金屬塑性加工學(xué)—軋制理論與工藝

1、軋制理論部分思考題1.簡單軋制過程的條件，變形區(qū)及主要參數(shù)有哪些？答：簡單軋制過程：軋制過程上下輥直徑相等，轉(zhuǎn)速相同，且均為主動輥、軋制過程對兩個軋輥完全對稱、軋輥為剛性、軋件除受軋輥作用外，不受其他任何外力作用、軋件在入輥處和出輥處速度均勻、軋件本身的力學(xué)性質(zhì)均勻。 變形區(qū)：（1）幾何變形區(qū)：入口和出口截面之間的區(qū)域、（2）物理變形區(qū)：發(fā)生塑性變形的區(qū)域 變形區(qū)參數(shù)：（1）咬入?。很埣c軋輥相接觸的圓弧。（2）咬入角：咬入弧所對應(yīng)的圓心角稱為咬入角。（3）變形區(qū)長：咬入弧的水平投影。（4）軋輥半徑R。（5）軋件軋前、后的厚度H、h。（6）平均厚度。（7）軋件軋前、后寬度B

2、、b。（8）平均寬度。（9）壓下量 2.改善咬入條件的途徑。答：由 應(yīng)使,     1.減小方法：由=arccos(1-h/D)  1）減小壓下量。 2）增大D。  生產(chǎn)中常用方法：3）采用開始小壓下或采用帶有楔形端的鋼坯進行軋制的方法 2.提高的方法：軋制中摩擦系數(shù)主要與軋輥和軋件的表面狀態(tài)、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(guān)1）改變表面狀態(tài)，如清除氧化皮。2）合理調(diào)節(jié)軋制速度，隨軋制速度提高摩擦系數(shù)降低，采取低速咬入。3）改變潤滑情況等。3.寬展

3、的組成及分類。答：組成：滑動寬展B1、翻平寬展B2、鼓形寬展B3 分類：自由寬展、限制寬展、強制寬展4.前后滑區(qū)、中性角的定義。答：（1）前滑區(qū)：摩擦力方向與帶鋼運行方向相反，在變形區(qū)出口處，金屬速度大于軋輥圓周速度，相對軋輥向前運動。 （2）后滑區(qū)：摩擦力方向與帶鋼運行方向相同，在變形區(qū)入口處，金屬速度小于軋輥圓周速度，相對軋輥向后運動。 （3）中性角：前滑區(qū)與后滑區(qū)的分界面對應(yīng)的圓心角叫中性角，金屬速度與軋輥圓周速度相等，相對軋輥沒有運動。5.確定平均單位壓力的方法，說明。答：（1）理論計算法：它是建立在理論分析基礎(chǔ)上，用計算公式確定單位壓力。通常，都要首先確

4、定變形區(qū)內(nèi)單位壓力分布形式及大小，然后再計算平均單位壓力。 （2）實測法：即在軋鋼機上放置專門設(shè)計的壓力傳感器，將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過放大或直接送往測量儀表將其記錄下來，獲得實測的軋制壓力資料。用實測的軋制壓力除以接觸面積，便求出平均單位壓力。 （3）經(jīng)驗公式和圖表法：根據(jù)大量的實測統(tǒng)計資料，進行一定的數(shù)學(xué)處理，抓住一些主要影響因素，建立經(jīng)驗公式或圖表。6.卡爾曼微分方程：條件、作圖、推到建立，M.D斯通公式軋制力、軋制力矩計算。(P50)7.軋材按斷面形狀特征的分類及主要用途。答：根據(jù)軋材的斷面形狀的特征，分為型材、線材、板材、帶材、管材和特殊類型等。根據(jù)加工方式，

5、軋制產(chǎn)品分為熱軋材和冷軋材兩大類。 （1）型材中的工字鋼、槽鋼、角鋼廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑和金屬結(jié)構(gòu)，扁鋼主要用作橋梁、房架、柵欄、輸電、船舶、車輛等。圓鋼、方鋼用作各種機械零件、農(nóng)機配件、工具等。（2）線材主要用作鋼筋混凝土的配筋和焊接結(jié)構(gòu)件或再加工（如拔絲，制釘?shù)龋┰?。?）板材通常做成標(biāo)準(zhǔn)大小的扁平矩形建筑材料板，作墻壁、天花板或地板的構(gòu)件。（4）帶材可以看做是寬度小于板材的鋼材，其用途與板材基本相同。（5）管材就是用于做管件的材料。常用的有給水管、排水管、煤氣管、暖氣管、電線導(dǎo)管、雨水管等。8.軋材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包括那幾個方面？答：軋材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一般包括有品種（規(guī)格）標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件、

