1、第5章 軋制理論基礎第一節第一節 縱軋時變形區和變形的表示方法縱軋時變形區和變形的表示方法一、縱軋時的變形區簡單軋制過程：上、下軋輥直徑相等，轉速相等，軋輥無軋槽，均為傳動輥，無外加張力或推力，軋輥為剛性體，軋件性質均勻一致等理想條件的對稱的軋制過程。變形區：縱軋時軋輥作用在軋件上使軋件產生塑形變形的部分稱為變形區。變形區是連續變化的二、縱軋時變形的表示方法二、縱軋時變形的表示方法v縱軋時絕對變形量v壓下量：v延伸量：v寬展量：v相對變形量：v壓下率：v寬展率：v延伸率：hHhLlLBbB%100HhH%100BBb%100LLl不能表示變形程度的大小，只能表示軋件外形尺寸的變化變形量的其他表

2、示方法變形量的其他表示方法v壓下系數v寬展系數v延伸系數hHBbLl塑形變形時，一般認為軋件軋制前與軋制后體塑形變形時，一般認為軋件軋制前與軋制后體積不變，稱體積不變定律。積不變，稱體積不變定律。v根據體積不變定律，軋前體積等于軋后體積。 或hHVVhblHBL 1LlBbHh110lnln1lnvFH表示軋件前橫截面積，Fh表示軋件軋后橫截面積，根據體積不變條件；v軋鋼生產中，鋼坯總是要經過若干道次軋制后方能軋成為成品，對應的延伸系數則可分為總延伸系數和道次延伸系數。 hHFFLl110FF221FF443FF332FFnnnFF1nnFF 43210nnFF 43210nn 4321變形區

3、長度、咬入角變形區長度、咬入角v變形區長度l：咬入弧的水平投影叫做變形區長度。v咬入角度：軋件開始被軋輥咬入時，軋件和軋輥最先接觸的點和軋輥中心的連線與兩軋輥中心連線所構成的圓心角。變形區長度、咬入角、軋輥直徑、壓變形區長度、咬入角、軋輥直徑、壓下量之間關系下量之間關系v根據幾何關系22BCABAClBEBCAB2hRhRAB212242hhRAClhRlCOBOBCaRRhcos2)cos1 (aDh第二節第二節 縱軋時軋輥咬入條件縱軋時軋輥咬入條件v本節中心內容是分析軋輥開始咬入軋件時的咬入條件及穩定軋制過程的咬入條件。v平輥軋制矩形斷面軋件的咬入條件v孔型中軋制時的咬入條件v改善咬入條件

4、的途徑和方法平輥軋制矩形斷面軋件的咬入條件平輥軋制矩形斷面軋件的咬入條件v依靠旋轉方向相反的兩個軋輥與軋件的摩擦力，將軋件拖入軋輥輥縫中的現象，稱為咬入。平輥軋制矩形斷面軋件的咬入條件平輥軋制矩形斷面軋件的咬入條件xxPT xxPT xxPT 不能實現自然咬入咬入臨界狀態（平衡狀態）可實現自然咬入aPPxsinaTTxcosfaPT tan咬入角正切等于軋件與軋輥之間的摩擦系數f時，是咬入角的臨界條件，當tanaf，不能咬入軋制過程咬入條件：摩擦角大于咬入角軋制過程咬入條件：摩擦角大于咬入角v摩擦角 的正切就是摩擦系數f。咬入過程中咬入過程中v咬入過程中v隨著角減小，Tx增加，Px減小，水平咬

5、入力比水平推出力大，說明咬入比開始時容易。22aa穩定軋制穩定軋制v其咬入條件：水平咬入力大于水平推出力v開始咬入時的咬入條件v軋制過程建成時的咬入條件v穩定軋制階段的咬入角等于開始咬入階段咬入角的2倍。v實際上穩定軋制階段2aaka)5 . 12 . 1 (K開始咬入階段的摩擦角二、孔型中軋制時的咬入條件二、孔型中軋制時的咬入條件v孔型中軋制，咬入過程的基本原理與平輥軋制板材情況完全相同，只是多了孔型側壁斜度對軋件受力條件影響。v分為兩種情況：與平輥軋制矩形件相似，軋件先與孔型頂部接觸；軋件先于孔型側壁接觸?？仔椭熊堉剖芰Ψ治隹仔椭熊堉剖芰Ψ治鰒實現咬入條件：xxNT0aNaTsincos0

6、aNTtan0sin0NN aNfNtansinaftansinatansintanasin090090a咬入條件與平輥相同max1sin增大倍改善咬入條件的途徑和方法改善咬入條件的途徑和方法v在軋制過程中，影響軋件咬入的因素，主要是咬入角和摩擦系數。一、咬入角 減少實際咬入角增加極限咬入角（f及側壁斜度）)1arccos(Dhaa減小實際咬入角減小實際咬入角v在不改變壓下量情況下增大軋輥直徑v在不改變輥徑情況下減小壓下量。v在輥徑及壓下量均保持不變條件下通過預先將軋件頭部做成楔形或實行撞擊喂料，。)1arccos(Dha增加極限咬入角增加極限咬入角v可以通過減小孔型側壁斜度角及增大摩擦系數f

