4）生产计划管理技术。 （5）保证工艺与设备可靠性的技术。 图图9-6 连铸直接轧制（连铸直接轧制（CCDR）工艺技术）工艺技术 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.2.3 铸坯温度保证技术 充分利用其内部冶金热源，外部加热（边部补偿加热）。 图9-7 铸坯温度保证技术 （1）争取铸坯保持更高更均匀的温度，利用液芯凝固 潜热加热表面技术（未凝固再加热技术）。 日本：“上部强冷，下部缓冷，利用水平部液芯
20、进行凝 固潜热复热” 控制铸坯完全凝固点。合理控制二次冷却，使铸坯温度 尽量均匀。 第二篇第二篇 轧制工艺基础轧制工艺基础 9 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 9.2.3 铸坯温度保证技术 （2）连铸钢坯得输送保温技术 侧面加保温罩，绝热辊道。 （3）板坯边部补偿加热 1）连铸坯内部绝热技术和烧嘴加热技术相结合。 2）火焰切割机附近采用板坯边部加热装置。壳采 用电磁感应加热或煤气烧嘴加热。 热轧热轧LY12时沿断面高度上的变形分布时沿断面高度上的变形分布 柯尔巴什尼柯夫实验柯尔巴什尼柯夫实验 返返 回回 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 绪绪 论论 2021年9月2日37 现在轧制技
21、术的特点和发展趋势：现在轧制技术的特点和发展趋势： 1. 大力开发高精度轧制技术大力开发高精度轧制技术 2. 以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的冶金质量，扩以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的冶金质量，扩 大品种大品种 3. 提高连铸比，大力推广连铸提高连铸比，大力推广连铸连轧工艺及短流程技术连轧工艺及短流程技术 4. 轧制过程连续化的新进展轧制过程连续化的新进展无头轧制技术无头轧制技术 5. 采用柔性化的轧制技术采用柔性化的轧制技术 6. 轧制过程的自动控制和智能控制轧制过程的自动控制和智能控制 7. 深加工深加工 2021年9月2日38 2021年9月2日40
22、 2021年9月2日42 外形尺寸外形尺寸产品的最基本条件产品的最基本条件 板带：厚度，宽度，板形，板凸度，平面形状板带：厚度，宽度，板形，板凸度，平面形状 AGCAutomatic Gauge Control 板形控制：配辊，配辊型曲线，轧制负荷分配，液压弯辊技术板形控制：配辊，配辊型曲线，轧制负荷分配，液压弯辊技术 控制板形的轧机：控制板形的轧机： CVCContinuously variable Crown PCPair Cross HC(W)High Crown （Working roll shift） DSRDynamic Shape Roll 1、大力开发高精度轧制技术、大力开发高
23、精度轧制技术 绪绪 论论 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 2021年9月2日43 2、以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的、以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的 冶金质量，扩大品种冶金质量，扩大品种 轧制过程轧制过程 尺寸形状尺寸形状 组织性能组织性能 冶金过程冶金过程 控制轧制和控制冷却技术控制轧制和控制冷却技术：管线钢、容器钢、船板 钢、贝氏体钢、双相钢、TRIP钢超级钢. 退火技术(冷轧)：罩式退火、连续退火 绪绪 论论 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 绪绪 论论 2021年9月2日44 3. 提高连铸比，大力推广连铸提高连铸比，大
24、力推广连铸连轧工连轧工 艺及艺及 短流程技术短流程技术 节能，提高成材率及产品质量 短流程短流程：薄板坯连铸连轧 异型坯异型坯 管坯连铸等管坯连铸等 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 绪绪 论论 2021年9月2日45 4. 轧制过程连续化的新进展轧制过程连续化的新进展无头轧制技术无头轧制技术 l板带无头轧制板带无头轧制： 冷连轧，冷连轧，CDCM酸洗冷轧连续式机组酸洗冷轧连续式机组 热热 轧：无头轧制，薄板坯连铸连轧轧：无头轧制，薄板坯连铸连轧 l型钢型钢：棒线材无头轧制：棒线材无头轧制 l特点特点：连续生产，提高成材率，简化控制系统，：连续生产，提高成材率，简化控制系统， 提高
25、产品质量提高产品质量 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 绪绪 论论 2021年9月2日46 5. 采用柔性化的轧制技术采用柔性化的轧制技术 l多品种，小批量，短交货期多品种，小批量，短交货期 柔性化轧制技术柔性化轧制技术： l热轧自由程序轧制技术热轧自由程序轧制技术 l型钢自由程序轧制型钢自由程序轧制： 无孔型平辊轧制（无孔型平辊轧制（H型钢延伸机组）型钢延伸机组） 成品孔，成品前孔共用成品孔，成品前孔共用 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 绪绪 论论 2021年9月2日47 6. 轧制过程的自动控制和智能控制轧制过程的自动控制和智能控制 l自动控制：产品质量监督和控制
26、，提高质自动控制：产品质量监督和控制，提高质 量，降低成本，增加效率。量，降低成本，增加效率。 l人工智能：过程诊断，优化，控制，信息人工智能：过程诊断，优化，控制，信息 处理处理 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 绪绪 论论 2021年9月2日48 7. 深加工深加工 l涂镀，裁剪，切分，焊接，冷弯，机械加涂镀，裁剪，切分，焊接，冷弯，机械加 工，复合工，复合 l效益明显，发展前景广阔效益明显，发展前景广阔 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制轧制过程过程的基本概念的基本概念 2021年9月2日49 l轧制过程是靠轧制过程是靠旋转的轧辊旋转的轧辊与轧件之间形成与