6、試驗標(biāo)準(zhǔn)及交貨標(biāo)準(zhǔn)等方面內(nèi)容。9.制定工藝過程總的目的是什么？軋鋼工序的任務(wù)？軋材的基本工序？答：總目標(biāo)：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本地生產(chǎn)出合乎技術(shù)要求的軋材 兩大任務(wù)：精確成型、改善組織和性能 基本工序：原料的清理準(zhǔn)備加熱軋制冷卻精整質(zhì)量檢查  10.金屬壓力加工的五大加工方法有哪幾種？11. 變速軋制（初軋）的速度制定計算。12.板帶材主要技術(shù)要求。答：（1）尺寸精度要求高：主要是厚度精度，因為它不僅影響到使用性能及連續(xù)自動沖壓后步工序，而且在生產(chǎn)中難度最大。（2）板型要好：板型要平坦，無浪形瓢曲。（3）表面質(zhì)量要好：板帶鋼是單位面積最大的一種鋼材，又多用作

7、外圍構(gòu)件，故必須保證表面的質(zhì)量。（4）性能要好：主要包括機械性能、工藝性能和某些鋼板的特殊物理或化學(xué)性能。 13.板帶材軋制技術(shù)發(fā)展的主要矛盾是什么？解決途徑有哪些？答：（1）軋件變形難，軋件變形及其影響大。（2）使軋制易于變形的途徑：1）降低板帶鋼本身的變形抗力（內(nèi)阻）。措施：加熱，在軋制過程中保溫、搶溫使軋件具有較高且均勻的軋制溫度。2）設(shè)法改變軋件變形時的應(yīng)力狀態(tài)，減少外摩擦對金屬變形的阻力（外阻）。措施：帶張力軋制、潤滑、減小工作輥直徑控制軋機變形措施：1）增強和控制機架和輥身的剛性。2）控制盒利用軋輥變形14. 從結(jié)構(gòu)來分中厚板軋機可分幾類，名稱是什么？答：按機架機構(gòu)分類，

8、可分為二輥可逆式、三輥勞特式、四輥可逆式、復(fù)合式和萬能式幾種。按機架布置分類，可分為單機架、并列式和順列式等幾種。15.中厚板軋制方法主要有哪幾種？答：（1）全縱軋法：鋼板延伸方向和原料的縱軸方向重合。（2）橫軋縱軋法（綜合軋法） 適合連鑄坯。 橫軋：鋼板的延伸方向和原料的縱軸方向垂直。橫縱軋法是先橫軋將板坯展寬到所要求的寬度，再轉(zhuǎn)90°縱軋。（3）全橫軋法：用連鑄坯為原料是，全橫軋與縱軋法一樣，產(chǎn)生各向性能異性。（4）角軋縱軋法：軋件的軸線與軋輥的軸線成一定角度，送入角一般為15°45°，每對角線軋一、二道后換成另一對角線軋制。角軋要注意使軋件能迅速寬展到所要求

9、的寬度，而形狀又不發(fā)生歪斜。（5）平面形狀控制軋法：首先縱軋12道次，以整板形，稱整形軋制，然后90°橫軋寬展，再轉(zhuǎn)90°縱軋成材。16.在連軋機前要切頭尾，其目的是什么？原因何在？答：切頭的目的是為了出去溫度過低的頭部以免損傷輥面，并防止“舌頭”、“魚尾”卡在機架間的導(dǎo)衛(wèi)裝置或輥道縫隙中。切尾以防后端的“魚尾”或“舌頭”給卷取及其后的精整工序帶來困難。17.熱連軋中為保持終扎溫度一定，最重要最活躍最有效的手段是什么？具體數(shù)值如何？18. 在熱連軋中，輸出輥道速度如何調(diào)節(jié)？19.活套支持器的作用是什么及基本工藝要求？答：其作用，一是緩沖金屬流量的變化，給控制調(diào)整以時間，并防

