鋼板在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律及平面形狀控制

1、中厚板軋制變形理論及鋼板平面形狀控制1沿軋件斷面高向上變形的分布1.1中厚板軋制變形理論中厚板軋制變形是一種不均勻變形。不均勻變形理論認(rèn)為，沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和金屬流動(dòng)分布都是不均勻的，如圖1所示。其主要內(nèi)容為： (1) 沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和流動(dòng)速度分布都是不均勻； (2) 在幾何變形區(qū)內(nèi)，在軋件與軋輥接觸表面上，不但有相對(duì)滑動(dòng)，而且還有粘著。所謂粘著系指軋件與軋輥間無相對(duì)滑動(dòng)；（前滑現(xiàn)象是軋件出口速度大于軋輥在該處的線速度） (3) 變形不但發(fā)生在幾何變形區(qū)內(nèi)，而且也產(chǎn)生在幾何變形區(qū)以外，其變形分布都是不均勻的。這樣就把軋制變形區(qū)分成變形過渡區(qū)、前滑區(qū)、后滑區(qū)和粘

2、著區(qū)，見圖1； (4) 在粘著區(qū)內(nèi)有一個(gè)臨界面，在這個(gè)面上金屬的流動(dòng)速度分布均勻，并且等于該處軋輥的水平速度。1-按不均勻變形理論金屬流動(dòng)速度和應(yīng)力分布（>0.5-1.0時(shí)，）金屬流動(dòng)速度分布：1-表面層金屬流動(dòng)速度；2-中心層金屬流動(dòng)速度；3-平均流動(dòng)速度；4-后外端金屬流動(dòng)速度；5-后變形過渡區(qū)金屬流動(dòng)速度；6-后滑區(qū)金屬流動(dòng)速度；7-臨界面金屬流動(dòng)速度；8-前滑區(qū)金屬流動(dòng)速度；9-前變形過渡區(qū)金屬流動(dòng)速度；10-前外端金屬流動(dòng)速度。應(yīng)力分布： +拉應(yīng)力，壓應(yīng)力；1-后外端；2-入輥處；3-臨界面；4-出輥處；5-前外端。圖2沿軋件斷面高度上變形分布 圖3- 軋制變形區(qū)（>0.

3、8）1-表面層；2-中心層；3-均勻變形 1易變形區(qū)；11難變形區(qū)（粘著區(qū)）；111自由變形區(qū)A-A入輥平面；B-B出輥平面A由圖2可看出，在接觸弧開始處靠近接觸表面單元體的變形，比軋件中心層單元本變形要大。這不僅說明沿軋件斷面高度方向上的變形分布不均勻，而且還說明表面層的金屬流動(dòng)速度比中心層的要快。B圖2中曲線l與曲線2的交點(diǎn)是臨界面的位置，在這個(gè)面上金屬變形和流動(dòng)速度是均勻的。在臨界面的右邊，即出輥方向，出現(xiàn)了相反現(xiàn)象。軋件中心層單元體的變形比表面層的要大，中心層金局流動(dòng)速度比表面層的要快。C在接觸弧的中間部分，曲線上有一段很長(zhǎng)的平行于橫坐標(biāo)軸的線段，這說明在軋件與軋輥相接觸的表面上確實(shí)存

4、在著粘著區(qū)。D從圖中還可以看出，在入輥前和出輥后軋件表面層和中心層都發(fā)生變形，這充分說明了在外端和幾何變形區(qū)之間有變形過渡區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)變形和流動(dòng)速度也是不均勻的。1.2 沿軋件斷面高度方向上的變形不均勻分布與變形區(qū)形狀系數(shù)的關(guān)系1. 當(dāng)變形區(qū)形狀系數(shù)>0.5-1.0時(shí)，即軋件斷面高度相對(duì)于接觸弧長(zhǎng)度不太大時(shí)壓縮變形完全深入到軋件內(nèi)部，形成中心層變形比表面層變形要大；粗軋階段，包括精軋前幾道次，大壓下量深入到軋件內(nèi)部，可以改善晶粒尺寸。2. 當(dāng)變形區(qū)形狀系數(shù)時(shí)，隨著變形區(qū)形狀系數(shù)的減小，外端對(duì)變形過程影響變得更為突出，壓縮變形不能深入到軋件內(nèi)部，只限于表面層附近的區(qū)域；此時(shí)表面層的變形

