材料成形工艺学-轧制理论-前滑2---BD

2020/6/7,1,2020/6/7,2,4轧制过程中的纵变形前滑和后滑,轧制时存在前滑和后滑现象，这种现象使轧件的出辊速度与轧辊的圆周速度不相一致这个速度差在轧制过程中并非始终保持不变的，它受许多因素的影响而变化。连轧机上轧制和周期断面钢材的轧制等都要求确切知道轧件进出轧辊的实际速度那么，轧件的速度与轧辊周速之间存在什么关系呢？这就是本章要讨论的问题。,2020/6/7,3,剩余摩擦力的概念轧件从开始咬入到轧制建成的过程中，有利于轧件咬入的水平分力Tx不断增加，而阻碍轧件咬入的水平分力Nx不断减小，Tx-Nx的差值愈来愈大，也就是咬入过程所要求的靠摩擦作用的曳入力愈来愈富余。剩余摩擦力Ts,当很小时，,2020/6/7,4,4.1轧制时的前滑与后滑,4.1.1前滑与后滑概念的引出及定义1）前滑与后滑概念的引出,说明轧件的延伸是被压下金属向轧辊入口和出口两方向流动的结果,2020/6/7,5,（1）后滑：轧件进入轧辊的速度H小于轧辊在该点处线速度的水平分量cos,这种现象叫做后滑。（2）前滑：轧件的出口速度大于轧辊在该处的线速度h，这种现象叫做前滑。2）前后值的定义公式,2020/6/7,6,后滑值,如果将前滑式中的分子和分母各乘以轧制时间t，则得,2020/6/7,7,3）前滑值的实验测定,如果事先在轧辊表面上刻出距离为LH的两个小坑,则轧制后测量Lh,即可用实验方法计算出轧制时的前滑值。,2020/6/7,8,4.1.2前后滑与有关工艺参数的关系,1）体积不变定律按秒流量体积相等的条件,2)参数的关系前后滑存在一定关系前后滑是延伸得组成部分当一定，Sh升则SH降。实际应用中只要研究一种现象即可,2020/6/7,9,前滑区存在的必要性,2020/6/7,10,研究前滑的意义,2020/6/7,11,4.2轧件在变形区内各不同断面上的运动速度,假设：轧件无宽展，且沿每个高度断面上质点变形均匀，水平运动速度一样。,在前滑区：轧件相对于轧辊来说，超前于轧辊，且在出口处的速度vh最大vhv在后滑区：轧件速度低于轧辊线速度的水平分量，并在入口处的速度vH最小vHvcos在中性面：轧件和轧辊的水平分速度相等。v=vcos,vHvvh,2020/6/7,12,单位时间内通过变形区内任意横断面上的金属体积为常数,任意横断面上的速度和出口断面速度的关系为：,中性面上的速度和出口断面速度的关系为：,忽略宽展，则,忽略宽展，则,2020/6/7,13,4.3平辊轧制时中性角的确定,中性角：中性面所对应的角为中性角，在此面上轧件运动速度与轧辊线速度的水平分速度相等。在前滑区金属力图相对轧辊表面向前滑动；在后滑区金属力图相对轧辊表面向后滑动，因此，前、后滑区摩擦力的方向相反，都指向中性面。,2020/6/7,14,作用在轧件单位宽度上得所有力在水平方向分力之和为零。即,假设单位压力沿接触弧均匀分布，则有,积分后得到中性角公式：,2020/6/7,15,前后张力相等或无前后张力时，则,角很小时,中性角简化公式：,2020/6/7,16,对公式微分，微分为零时，得到中性角极大值：,即当咬入角等于摩擦角时，中性角有极大值。,中性角最大值为：,2020/6/7,17,2020/6/7,18,4.4前滑值的计算方法依据：变形区各横断面秒流量体积不变。变形区出口断面金属的秒流量应等于中性面处金属的秒流量。忽略宽展量,2020/6/7,19,推导过程：,前滑值：,2020/6/7,20,前滑值：,影响前滑值的工艺参数为轧辊直径，轧件厚度，中性角,曲线1：前滑与轧件厚度呈双曲线的关系；曲线2：前滑与辊径呈直线关系；曲线3：前滑与中性角呈抛物的关系。,2020/6/7,21,前滑值：,当中性角很小时，,爱克隆得前滑公式：,在一般生产条件下，前滑值在210之间。,2020/6/7,22,2020/6/7,23,前滑值及中性角的计算：1.若轧辊圆周速度V=3m/s，轧件入辊速度VH=2.25m/s，延伸系数=1.5，计算该道次的前滑值？2.在D=650mm，材质为铸铁的轧辊上，将H=100mm的普碳钢轧成h=70mm的轧件，轧辊圆周速度为V=2m/s,轧制温度为1100，计算前滑值。（利用芬克、爱克伦得、得里斯顿公式分别计算）,2020/6/7,24,4影响前滑的因素,生产实践表明，影响前滑的因素很多。归纳起来主要因素有：压下率轧件厚度轧件宽度辊径摩擦系数张力等等。,2020/6/7,25,1）压下率的影响,由实验曲线可见，前滑随压下率的增而增，其原因是由于压下率增加，延伸系数增加。当h常数时，前滑增加非常显著。咬入角不变，故前滑有显著增加。当h常数时或H常数时，压下率的增加，延伸必然增加，但这是因h增加，所以咬入角增大，故剩余摩擦力减小，两个因素的联合作用，使前滑虽有所增加，但没有h常数时增加的显著。,2020/6/7,26,2）轧件厚度的影响,终轧厚度h减小，前滑增加。,2020/6/7,27,3）轧件宽度的影响,宽度小于一定值时（在此情况下为小于40毫米时），宽度增加前滑增加；大于一定值时，宽度再增加，则前滑为一定值。