10、止成疊進鋼，造成事故；二是調(diào)節(jié)各架的軋制速度以保持連軋常數(shù)，當(dāng)各種工藝參數(shù)產(chǎn)生波動時發(fā)出信號和命令，以便快速進行調(diào)整；三是帶鋼能在一定范圍內(nèi)保持恒定的小張力，防止因張力過大引起帶鋼拉縮，造成寬度不均甚至拉斷。最后幾個精軋機架間的活套支持器，還可以調(diào)節(jié)張力，以控制帶鋼厚度?；疽螅簞幼鞣磻?yīng)要快，而且自動進行控制，并能在活套變化時始終保持恒張力。20.為什么冷軋中采用工藝潤滑和張力軋制？答：冷軋采用工藝潤滑主要作用是減小金屬的變形抗力，這不但有利于保證在已有的設(shè)備能力條件下實現(xiàn)更大的壓下，而且還可以使軋機能夠經(jīng)濟可行地生產(chǎn)厚度更小的產(chǎn)品。此外，采用有效的工藝潤滑也直接對冷軋過程的發(fā)熱率以及軋輥的

11、溫升起到良好影響。在軋制某些品種時，采用工藝潤滑還可以起到防止金屬粘輥的作用。軋制帶材時在張力作用下，若軋件出現(xiàn)不均勻延伸，則沿軋件寬向上的張力分布將會發(fā)生相應(yīng)的變化，而延伸較小的一側(cè)則張力增大，結(jié)果便自動地起到糾正跑偏的作用。有利于軋制更精確的產(chǎn)品，并可簡化操作。張力軋制的作用有：1）防止帶材在軋制過程中跑偏；2）使所軋帶材保持平直和良好多的板形；3）降低金屬變形抗力，便于軋制更薄的產(chǎn)品；4）可以適當(dāng)調(diào)整軋機主電機負(fù)荷的作用。21. 冷軋中張力的作用主要有哪幾個？其內(nèi)容是什么？答：張力的主要作用包括：（1）防止帶鋼在冷軋過程中跑偏.（2）使帶鋼保持良好板形,橫向延伸均勻.（3）降低金屬變形抗

12、力.內(nèi)容：22. 冷軋板帶鋼中三大典型產(chǎn)品是什么？答：金屬鍍層薄板（包括鍍錫板與鍍鋅板等）、深沖鋼板（以汽車板為典型）、電工用硅鋼板與不銹鋼板等23. 冷軋中平整工序的作用是什么？答：（1）供沖壓用的板帶鋼事先經(jīng)過小壓下率的平整，就可以在沖壓時不出現(xiàn)“滑移線”，以一定的壓下率進行平整后，鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線即可不出現(xiàn)“屈服臺階”，而理論與實驗研究證明，呂德斯線的出現(xiàn)正是與此屈服臺階有關(guān)。（2） 冷軋板、帶材在退火后再經(jīng)平整，可以使板材的平直度與板面的光潔度有所改善。（3） 改變平整的壓下率，可以使鋼板的力學(xué)性能在一定的幅度內(nèi)變化，這可以適應(yīng)不同用途的鍍錫板對硬度和塑性所提出的不同要求。除此之外，

13、經(jīng)過雙機平整或三機平整還可以實現(xiàn)較大的冷軋壓下率，以便生產(chǎn)超薄的鍍錫板。24.什么叫最小可軋厚度？怎樣使軋機軋出更薄的產(chǎn)品？答：（1）在同一軋機上軋制板帶材時，隨著軋件變薄，變形抗力在增大，使壓下越來越困難，當(dāng)厚度薄到某一限度時，不管如何加大壓力和反復(fù)軋制多少次，也不可能使產(chǎn)品軋薄，這一極限厚度稱為軋機最小可軋厚度。（2）大力減小工作輥直徑，采用多輥軋機；采用大的張力軋制；采用高效率的工藝潤滑劑以降低摩擦系數(shù)；適當(dāng)對帶材進行退火軟化處理，減小金屬變形抗力；增加軋輥的剛性；采用高剛度的軋機。25.什么是軋機彈跳方程？答：P278 （2）h=S0+P/K26.用簡化的P.H圖，推倒預(yù)控AGC模型，