5、比中心層要大，金屬流動(dòng)速度和應(yīng)力分布都不均勻，如圖2所示。在精軋階段最后幾道次，因?yàn)閴合铝啃。瑴囟鹊?，變形深入不到?nèi)部。圖4-0.5-1.0時(shí)金屬流動(dòng)速度與應(yīng)力分布（a）金屬流動(dòng)速度分布：1、6外端；2、5-變形過渡區(qū)；3-后滑區(qū)；4-前滑區(qū)（b）應(yīng)力分布：A-A 入輥平面；B-B 出輥平面1.3. 沿軋件寬度方向上的流動(dòng)規(guī)律根據(jù)最小阻力定律，由于變形區(qū)受縱向和橫向的摩擦阻力、的作用(見圖3)，大致可把軋制變形區(qū)分成四個(gè)部分；即ADB及CGE和ADGC及BDGE四個(gè)部分，ADB及CGE區(qū)域內(nèi)的金屬沿橫向流動(dòng)增加寬展，面ADGC及BDGE區(qū)域內(nèi)的金屬沿縱向流動(dòng)增加延伸。a. 外端對(duì)變形區(qū)金屬流動(dòng)

6、分布也產(chǎn)生一定的影響作用，前后外端對(duì)變形區(qū)產(chǎn)生張應(yīng)力。b. 另一方面由于變形區(qū)的長(zhǎng)度小于寬度，故延伸大于寬展，在縱向延伸區(qū)中心部分的金屬只有延伸而無寬展，因而使其延伸大于兩側(cè)，結(jié)果在兩側(cè)引起張應(yīng)力。這兩種張應(yīng)力引起的應(yīng)力以表示，它與延伸阻力方向相反，削弱了延伸阻力，引起形成寬展的區(qū)域ADB及CGE收縮為adb和cge。事實(shí)證明，張應(yīng)力的存在引起寬展下降，甚至在寬度方向上發(fā)生收縮產(chǎn)生所謂“負(fù)寬展”（連軋中均存在）。在軋件頭部張應(yīng)力較小，使得寬展較大。c. 沿軋件高度方向金屬橫向變形的分布也是不均勻的，一般情況下接觸表面由于摩擦力的阻礙，使表面的寬度小于中心層，因而軋件側(cè)面呈單鼓形。當(dāng)小于0.5時(shí)

7、，軋件變形不能滲透到整個(gè)斷面高度，因而軋件側(cè)表面呈雙鼓形，在粗軋機(jī)上可以觀察到這種現(xiàn)象。所以濟(jì)鋼，因?yàn)榇周埖膲合铝啃?，變形深入不到?nèi)部，使得軋件側(cè)面呈雙鼓形。圖5 軋件在變形區(qū)的橫向流動(dòng)2軋制過程的橫變形寬展定義：沿橫向移動(dòng)的體積所引起的軋件寬度的變化稱為寬展。在習(xí)慣上，通常將軋件寬度方向線尺寸的變化，即絕對(duì)寬展直接稱為寬展。2.1 寬展分類在不同軋制條件下，坯料在軋制過程中的寬展形式不同。根據(jù)金屬沿橫向流動(dòng)的自由程度，寬展可分為：自由寬展、限制寬展和強(qiáng)迫寬展。（1）自由寬展材料在軋制過程中,被壓下的體積往橫向流動(dòng)時(shí)，具有沿垂直于軋制方向朝兩側(cè)自由流動(dòng)的可能性,此時(shí)不受其金屬流動(dòng)除受接觸摩擦的