因为宽度小时，增加宽度其宽展减小，故延伸增加。当大于一定值时，宽度再增加，宽展为一定值，故延伸也为定值，所以前滑值不变。,2020/6/7,28,4）轧辊直径的影响,前滑值公式可以看出，前滑值是随辊径增加而增加的因为在其它条件相同的条件下，辊径增加时咬入角就要降低，而摩擦角保持常数，所以稳定阶段的剩余摩擦力就增加，由此将导致金属塑流速度的增加，也就是前滑的增加。,2020/6/7,29,轧辊直径对前滑的影响实验,如图所示。辊径D400毫米时，前滑值增加的较快；辊径D400毫米时，前滑值增加的较慢.这是由于辊径增大时，伴随着轧辊线速度的增加，摩擦系数相应降低，所以剩余摩擦力的数值有所减少；另外，当辊径增大时，B增大，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。,2020/6/7,30,5）摩擦系数的影响,实验证明，f越大，在压下率相同的条件下，其前滑越大。这是由于f增大，剩余摩擦力增加，因而前滑增大。利用前滑公式可知，f增加导致中性角增加，因此前滑也增加如图所示,2020/6/7,31,轧制温度对前滑的影响,凡是影响摩擦系数的因素（如轧辊材质、轧件化学成分、轧制温度和轧制速度等）均能影响前滑的大小,2020/6/7,32,6）张力对前滑的影响,前张力增加时，则使金属向前流动的阻力减少，增加前滑区，使前滑增加。反之，后张力增加时，则后滑区增加。,2020/6/7,33,如图实验结果完全证实了上述分析的正确性。在辊径D200毫米的轧机上，轧制铝试件，采用不同的h值，用h0.44毫米，带张力和不带张力试验的结果。有张力时，使前滑显著地增加。,2020/6/7,34,7）孔型轧制时的前滑特点,沿孔型周边各点轧辊的线速度不同，金属的整体性和外端的作用使轧件横断面上各点又必须以同一速度出辊。引起孔型周边各点的前滑值不一样。那么孔型中轧制时如何来确定轧件的出辊速度呢？随着连轧型钢的发展迫切要解决这个问题。但是到目前为止此问题还没有很好解决。,2020/6/7,35,目前解决的办法,为粗略估计孔型轧制时轧件的出辊速度，目前许多人是用平均高度法把孔型和来料化为矩形断面，然后确定轧辊的平均线速度和平均前滑。也有的人把异型孔型和轧件画成几个矩形断面区域，分别计算各区的轧辊线速度、前滑和轧件出辊速度，然后考虑各区占的比重来确定轧件平均出辊速度。应指出，孔型轧制时确定轧件出辊速度的这些方法是很不精确的。这方面还有待于深入研究。,2020/6/7,36,4.6连续轧制的基本理论,连续轧制在轧钢生产中所占的比重日益增大，下面就连轧工艺设计方面所必要的参数进行一定的探讨。,2020/6/7,37,4.6.1连轧的特殊规律,连轧：轧机顺序排列，轧制线上每一机架的秒流量保持相等，轧件同时通过两架或两架以上轧机的轧制方式称为连轧。,连轧在轧制的变形条件、运动学条件和力学条件等都具有一系列的特点。,2020/6/7,38,连轧关系,一、连轧的变形条件,2020/6/7,39,连轧关系续,轧件在各机架轧制时的秒流相等即为一个常数，这个常数称为连轧常数。以C代表连轧常数时，则C1=C2=C3.=Cn=C,2020/6/7,40,二、连轧的运动学条件,三、连轧的力学条件,2020/6/7,41,四、连轧张力,2020/6/7,42,四、连轧张力,2020/6/7,43,4.6.2前滑系数和前滑值,前滑的大小以前滑系数和前滑值来表示，其计算式如下：,2020/6/7,44,孔型轧制时前滑值,2020/6/7,45,4.6.3堆拉系数和堆拉率,：,在连续轧制时，实际上保持理论上的秒流量相等使连轧常数恒定是相当困难的，甚至是办不到。为了使轧制过程能够顺利进行，常有意识地采用堆钢或拉钢的操作技术。例如一般对线材在连续轧机上机组与机组之间采用堆钢轧制机组内的机架与机架之间采用拉钢轧制。拉钢轧制有利也有弊，利是不会出现因堆钢而产生的事故。弊是轧件头、中、尾尺寸不均匀，特别是精轧机组内机架间拉钢轧制不适当时，直接影响成品质量使轧材的头尾尺寸超出公差。一般头尾尺寸超出公差量与最末几个机架间的距离有关。因此，为减少头尾尺寸超出公差，除采用微拉钢(微张力轧制)外，还应当尽可能缩小机架间的距。,2020/6/7,46,1）堆拉系数:,堆钢或拉钢的一种表示方法,2020/6/7,47,2）堆拉率,堆钢或拉钢的另一种表示方法,2020/6/7,48,习题：设初始状态的V1=10m/s，s=500N/mm2，S1h0=5%,a=0.002。机架间距离L=4.2m,E=2.1105N/mm2,当V2H原有的基础上增加1%时，求张力动态变化。设初始状态为无张力轧制，V1=5m/s，s=600N/mm2，S1h0=4%,L=4m,E=2.1105N/mm2,a=0.003。欲使轧件产生的张应力q为s的10%，求V2H在原有的基础上增加多少？,2020/6/7,49,本章重点,基本概念前滑现象，后滑，前滑值，中性面，中性角，连