《型材生产理论》PPT课件

型材生产及孔型设计,型材生产理论,内容提要,型材轧制时的咬入条件平辊轧制时咬入条件箱型孔中轧制时咬入条件型材轧制时的金属变形轧件在二辊孔型中的变形特点轧件在二辊孔型中的高向变形表示轧件在二辊孔型中的横向变形及计算轧件在切深孔中变形特点异形断面（凸缘断面）孔型中轧制时金属的变形特点简单断面孔型中轧制时金属的前滑不均匀变形对轧件尺寸、组织和性能的影响孔型中轧制时的力能参数计算四辊孔型中的轧制理论,平辊轧制时的咬入条件,型材轧制的咬入条件,当咬入力大于外推力时可以咬入，经推导可得：,箱型孔中轧制时的咬入条件,型材轧制的咬入条件,与平辊轧制不同，轧件最先接触的是孔型侧壁当孔型侧壁咬入后，轧件与孔型槽底接触并咬入轧辊时，才进入稳定轧制轧件进行侧壁咬入时，所受正压力为P1，其作用在轧件与孔型侧壁接触面的重心上，并垂直于孔型侧壁。所受摩擦力为T1轧件与槽底接触时，所受正压力为P2，所受摩擦为T2惯性力为F,箱型孔中轧制时的咬入条件,若实现咬入，必须使轧辊与轧件接触时，侧面与槽底对轧件的正压力与摩擦力在轧制方向上的水平分力之和大于或等于0,不考虑惯性力，且认为孔型侧壁与槽底摩擦系数相同,即可导出咬入力大于推出力可表示如下,箱型孔中轧制时的咬入条件,将正压力写成单位压力形式：,实验测得，侧面单位压力为垂直单位压力的一半，即P1=P2/2,箱型孔中轧制时的咬入条件,式中：P1-孔型侧壁作用在轧件上单位正压力：P2-孔型槽底作用在轧件上单位正压力：q-轧件与孔型侧壁的接触面积；R-孔型槽底的轧辊半径；B轧件的宽度；轧件前端面上的压缩角孔型侧壁斜角,箱型孔中轧制时的咬入条件,箱形孔中的咬入条件可写为：,令,则当=90或P1总=0时，即为平辊时，k=1；否则1,即孔型中的咬入角恒大于平辊轧制时的咬入角亦即：孔型侧壁的作用改善了咬入条件,其他简单断面咬入角计产算可通过实验并采用修正系数法和多元回归法求得，参见型钢生产理论与工艺p29-p32；或应用轧件平均高度和工作直径进行粗略计算。,型材轧制时的金属变形,在初轧机、三辊开坯轧机上轧制钢锭或大断面钢坯，或在轧边机上轧制H型钢凸缘时，均属高件变形，具有高件变形(l/H0时，Cb/CK1,即闭口槽与开口槽腿部所受阻力不同，金属容易进入开口腿，这会造成金属从闭口腿转移到开口腿的趋势，从而造成金属的不均匀流动，造成开口腿增长，闭口腿拉缩,异形断面（凸缘断面）孔型中轧制时金属的变形特点,5.不对称变形,简单断面孔型中轧制时金属的前滑,在横列式型钢轧机上一般不考虑前滑。但在连轧生产中前滑是建立连轧关系的重要参数，故研究孔型中前滑的分布和计算十分重要。由于孔型中的前滑分布很复杂，目前为止研究得较少，以下仅就孔型中前滑沿宽度的分布及平均前滑的计算做一简要介绍。,1.孔型中沿轧件横断面宽度方向上前滑的分布,讨论孔型中轧件的前滑分布时，应特别注意轧件在孔型中轧制特点孔型宽度方向轧辊直径不同，轧件出口断面各质点的水平分速度也不等轧件是一整体，因相互牵制，必以一相同速度轧出,沿宽度方向压下分布不均匀；沿宽度方向接触弧长度分布不均匀；沿宽度方向轧辊工作直径与圆周速度分布不均；孔型侧壁影响轧件的横变形；由于H/D比值较大，引起温度分布和应用分布复杂；宽展不可忽略。,以vbi表示出口断面（孔型）沿孔型宽度各点轧辊线速度，Dki表示孔型断面各点对应的轧辊工作直径，n表示轧辊转速，则,轧件断面各点出轧辊线速度以vh表示（轧制速度），则各点的前滑值,简单断面孔型中轧制时金属的前滑,方断面轧件进椭孔时临面分布图（图中KCK为临界面）,若轧辊转速、孔型形状和尺寸、轧件形状和尺寸以及轧件轧出速度vh不变，则由上式可知，Dki愈小，前滑Shi愈大。两个重要结论：由前滑公式可得，前滑与工作直径成反比在出口断面有些点的前滑为负值,这是由于孔型中轧辊各点的速度不同，而轧件以一个整体（即以某个平均速度）流出的缘故，故滑移临界面不是平断面而是向入口面弯曲的曲面,简单断面孔型中轧制时金属的前滑,2.简单断面孔型中轧制时前滑的计算,在孔型中轧制时宽展较大，不能忽略。考虑宽展时，按秒体积相等原理导出前滑计算公式：,简单断面孔型中轧制时金属的前滑,2.简单断面孔型中轧制时前滑的计算,简单断面孔型中轧制时金属的前滑,如宽展较小，可忽略宽展，则,孔型中计算时，应用轧件轧前、轧后平均高度，计算出平均前滑值Shp，则,不均匀变形对轧件尺寸、组织和性能的影响,轧件在孔型中变形不均匀对组织、性能和轧件尺寸造成以下影响：产生局部断裂单位变形力提高塑性降低影响轧件形状和尺寸降低产品使用性能,不均匀变形会改变金属的流动规律，影响轧件的尺寸和形状。简单轧制条件下，金属纵向流动量大于横向流动量，即延伸大于宽展。但不均匀变形会改变金属的流向。如图所示，异形轧件在平辊上轧制时，左右两端压下大，中间压下小。当两端金属占的比例较小时，由于受整体性和外端作用，轧件基本以中部较小的延伸而延伸，左右两端压下的多余金属则流向横向，使宽展量增加，形成强制宽展。又如工字形孔型中轧制，当腰部延伸大于腿部延伸时，腿部金属有一部分拉向纵向，使腿长缩短，造成腿部虽有侧压量，但腿长仍被拉缩现象。,不均匀变形会使轧件内部产生附加应力，若变形后温度较低，不足以消除此附加应力时，则将残留于轧件内部形成残余应力，从而降低产品的力学性能。由于不均匀变形使轧件内各部分的变形程度不同，变形程度大的经再结晶后晶粒细小；变形程度小的，再细晶后晶粒粗大，造成组织性能不均，影响了产品寿命。如钢轨，由于轨底加工量不足而造成轨底首先出现裂纹。不均匀变形是型钢生产不可避免的现象，但在孔型设计时应当充分考虑，以将不均匀变形对产品质量的影响降到最低。一般原则：尽量把不均匀变形控制在温度较高、塑性较好的前几道