8、影響外，不受其他任何的阻礙和限制，如孔型側(cè)壁、立輥，結(jié)果明顯地表現(xiàn)出軋件寬度上線尺寸的增加。這種情況為自由寬展。如平輥上軋制矩形斷面軋件，以及寬度有很大富裕的扁平孔型內(nèi)軋制。板帶軋制，展寬表現(xiàn)為自由寬展，中厚板軋制亦是。在開軋階段，有30-40%體積用于寬展，到較薄時(shí)，寬展很少。（2）限制寬展金屬橫向流動(dòng)，除了受接觸摩擦的影響外，還承受孔型側(cè)壁的限制作用。（3）強(qiáng)迫寬展金屬橫向流動(dòng)不僅不受任何阻礙，且有強(qiáng)烈的推動(dòng)作用，使軋件寬度產(chǎn)生附加的增長(zhǎng)，此時(shí)產(chǎn)生的寬展為強(qiáng)迫寬展。如凸型孔型中軋制。2.2寬展沿軋件橫斷面高度上的分布 由于軋輥與軋件的接觸表面上存在著摩擦，以及變形區(qū)幾何形狀和尺寸的不同，因

9、此沿接觸表面上金屬質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡與接觸面附近的區(qū)域和遠(yuǎn)離的區(qū)域是不同的。它一般由以下幾個(gè)部分組成：滑動(dòng)寬展、翻平寬展和鼓形寬展，如圖3所示。 (1) 滑動(dòng)寬展：變形金屬在與軋輥的接觸面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)所增加的寬展量,以寬展后軋件由此軋件達(dá)到的寬度為： (2 )翻平寬展是由于接觸摩擦阻力的作用，使軋件側(cè)面的金屬，在變形過程中翻轉(zhuǎn)到接觸表面上。使軋件的寬度增加，增加的量以表示，加上這部分展寬的量之后軋件的寬度為； (3) 鼓形寬展是軋件側(cè)面變成鼓形而造成的展寬量，用表示，此時(shí)軋件的最大寬度為：顯然，軋件的總展寬量為： 通常理論上所說的寬展及計(jì)算的寬展是指將軋制后軋件的橫斷面化為同厚度的矩形之后，其寬度

10、與軋制前軋坯寬度之差，即因此，軋后寬度是一個(gè)為便于工程計(jì)算而采用的理想值?；瑒?dòng)寬展、翻平寬展和鼓形寬展的數(shù)值，依賴于摩擦系數(shù)和變形區(qū)的幾何參數(shù)的變化。它們有一定的變化規(guī)律，但至今定量的規(guī)律尚未掌握。只能依賴實(shí)驗(yàn)和初步的理論分析了解它們之間的一些定性關(guān)系。例如摩擦系數(shù)越大，不均勻變形就越嚴(yán)重，此時(shí)翻平寬展和鼓形寬展的值就越大，滑動(dòng)寬展越小。各種寬展與變形區(qū)幾何參數(shù)之間有如圖7所示的關(guān)系，由圖中的曲線可見，當(dāng)越小時(shí)，則滑動(dòng)寬展越小，而翻平和鼓形寬展占主導(dǎo)地位。這是因?yàn)樵叫?，粘著區(qū)越大，故寬展主要是由翻平和鼓形寬展組成。而不是由滑動(dòng)寬展組成。圖6. 寬展沿軋件橫斷面高度的分布圖7. 各種寬展與的關(guān)系