27、轧件之间形成 的的摩擦力摩擦力将轧件拖进辊缝之间，并使之受到将轧件拖进辊缝之间，并使之受到 压缩压缩产生塑性变形产生塑性变形的过程的过程 l轧制：形状、尺寸，组织性能轧制：形状、尺寸，组织性能 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日50 1.1 变形区基本参数变形区基本参数 简单轧制过程简单轧制过程： 上下轧辊直径相等，转速相同，且均为主动辊、轧制过上下轧辊直径相等，转速相同，且均为主动辊、轧制过 程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作 用外，不受其他任何外力作用、轧件
28、在入辊处和出辊处用外，不受其他任何外力作用、轧件在入辊处和出辊处 速度均匀、轧件的力学性质均匀速度均匀、轧件的力学性质均匀 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日51 1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数 1.1.1.1 咬入角咬入角（ ） h2（RRcos ）hD（1-cos ） 变形区变形区：轧件承受轧辊作用发生塑性变形的部分称为轧制变形区 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 R h 2 1 2 sin D h 1 2 sin21 D h 1cos 2
29、 2021年9月2日 52 当当很小时取很小时取 sin 2 2 R h 1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日53 1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数 hDhhh xxx cos1 xx hhHh x DDHcos1cos1 coscos x DH 变形区任意断面高度变形区任意断面高度 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日54 1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主
30、要参数 1.1.1.2 接触弧长（接触弧长（l ） （1）两轧辊直径相等时的接触弧长）两轧辊直径相等时的接触弧长 接触弧长接触弧长：轧件与轧辊接触的圆弧的水平投影长度 2 22 2 h RRl 4 2 h hRl hRl 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日55 1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数 1.1.1.2 接触弧长（接触弧长（l ） （1）两轧辊直径不等时的接触弧长）两轧辊直径不等时的接触弧长 2211 22hRhRl 21 hhh h RR RR l 21 21 2 材料成形工艺学材料成形工艺
31、学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日56 1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数 1.1.1.2 接触弧长（接触弧长（l ） （3）轧辊和轧件产生）轧辊和轧件产生弹性压缩弹性压缩时的接触弧长时的接触弧长 *弹性压缩在冷轧薄板时比较显著，热轧薄板有弹性压缩在冷轧薄板时比较显著，热轧薄板有 时也要考虑弹性压缩时也要考虑弹性压缩 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日57 1.1.1 轧制变形区及其主要参数轧制变形区及其主要参数 1.1.1.2 接触弧长（接触弧长（l ）
32、 （3）轧辊和轧件产生）轧辊和轧件产生弹性压缩弹性压缩时的接触弧长时的接触弧长 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 CBDAxxl 1201 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日58 2 3 2 2 33 2 22 DBRRDBOBOADA 2 31 2 2 313 2 1 BBRRBBOBCOCB 32 2 DBRDA 忽略忽略 的平方的平方 2 3 DB 忽略忽略 的平方的平方 2 31B B 311 2BBRCB 如图 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日59 213 2 h DB ；
33、 2131 BB CBDAxxl 1201 2121 22RRhR 如图 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日60 如图 210 2Rx 0 2 0 xxhRl 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日61 如图 1 2 1 1 1 2 E q 2 2 2 2 1 2 E q 2 2 2 1 2 1 0 11 8 EE pRx ， 平均单位压力 qpxq 0 2p压缩圆柱体单位长度上的压力， 21, 轧辊和轧件的泊桑系数； 21,E E轧辊和轧件的弹性摸量 材
34、料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本轧制过程的基本 概念概念 pR E x 1 2 1 0 1 8 2021年9月2日 62 如图 当金属的弹性压缩很小并忽略时，就可得到著名的西齐当金属的弹性压缩很小并忽略时，就可得到著名的西齐 柯克公式：柯克公式： pR E pR E hRl 1 2 1 2 1 2 1 1 8 1 8 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本轧制过程的基本 概念概念 2021年9月2日 63 1.1 变形区基本参数变形区基本参数 1.1.2 轧制变形的表示方法轧制变形的表示方法 绝对压下量为轧制前、后轧件厚度绝对压下量为轧制