7、來達到。v在孔型中軋制時，為了改善咬入，適當減小角，同時要兼顧不使軋件因孔型被過充滿出現“耳子”缺陷。v兼顧方法之一是：采用“雙斜度孔型”。v以箱型孔型為例，把靠近槽底處的側壁斜度適當作小些，而接近槽口處作大一些。雙斜度孔型雙斜度孔型二、摩擦系數二、摩擦系數 軋制中摩擦系數主要與軋輥和軋件的表面狀態、軋制時軋件對軋輥的變形抗力以及軋輥線速度的大小有關。溫度因素的影響則是通過對軋件表面（氧化）狀態及變形抗力的影響而起作用的。（1）軋輥表面狀態影響因素）軋輥表面狀態影響因素軋輥表面越光滑，硬度越高，摩擦系數越小。新輥比舊輥咬入能力差，硬面鑄鐵軋輥比硬度較低的鋼 軋輥咬入能力差。在軋機的某幾個孔型上

8、經常采用刻痕或堆焊等方法，以增加 摩擦系數。在精軋孔型中以及在軋制表面質量要求較嚴的合金鋼材時采用刻痕或堆焊方 法是不適宜的。（2）軋件表面狀態對摩擦系數的影響）軋件表面狀態對摩擦系數的影響v主要表現為：氧化鐵皮的影響。v對碳素結構鋼：從700oC開始，隨著軋件溫度升高，其氧化鐵皮使摩擦系數降低。（3）軋制速度對摩擦系數的影響）軋制速度對摩擦系數的影響軋制速度降低，摩擦系數增加，有助于軋件咬入。采取“低速咬入高速軋制”的操作法。最大壓下量的計算最大壓下量的計算必須確定f值軋輥材質軋制速度軋件化學成分第三節第三節 縱軋時的軋制壓力和傳動力矩縱軋時的軋制壓力和傳動力矩v軋制壓力：驗算軋機零件強度和

9、選擇電機的重要數據之一。它指用測壓儀在壓下螺絲下實測的總壓力，即軋件給予軋輥的總壓力的垂直分量。v只有在簡單軋制情況下，軋件對軋輥的合力方向是垂直的。具有外力的合力方向具有外力的合力方向平均單位壓力平均單位壓力v軋件作用于單位接觸面積上的壓力在變形區的分布是不均勻的，通常以它們的平均值計算，此平均值稱為平均單位壓力。平均單位壓力平均單位壓力組成：金屬在軋制過程中的自然變形抗力（金屬內阻力）包括由于外力的制約所引起的變形抗力增高部分（外部阻力）變形速度變形溫度變形程度摩擦系數軋制變形區的幾何形狀特征l/h（l為變形區長，h為變形區平均高度）u當軋件厚度較小時，摩擦阻力起主導作用。u當軋制高軋件時

10、，摩擦阻力影響不顯著，外區影響則是顯著的。軋制壓力的確定軋制壓力的確定v軋制壓力為平均單位壓力與接觸面水平投影面積之乘積的總和。FpP 2BbFR h確定平均單位壓力方法確定平均單位壓力方法v歸納為：數學分析法和實驗曲線法。v式中 有效單位壓力；v 外阻力影響系數。v有效單位壓力是只考慮金屬本身的內因素，如化學成分、變形溫度、變形速度和變形程度等對軋制壓力的影響。v建議用單向拉伸時的強度極限 計算有效單位壓力。0pKpf0pfKbp15. 10b碳素結構鋼碳素結構鋼b外阻力影響系數外阻力影響系數v外阻力影響系數是考慮接觸面上摩擦系數等外部因素對軋制壓力的影響。結論結論v軋制溫度高、道次壓下量和

11、摩擦系數小、帶前后張力以及隨張力值增加、軋制速度降低，軋制平均單位壓力下降。注意注意v防止軋制壓力過大，軋輥受力亦大而導致斷裂v提高軋機生產能力、增加道次壓下量同時，必須改善軋輥材質，以提高軋輥強度，增加允許壓力。v在軋制過程中，創造使平均單位壓力減小的軋制條件，如提高軋制溫度等，以保證軋制壓力不超過允許壓力。二、縱軋時的傳動力矩二、縱軋時的傳動力矩v軋制是所需動力是由主電機提供。v主電機軸上的所需力矩由以下四部分組成v 軋制力矩，軋件塑性變形所需的力矩；v 傳至電動機軸上的附加摩擦力矩。v 空轉力矩，在軋件未通過軋輥時傳動軋鋼機所需的力矩。v 動力矩，克服速度變化時的慣性力所必需的前面三項稱

12、為靜力矩。軋機有效系數dkmzMMMMMzMmMkMdMkmzjMMMMjzMM0軋制力矩軋制力矩v簡單軋制：v 轉動兩個軋輥的力矩為 或v傳動到電動機軸上的軋制力矩為： PaMz2hRPXPXlMz22iMMzz理論上：X=0.5實際上：熱軋 X=0.3-0.6 冷軋 X=0.2-0.4附加摩擦力矩附加摩擦力矩v克服軋輥軸承中的摩擦力矩 和齒輪機座、減速機、連接軸等機構中的摩擦力矩 。v軋輥軸承中的摩擦力矩v傳動機構中摩擦力矩v -由電機至軋輥的傳動效率v電機軸上總的摩擦力矩為1mM2mMdPfMm11iMMMmzm12) 11(21mmmMiMM空轉力矩和動力矩空轉力矩和動力矩v空轉力矩：一般是根據旋轉零件重量及其軸承中的摩擦圓半徑來計算。v動力矩：zkMM)06. 003. 0