11、2.3 寬展沿軋件寬度上的分布關(guān)于寬展沿軋件寬度分布的理論，基本上有兩種假說：第一種假說認(rèn)為寬展沿軋件寬度均勻分布。這種假說主要以均勻變形和外區(qū)作用作為理論的基礎(chǔ)。因?yàn)樽冃螀^(qū)與前后外區(qū)彼此是同一塊金屬，足緊密聯(lián)結(jié)在一起的。因此對(duì)變形起著均勻的作用，使沿長(zhǎng)度方向上各部分金屬延伸相同，寬展沿寬度分布自然是均勻的，它可用圖8來說明。第二種假說，認(rèn)為變形區(qū)分為四個(gè)區(qū)域，即在兩邊的區(qū)域?yàn)閷捳箙^(qū)，中間分為前后兩個(gè)延伸區(qū)，它可用圖9來說明。圖8. 寬展沿寬度均勻分布的假說 圖9. 變形區(qū)分區(qū)圖示2.4 影響寬展的因素（1）相對(duì)壓下量的影響壓下量是形成寬展的源泉，是形成寬展的主要因素之一，相對(duì)壓下量愈大，寬展

12、愈大。很多實(shí)驗(yàn)表明，隨著壓下量的增加，寬展量也增加，如圖10(b)所示，這是因?yàn)閴合铝吭黾訒r(shí)，變形區(qū)長(zhǎng)度增加，變形區(qū)水平投影形狀也增大，因而使縱向塑性流動(dòng)阻力增加，縱向壓縮主應(yīng)力值加大。根據(jù)最小阻力定律，金屬沿橫向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)增大，因而使寬展加大。另一方面，增加，高向壓下來的金屬體積也增加，所以使也增加。應(yīng)當(dāng)指出，寬展量隨壓下量的增加而增加的狀況由于的變換方法不同，使的變化也有所不同，如圖10(a)所示，當(dāng)H常數(shù)或h常數(shù)時(shí)，壓下率增加，的增加速度快，而常數(shù)時(shí)，增加的速度次之。這是因?yàn)椋?dāng)H或h常數(shù)時(shí)，欲增加，需增加，這樣就使變形區(qū)長(zhǎng)度增加，因而縱向阻力增加，延伸減小，寬展增加。同時(shí)增加，將使金屬

13、壓下體積增加，也促使增加，二者綜合作用的結(jié)果，將使增加得較快。圖10. 寬展與壓下量的關(guān)系a. 當(dāng)、H、h為常數(shù)，低碳鋼軋制溫度為900和速度為1.1m/s時(shí)，與的關(guān)系b. 當(dāng)H、h為常數(shù)，低碳鋼軋制溫度為900和速度為1.1m/s時(shí)，與的關(guān)系圖11所示為相對(duì)壓下率與寬展指數(shù)之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)曲線，對(duì)上述道理可以完滿地加以解釋。當(dāng)增加時(shí)，增加，故會(huì)直線增加；當(dāng)h或H等于常數(shù)時(shí)，增加是靠增加來實(shí)現(xiàn)的，所以增加得緩慢，而且到一定數(shù)值以后即增加超過了的增大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。圖11.在、H、h為常數(shù)時(shí)寬展指數(shù)與壓下率的關(guān)系（2）軋制道次的影響 實(shí)驗(yàn)證明，在總壓下量一定的前提下，軋制道次愈多，寬展愈小，

14、如表31所示的數(shù)據(jù)可完全說明上述結(jié)論，因?yàn)樵谄渌麠l件及總壓下量相同時(shí)，一道軋制時(shí)變形區(qū)形狀比值較大，所以寬展較大；而當(dāng)多道次軋制時(shí)，變形區(qū)形狀值較小，所以寬展也較小。 因此，不能只是從原料和成品的厚度來決定寬展，而總是應(yīng)該按各個(gè)道次來分別計(jì)算。（3）軋輥直徑對(duì)寬展的影響 由實(shí)驗(yàn)得知，其他條件不變時(shí)，寬展隨軋輥直徑D的增加而增加。這是因?yàn)楫?dāng)D增加時(shí)變形區(qū)長(zhǎng)度加大，使縱向的阻力增加，根據(jù)最小阻力定律，金屬更容易向?qū)挾确较蛄鲃?dòng)，如圖3-15所示。 研究輥徑對(duì)寬展的影響時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意到軋輥為圓柱體這一特點(diǎn)，沿軋制方向出于是圓弧形的，必然產(chǎn)生有利于延伸變形的水平分力，它使縱向摩擦阻力減小，有利于縱向變形，