14、推倒輥縫傳遞函數(shù)。推倒P.A的計算公式。27.板型是指什么？答：（3）板形是指板帶材的平直度，即是指浪形，瓢曲或旁彎的有無及程度而言。28.一個完整的板帶軋制制度應(yīng)包括哪些內(nèi)容，它們的關(guān)系如何？答：主要制度包括：壓下、速度、溫度、張力及輥型制度等。29.熱連軋機制定壓下規(guī)程時，分配各架壓下量的原則是什么？習(xí)慣上如何分配？30.設(shè)計冷軋板帶鋼軋制規(guī)程常用的設(shè)計方法是什么？31.熱連軋粗軋機布置形式及特點？答：（1） 半連續(xù)式：粗軋機組由2架可逆式軋機組成 特點：粗軋階段道次可靈活調(diào)整，扎線短，設(shè)備和投資較少，適于產(chǎn)品要求不太高，品種范圍又廣的情況，生產(chǎn)能力強，產(chǎn)量高。 （2） 全連續(xù)式：粗軋機組

15、由6架軋機組成，每架軋制一道，全部為不可逆式，后兩架可（也可不）實現(xiàn)連軋 特點：適合大批量單一品種的生產(chǎn)，操作簡單，維護方便，設(shè)備多，投資大，軋制流程線或廠房長。但可采用便宜的交流電動機。 （3） 3/4連續(xù)式：粗軋機組由一架可逆式軋機和三架不可逆式軋機所組成,最后兩個機架用近距離布置使軋件形成連軋。 特點：設(shè)備較全連續(xù)式少，投資?。粡S房短，生產(chǎn)靈活性大,能適應(yīng)多品種和不同規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)；粗軋機組軋出帶坯的頭尾溫差較全連續(xù)式和半連續(xù)式小，；但軋輥壽命短；操作和維護較復(fù)雜，耗電量也較大。32.變形的表示方法有哪些？33.軋制過程的傳動力矩的組成。答：Mz軋制力矩，用于使軋件塑性變形所需之力矩。M

16、m克服軋制時發(fā)生在軋輥軸承，傳動機構(gòu)等的附加摩擦力矩MK空轉(zhuǎn)力矩，即克服空轉(zhuǎn)時的摩擦力矩。Md動力矩，此力矩為克服軋輥不均速運動時產(chǎn)生的慣性力所必需的前三者為靜力矩。34.什么叫過熱、過燒？它們的關(guān)系？答：（1）過熱就是當(dāng)加熱溫度超過Ac3繼續(xù)加熱達(dá)到一定溫度時，鋼的晶粒過度長大，從而引起晶粒間的結(jié)合力減弱，模具鋼材的力學(xué)性能惡化的現(xiàn)象。（2）過燒就是當(dāng)鋼在高溫下，在強烈氧化介質(zhì)中加熱時，氧滲透到鋼內(nèi)雜質(zhì)集中的晶粒邊界，使晶界開始氧化和部分熔化，形成脆殼，嚴(yán)重破壞晶粒間的連結(jié)的現(xiàn)象。（3）產(chǎn)生過熱的原因有：1)鋼在加熱段的溫度過高，在均熱段的保溫時間過長；2)鋼的化學(xué)成分影響鋼的過熱敏感性，如錳元素使鋼的過熱傾向增大：鋁元素增加鋼的過熱敏感性尤為突出；鎢、鉬元素促使鋼的晶粒長大；而硅的作用相反，促使晶粒細(xì)化。（4）產(chǎn)生過燒的原因有：1)鋼的加熱溫度過高，加熱時間過長；2）氧化性爐氣中加熱易產(chǎn)生過燒。爐氣的氧化性越強，過燒越劇烈；3)鋼的化學(xué)成分對過燒也有影響。低碳鋼及中碳鋼過燒的可能性小，合金鋼特別是合金工具鋼、各種高碳鋼都有較大的過燒危險性，其中又以含銅鋼最易過燒。（5）如何防止：檢查材料是否正確，為了使鋼