轧制过程中的力学概述

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1、1轧制过程中的力学概述2.轧制压力、轧制力矩及功率3.轧制过程中的变形抗力1.咬入条件和轧制过程的建立1.咬入条件和轧制过程的建立轧制过程能否建立的先决条件是轧件能否被轧辊咬入。分析轧件曳入时的平衡条件，应当是有利于咬入的水平投影力的总和大于阻碍咬入的水平投影力的总和。(Q-F)+2Tx=2Px式中Px——正压力P的水平投影；Tx——摩擦力T的水平投影；Q——外推力；F——惯性力。轧件进入轧辊时的作用力图示轧件被轧辊咬入的条件这个条件意味着只有当咬入时的摩擦角β等于或大于咬入角时才能实现轧件进入辊缝的过程(β=为咬入的临界条件)。轧制过程建成条件分析在轧制过程建成时，假设接触表面的摩

2、擦条件和其它参数均保持不变，合力作用点将由入口平面移向接触区内。轧件-轧辊的平衡条件在Ｘ轴上列出轧件－轧辊的力学平衡条件，其临界条件是：2Tx-2Px=0轧制过程建成的综合条件当y>nβy时，轧制过程不能进行，并且轧件在轧辊上打滑。轧制过程建成时的最大接触角与最大咬入角的比值可以由合力移动系数n与摩擦角的比值决定。=2轧制过程建成的最大接触角是咬入时最大咬入角的两倍。研究指出，轧制条件决定了ymax/max的比值变化在１～２之间。轧制单位压力的概念当金属在轧辊间变形时，在变形区内，沿轧辊与轧件接触面产生接触应力通常将轧辊表面法向应力称为轧制单位压力，将切应力称为单位摩擦力。轧制时

3、的平衡微分方程(1)卡尔曼（T.Karman）单位压力(2)卡尔曼微分方程的A.И.采利柯夫解(3)E.奥洛万(E.Orowan)单位压力微分方程2.轧制压力、轧制力矩及功率轧制单位压力分布的计算与实验结果在干摩擦条件下(tx=μPx)，接触弧上单位压力分布图(1)根据采利柯夫单位压力公式计算的结果压下量对单位压力分布的影响h=1mm,D=200mm,μ=0.2,其它条件相同摩擦系数对单位压力分布的影响(Δh/H=30%,μ=0.3)Δh/H=30%,α=5°46‘,h/D=1.16%,其它条件相同辊径对单位压力分布影响1-D=700mm,D/h=350mm,l=17.2mm2-D=40

4、0mm,D/h=200mm,l=13mm3-D=200mm,D/h=100mm,l=8.6mm张力对单位压力分布的影响（Ⅰ-0.8K;Ⅱ-0.5K）(a)1-qh=0;2-qh=0.2K;3-qh=0.5K;(b)1-qh=qH=0;2-qh=qH=0.2K;3-qh=qH=0.5K.(2)轧制单位压力分布的实验结果轧制薄件(/>3～5)时单位力p及单位摩擦力t沿接触弧之分布摩擦力及摩擦系数沿接触弧之分布第三种轧制情况(/h<1)的p、t沿接触弧分布曲线第二种轧制情况(/h≈1.5～2)的p、t分布曲线轧制压力计算确定轧制压力的方法确定平均单位压力的方法，归结起来有如下三种：(1)理论计

5、算法它是建立在理论分析基础之上，用计算公式确定单位压力。通常，都要首先确定变形区内单位压力分布形式及大小，然后再计算平均单位压力。(2)实测法是在轧钢机上放置专门设计的压力传感器，压力信号转换成电信号，通过放大或直接送往测量仪表把它记录下来，获得实测的轧制压力资料。用实测的轧制总压力除以接触面积，便求出平均单位压力。(3)经验公式和图表法根据大量的实测统计资料，进行一定的数学处理，抓住一些主要影响因素，建立经验公式或图表。影响轧制压力的主要因素分析平均单位压力与以下两类因素有关：第一类是塑性变形时由金属机械性能决定的因素；第二类是影响应力状态的因素，接触摩擦、外端、轧件宽度及张力等。冷轧

6、轧制压力计算A.N.采利柯夫平均单位压力公式M.D斯通(M.D.Stone)平均单位压力公式希尔轧制压力公式热轧轧制压力计算B.R.西姆斯（B.R.Sims）轧制压力公式S.艾克隆德轧制压力公式志田平均单位压力公式斋藤轧制压力公式轧制力矩及功率轧制力矩：轧制力矩M可按力与力臂之乘积求得。轧件对轧辊作用力分析(1)简单轧制情况下辊系受力分析简单轧制时轧件对轧辊的作用力(2)有张力作用时轧辊受力分析有张力作用时轧件对轧辊的作用力a)前张力大于后张力(T1>T0);b)后张力大于前张力(T0>T1)轧制力矩的计算确定轧制力矩的方法有三种：(1)按金属作用在轧辊上的总压力Ｐ计算轧制力矩：关于按总

7、压力Ｐ计算轧制力矩的一般公式，已在前节中导出。在实际计算中如何根据具体轧制条件，确定合力作用角β的数值，在下面详细讨论。(2)按金属作用在轧辊上的切向摩擦力计算轧制力矩：轧制力矩等于前滑区与后滑区的切向摩擦力与轧辊半径之乘积的代数和，在轧辊不产生弹性压缩时上式是正确的。由于不能精确地确定摩擦力的分布及中性角，这种方法不便于实际应用。(3)按轧制时的能量消耗确定轧制力矩。主电机传动轧辊所需的力矩及功率(1)传动力矩的组成(2)附加摩擦