15、即增大延伸。所以，即使變形區(qū)長(zhǎng)度與軋件寬度相等，延伸與寬展的量也不相等，而受工具形狀的影響，延伸總是大于寬展。（4）摩擦系數(shù)的影響 實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)其他條件相同時(shí)，隨著摩擦系數(shù)的增加，寬展也增加，如圖3-16所示，因?yàn)殡S著摩擦系數(shù)的增加，軋輥的工具形狀系數(shù)增加，因之使比值增加，相應(yīng)地使延伸減小，寬展增大。摩棕系數(shù)是軋制條件的復(fù)雜函數(shù)，可寫成下面的函數(shù)關(guān)系：式中：分別為軋制溫度；軋制速度；軋輥材質(zhì)及表面狀態(tài)、軋件的化學(xué)成分。凡是影響摩擦系數(shù)的因素，都將通過摩擦系數(shù)引起寬展的變化。這主要有：(a) 軋制溫度對(duì)寬展的影響 軋制溫度對(duì)寬展影響的實(shí)驗(yàn)曲線如圖3-17所示。分析此圖上的曲線特征可知，軋制溫度對(duì)

16、寬展的影響與其對(duì)摩擦系數(shù)的影響規(guī)律基本上相同。在此熱軋條件下，軋制溫度主要是通過氧化鐵皮的性質(zhì)影響摩擦系數(shù)，從而間接地影響寬展。在較低階段由于溫度升高，氧化皮的生成，使摩擦系數(shù)升高（精軋階段須除鱗），從而寬展亦增。而到高溫階段由于氧化鐵皮開始熔化起潤(rùn)滑作用，使摩擦系數(shù)降低，從而寬展降低。(b) 軋制速度的影響 軋制速度對(duì)寬展的影響規(guī)律基本上與其對(duì)摩擦系數(shù)的影響規(guī)律相同，因?yàn)檐堉扑俣仁怯绊懩Σ料禂?shù)的，從而影響寬展的變化，隨軋制速度的升高，摩擦系數(shù)是降低的，從而寬展減小，見圖3-18所示。(c) 軋輥表面狀態(tài)的影響 軋輥表面愈粗糙，摩擦系數(shù)愈大，將導(dǎo)致寬展愈大，實(shí)踐也完全證實(shí)了這一點(diǎn)，譬如在磨損后

17、的軋輥上軋制時(shí)產(chǎn)生的寬展較在新輥上軋制時(shí)的寬展為大。軋輥表面潤(rùn)滑使接觸面上的摩擦系數(shù)降低，相應(yīng)地使寬展減小。(d) 軋件的化學(xué)成分的影響 軋件的化學(xué)成分主要是通過外摩擦系數(shù)的變化來影響寬展的。熱軋金屬及合金的摩擦系數(shù)所以不同，主要是由于其氧化皮的結(jié)構(gòu)及物理機(jī)械性質(zhì)不同，從而影響摩擦系數(shù)的變化和寬展的變化。但是，目前對(duì)各種金屆及合金的摩擦系數(shù)研究較少，尚不能滿足實(shí)際需要。一般是，合金鋼表面的摩擦系數(shù)比普碳鋼表面的摩擦系數(shù)大點(diǎn)。（5）軋件寬度對(duì)寬展的影響如前所述可將接觸表面金屬流動(dòng)分成四個(gè)區(qū)域：即前滑、后滑區(qū)和左、右寬展區(qū)，用它可以說明軋件寬度對(duì)寬展的影響。假如變形區(qū)長(zhǎng)度一定，當(dāng)軋件寬度B逐漸增加