35、前、后轧件厚度 H、h 之差，即之差，即 hHh 。 绝对宽展量为轧制前、后轧件宽度绝对宽展量为轧制前、后轧件宽度 B、b 之差，即之差，即 bbB 。 绝对延伸量为轧制前、后轧件长度绝对延伸量为轧制前、后轧件长度 L、l 之差，即之差，即 llL 。 1.1.2.1 绝对变形量绝对变形量 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日 64 1.1 变形区基本参数变形区基本参数 1.1.2 轧制变形的表示方法轧制变形的表示方法 1.1.2.1 相对变形量相对变形量 %100 L Ll %100 B Bb %100 H hH %100
36、 b Bb %100 l Ll %100 h hH L l ln B b ln H h ln 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日65 1.1 变形区基本参数变形区基本参数 1.1.2 轧制变形的表示方法轧制变形的表示方法 1.1.2.1 变形系数表示变形系数表示 h H B b L l 压下系数 宽展系数 延伸系数 体积不变定律体积不变定律 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日66 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.1 轧
37、制断面高向上变形的分布轧制断面高向上变形的分布 不均运变形速度不均运变形速度 图图 和应力分布和应力分布 均匀变形理论均匀变形理论(刚端理论) 不符合实际 不均匀变形理论不均匀变形理论:比较符合实际 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日 67 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.1 轧制断面高向上变形的分布轧制断面高向上变形的分布 不均运变形速度图不均运变形速度图 和应力分布和应力分布 （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）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布都
38、是不均 匀；匀； （2）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，）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，所谓粘着系指轧件和轧辊间无相对滑动；而且还有粘着，所谓粘着系指轧件和轧辊间无相对滑动； （3）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，）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。这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前其变形分布都是不均匀的。这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前 滑区、后滑区和粘着区，滑区、后滑区和粘着区，见图见图 （4）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
39、）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。匀，并且等于该处轧辊的水平速度。 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日 68 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.1 轧制断面高向上变形的分布轧制断面高向上变形的分布 不均运变形速度图不均运变形速度图 和应力分布和应力分布 （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）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；匀； （2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑
40、动，）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，所谓粘着系指轧件和轧辊间无相对滑动；而且还有粘着，所谓粘着系指轧件和轧辊间无相对滑动； （3）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，）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。这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前其变形分布都是不均匀的。这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前 滑区、后滑区和粘着区，滑区、后滑区和粘着区，见图见图 （4）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）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
41、辊的水平速度。匀，并且等于该处轧辊的水平速度。 不均匀变不均匀变 形理论形理论 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日69 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.1 轧制断面高向上变形的分布轧制断面高向上变形的分布 塔尔诺夫斯基塔尔诺夫斯基 实验实验 （1）入口处）入口处 表面变形表面变形中心变形中心变形 表层流动快表层流动快,变形不均；变形不均； （2）曲线）曲线1、2交点是临界面位置，在此面上，金属流动和变形均匀交点是临界面位置，在此面上，金属流动和变形均匀 （3）出口侧）出口侧 中心变形中心变
