钢板在变形区内的流动规律及平面形状控制

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1、中厚板轧制变形理论及钢板平面形状控制1．沿轧件断面高向上变形的分布1.1中厚板轧制变形理论中厚板轧制变形是一种不均匀变形。不均匀变形理论认为，沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的，如图1所示。其主要内容为：(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，而且还有粘着。所谓粘着系指轧件与轧辊间无相对滑动；（前滑现象是轧件出口速度大于轧辊在该处的线速度）(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，其变形分布都是

2、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，见图1；(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匀，并且等于该处轧辊的水平速度。1-按不均匀变形理论金属流动速度和应力分布（>0.5-1.0时，）金属流动速度分布：1-表面层金属流动速度；2-中心层金属流动速度；3-平均流动速度；4-后外端金属流动速度；5-后变形过渡区金属流动速度；6-后滑区金属流动速度；7-临界面金属流动速度；8-前滑区金属流动速度；9-前变形过渡区金属流动速度；10-前外端金属流动速度。应力分布：+拉应力，—压应力

3、；1-后外端；2-入辊处；3-临界面；4-出辊处；5-前外端。图2沿轧件断面高度上变形分布图3-轧制变形区（>0.8）1-表面层；2-中心层；3-均匀变形1—易变形区；11—难变形区（粘着区）；111—自由变形区A-A——入辊平面；B-B——出辊平面A．由图2可看出，在接触弧开始处靠近接触表面单元体的变形，比轧件中心层单元本变形要大。这不仅说明沿轧件断面高度方向上的变形分布不均匀，而且还说明表面层的金属流动速度比中心层的要快。B．图2中曲线l与曲线2的交点是临界面的位置，在这个面上金属变形和流动速度是均匀的。在临界面的右边

4、，即出辊方向，出现了相反现象。轧件中心层单元体的变形比表面层的要大，中心层金局流动速度比表面层的要快。C．在接触弧的中间部分，曲线上有一段很长的平行于横坐标轴的线段，这说明在轧件与轧辊相接触的表面上确实存在着粘着区。D．从图中还可以看出，在入辊前和出辊后轧件表面层和中心层都发生变形，这充分说明了在外端和几何变形区之间有变形过渡区，在这个区域内变形和流动速度也是不均匀的。1.2沿轧件断面高度方向上的变形不均匀分布与变形区形状系数的关系1.当变形区形状系数>0.5-1.0时，即轧件断面高度相对于接触弧长度不太大时．压缩变形完全

5、深入到轧件内部，形成中心层变形比表面层变形要大；粗轧阶段，包括精轧前几道次，大压下量深入到轧件内部，可以改善晶粒尺寸。2.当变形区形状系数＜0.5-1.0时，随着变形区形状系数的减小，外端对变形过程影响变得更为突出，压缩变形不能深入到轧件内部，只限于表面层附近的区域；此时表面层的变形比中心层要大，金属流动速度和应力分布都不均匀，如图2所示。在精轧阶段最后几道次，因为压下量小，温度低，变形深入不到内部。图4-＜0.5-1.0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

6、（b）应力分布：A-A入辊平面；B-B出辊平面1.3.沿轧件宽度方向上的流动规律根据最小阻力定律，由于变形区受纵向和横向的摩擦阻力、的作用(见图3)，大致可把轧制变形区分成四个部分；即ADB及CGE和ADGC及BDGE四个部分，ADB及CGE区域内的金属沿横向流动增加宽展，面ADGC及BDGE区域内的金属沿纵向流动增加延伸。a.外端对变形区金属流动分布也产生一定的影响作用，前后外端对变形区产生张应力。b.另一方面由于变形区的长度小于宽度，故延伸大于宽展，在纵向延伸区中心部分的金属只有延伸而无宽展，因而使其延伸大于两侧，结果

7、在两侧引起张应力。这两种张应力引起的应力以表示，它与延伸阻力方向相反，削弱了延伸阻力，引起形成宽展的区域ADB及CGE收缩为adb和cge。事实证明，张应力的存在引起宽展下降，甚至在宽度方向上发生收缩产生所谓“负宽展”（连轧中均存在）。在轧件头部张应力较小，使得宽展较大。c.沿轧件高度方向金属横向变形的分布也是不均匀的，一般情况下接触表面由于摩擦力的阻碍，使表面的宽度小于中心层，因而轧件侧面呈单鼓形。当小于0.5时，轧件变形不能渗透到整个断面高度，因而轧件侧表面呈双鼓形，在粗轧机上可以观察到这种现象。所以济钢，因为粗轧的压

8、下量小，变形深入不到内部，使得轧件侧面呈双鼓形。图5轧件在变形区的横向流动2．轧制过程的横变形——宽展定义：沿横向移动的体积所引起的轧件宽度的变化称为宽展。在习惯上，通常将轧件宽度方向线尺寸的变化，即绝对宽展直接称为宽展。2.1宽展分类在不同轧制条件下，坯料在轧制过程中的宽展形式不同。根据金属沿横向流动