18、時(shí)，由到如圖3-19所示，寬展區(qū)是逐漸增加的，因而寬展也逐漸增加，當(dāng)由到時(shí)，寬展區(qū)變化不大，而延伸漸漸增加。因此，對(duì)于絕對(duì)量上來講，寬展的變化也是先增加，后來區(qū)域不變。這已是試驗(yàn)證實(shí)的。從相對(duì)量來說，則隨著寬展區(qū)和前滑、后滑區(qū)的比值不斷減小，而逐漸減小。同樣若B保持不變，而增加時(shí)，則前滑、后滑區(qū)先增加，而后接近不變；而寬展區(qū)的絕對(duì)量和相對(duì)量均不斷增加。一般說來，當(dāng)增加時(shí)，寬展增加，亦即寬展與變形區(qū)長(zhǎng)度成正比，而與其寬度B成反比，此比值越大，寬展亦越大。的變化，實(shí)際上反映了縱向阻力及橫向阻力的變化，軋件寬度B增加，減小，當(dāng)B值很大時(shí)，趨近于零，即bB1，現(xiàn)平面變形狀態(tài)。2.5 寬展計(jì)算公式式中：

19、變幾何因素形區(qū)高度、長(zhǎng)度、軋輥直徑、變形區(qū)橫斷面積、壓下量和壓下率；物理因素摩擦系數(shù)、溫度、金屬化學(xué)成分、變形抗力、軋輥線速度和變形速度。簡(jiǎn)化后公式很多，其下面的公式適合于中厚板的寬展計(jì)算：式中：寬展率、軋前軋后厚度、軋前軋件寬度、軋輥直徑。3軋制過程的縱變形延伸3.1 軋制過程中的前滑與后滑在軋制過程中軋件在高度方向受到壓縮的金屬，一部分縱向流動(dòng)，使軋件形成延伸，而另部分金屆橫向流動(dòng)，使軋件形成寬展。軋件的延伸是由于被壓下金屬向軋輥入口和出口兩個(gè)方向流動(dòng)的結(jié)果。在軋制過程中，軋件出口速度大于軋輥在該處的線速度v 的現(xiàn)象稱為前滑現(xiàn)象。而軋件進(jìn)入軋輥的速度小于軋輥在該處線速度v的水平分量。的現(xiàn)象

20、稱為后滑現(xiàn)象。在軋制理論中，通常將軋件出口速度與對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軋輥圓周速度的線速度之差與軋輥圓周速度的線速度之比值稱為前滑值，即軋件尺寸為冷尺寸，故必須用下面公式換算成熱尺寸（Lh)分別表示：軋件冷卻后測(cè)得的尺寸、軋件軋制時(shí)的溫度和測(cè)量時(shí)的溫度、膨脹系數(shù)。碳素鋼膨脹系數(shù)表用刻痕法測(cè)量前滑同樣，后滑值是指軋件入口斷面軋件的速度與軋輥在該點(diǎn)處圓周速度的水平分量之差同軋輥圓周速度水平分量之比值來表示，即 3.2 中性角中性角是決定變形區(qū)內(nèi)金屬相對(duì)軋輥運(yùn)動(dòng)速度的參量。由圖2可知，根據(jù)在變形區(qū)內(nèi)軋件對(duì)軋輥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，中性面nn所對(duì)應(yīng)的角為中性角。在此面上軋件運(yùn)動(dòng)速度同軋輥線速度的水平分速度相等。而由此中性