42、形表面变形表面变形 中心层流动快中心层流动快; （4）曲线）曲线1水平段水平段粘着区粘着区 （5）存在变形过渡区，过渡区内变形也不均匀。）存在变形过渡区，过渡区内变形也不均匀。 不均匀变形理论不均匀变形理论 塔尔诺夫斯基塔尔诺夫斯基 实验实验 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日 70 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.1 轧制断面高向上变形的分布轧制断面高向上变形的分布 0 . 15 . 0/hl （薄件）（薄件）变形完全深透到轧件内部， 中心变形表层变形(主要受外摩擦影响) 0 . 15
43、. 0hl（厚件）（厚件）受外端影响,产生表面变形 变形不能深透，表面变形中间变形 柯尔巴什尼柯夫柯尔巴什尼柯夫 实验实验 变形区形状系数实验变形区形状系数实验 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日71 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.2 沿轧制宽度方向上的流动规律沿轧制宽度方向上的流动规律 变形区变形区 横向流动横向流动 最小阻力定律最小阻力定律:金属沿流动阻力最小的方向流动金属沿流动阻力最小的方向流动 变形区分四个部分变形区分四个部分 ADGC、BDCG 流动产生延伸流动产生延伸 ADB
44、、CEG 流动产生宽展流动产生宽展 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日72 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.2 沿轧制宽度方向上的流动规律沿轧制宽度方向上的流动规律 变形区变形区 横向流动横向流动 hl较大时（薄轧件），受表面外摩擦影响，出现单鼓变形较大时（薄轧件），受表面外摩擦影响，出现单鼓变形 hl 中心变形中心变形 表层流动快表层流动快,变形不均；变形不均； （2）曲线）曲线1、2交点是临界面位置，在此面上，金属流动和变形均匀交点是临界面
45、位置，在此面上，金属流动和变形均匀 （3）出口侧）出口侧 中心变形中心变形表面变形表面变形 中心层流动快中心层流动快; （4）曲线）曲线1水平段水平段粘着区粘着区 （5）存在变形过渡区，过渡区内变形也不均匀。）存在变形过渡区，过渡区内变形也不均匀。 不均匀变形理论不均匀变形理论 塔尔诺夫斯基塔尔诺夫斯基 实验实验 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日 103 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.1 轧制断面高向上变形的分布轧制断面高向上变形的分布 0 . 15 . 0/hl （薄件）（薄件）变形
46、完全深透到轧件内部， 中心变形表层变形(主要受外摩擦影响) 0 . 15 . 0hl（厚件）（厚件）受外端影响,产生表面变形 变形不能深透，表面变形中间变形 柯尔巴什尼柯夫柯尔巴什尼柯夫 实验实验 变形区形状系数实验变形区形状系数实验 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日104 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.2 沿轧制宽度方向上的流动规律沿轧制宽度方向上的流动规律 变形区变形区 横向流动横向流动 最小阻力定律最小阻力定律:金属沿流动阻力最小的方向流动金属沿流动阻力最小的方向流动 变形区分四
47、个部分变形区分四个部分 ADGC、BDCG 流动产生延伸流动产生延伸 ADB、CEG 流动产生宽展流动产生宽展 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 材料成形工艺学材料成形工艺学轧制原理轧制原理 1 轧制过程的基本概念轧制过程的基本概念 2021年9月2日105 1.2 金属在变形区内的流动规律金属在变形区内的流动规律 1.2.2 沿轧制宽度方向上的流动规律沿轧制宽度方向上的流动规律 变形区变形区 横向流动横向流动 hl较大时（薄轧件），受表面外摩擦影响，出现单鼓变形较大时（薄轧件），受表面外摩擦影响，出现单鼓变形 hl 单相单相 多相。同时和组织结构有关。根据多相。同时和组织结构有关
48、。根据 塑性可确定合理的加工温度范围。塑性可确定合理的加工温度范围。 7.2.27.2.2变形抗力变形抗力 有色金属有色金属 钢钢; ;碳钢碳钢 合金钢。碳化物形成元素强化效果大。合金钢。碳化物形成元素强化效果大。 7.2.37.2.3导热系数导热系数 合金钢合金钢 碳钢碳钢;Cr;Cr、AlAl、SiSi使氧化皮变粘，摩擦系数增加使氧化皮变粘，摩擦系数增加 7.2.57.2.5相图状态相图状态 影响到组织结构。无相变钢不能淬火强化，加热时易过热。影响到组织结构。无相变钢不能淬火强化，加热时易过热。 7.2.67.2.6淬硬性淬硬性 裂纹敏感性。裂纹敏感性。 7.2.77.2.7对某些缺陷的敏
49、感性对某些缺陷的敏感性 碳钢比合金钢更易过热，高碳钢易脱碳。合金元素含量在碳钢比合金钢更易过热，高碳钢易脱碳。合金元素含量在8 8左右左右 的钢易出现白点。的钢易出现白点。 7.37.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响轧材各基本工序及其对产品质量的影响 7.3.17.3.1原料的选择与准备原料的选择与准备 缺陷检查；合金钢锭表面清理；缺陷检查；合金钢锭表面清理； 7.3.27.3.2原料的加热原料的加热 加热的目的：提高塑性，降低抗力，改善组织。加热的目的：提高塑性，降低抗力，改善组织。 加热温度：单相奥氏体区。防止过热，过烧。加热温度：单相奥氏体区。防止过热，过烧。 碳钢：低于故相线碳钢：
50、低于故相线100100150 150 加热速度：导热性能，热应力。加热速度：导热性能，热应力。 加热时间：温度均匀，防止脱碳等。加热时间：温度均匀，防止脱碳等。 三个阶段：预热，加热，均热三个阶段：预热，加热，均热 连续式加热炉：推钢式、步进式。连续式加热炉：推钢式、步进式。 7.37.3轧材各基本工序及其对产品质量的影响轧材各基本工序及其对产品质量的影响 7.3.27.3.2原料的加热原料的加热 热送热装的优点：热送热装的优点： （1 1）节能降成本，提高生产能力；节能降成本，提高生产能力； （2 2）减少钢的内应力）减少钢的内应力 缺点：不便于缺陷清理。缺点：不便于缺陷清理。 加热主要缺陷