21、面nn將變形區(qū)劃分為兩個(gè)部分，前滑區(qū)和后滑區(qū)。在中性面和入口斷面間的后滑區(qū)內(nèi)，在任一斷面上金屬沿?cái)嗝娓叨鹊钠骄\(yùn)動(dòng)速度小于軋輥圓周速度的水平分量，金屬力圖相對(duì)軋輥表面向后滑動(dòng)；在中性面和出口斷面間的前滑區(qū)內(nèi)，在任一斷面上金屬沿?cái)嗝娓叨鹊钠骄\(yùn)動(dòng)速度大于軋輥圓周速度的水平分量，金屬力圖相對(duì)軋輥表面向前滑動(dòng)。由于在前滑、后滑區(qū)內(nèi)金屬力圖相對(duì)軋輥表面產(chǎn)生滑動(dòng)的方向不同，摩擦力的方向不同。在前滑、后滑區(qū)內(nèi)，作用在軋件表面上的摩接力的方向都指向中性面。中性角公式：圖3. 軋制過程速度圖3.3 前滑的計(jì)算公式欲確定軋制過程中前滑值的大小，必須找出軋制過程中軋制參數(shù)與前滑的關(guān)系式。此式的推導(dǎo)是以變形區(qū)各橫斷

22、面秒流量體積不變的條件為出發(fā)點(diǎn)的。變形區(qū)內(nèi)各橫斷面秒流量相等的條件，即常數(shù)，這里的水平速度認(rèn)是沿軋件斷面高度上的平均值。按秒流量不變條件，變形區(qū)出口斷面金屬的秒流量應(yīng)等于中性面處金屬的秒流量，由此得出：由圖可知幾何關(guān)系：由上式得：由前滑的定義得到：由上式可知，影響前滑值的主要工藝參數(shù)為軋輥直徑、軋件厚度、中性角。當(dāng)中性角很小時(shí)，可取，故上式可以簡(jiǎn)化為：，又，所以：3.4 影響前滑的因素 很多實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，影響前滑的因素很多。但總的來說主要有以下幾個(gè)因素：壓下率、軋件厚度、摩擦系數(shù)、軋輥直徑，前、后張力，孔型形狀等等，凡是影響這些因素的參數(shù)都將影響前沿值的變化。下面分別論之。1壓下率對(duì)

23、前滑的影響前滑隨壓下率的增加而增加，其原因是由于高向壓縮變形增加，縱向和橫向變形都增加，因而前滑值增加。2軋件厚度對(duì)前滑的影響軋后軋件厚度減小，前滑增加。當(dāng)軋輥半徑和中性角不變時(shí)，軋件厚度越減小，則前滑值愈增加。3軋件寬度對(duì)前滑的影響軋件寬度小于40mm時(shí)，隨寬度增加前滑亦增加；但軋件寬度大于40mm時(shí)，寬度再增加時(shí)，其前滑值則為一定值。這是因?yàn)檐埣挾刃r(shí)，增加寬度其相應(yīng)地橫向阻力增加，所以寬展減小，相應(yīng)地延伸增加，所以前滑也因之增加。當(dāng)大于一定值時(shí)，達(dá)到平面變形條件，軋件寬度對(duì)寬展不起作用，故軋件寬度再增加寬展為一定值，延伸也為定值，所以前滑值也不變。4軋輥半徑從E芬克的前滑公式可以看出，

24、前滑值是隨輥徑增加而增加的，這因?yàn)樵谄渌麠l件相同的條件下當(dāng)輥徑增加時(shí)，咬人角就要降低，而摩擦角保持常數(shù)，所以穩(wěn)定軋制階段的剩余摩擦力相應(yīng)地就增加，由此將導(dǎo)致金屬塑性流動(dòng)速度的增加，也就是前滑的增加。5摩擦系數(shù)對(duì)前滑的影響實(shí)驗(yàn)證明，在壓下量及其他工藝參數(shù)相同的條件下，摩擦系數(shù)越大，其前滑值越大。這是由于摩擦系數(shù)增大引起剩余摩擦力增加，從而前滑增大。利用前滑公式同樣可以證明摩擦系數(shù)對(duì)前滑的影響，由該公式看出摩擦系數(shù)增加將導(dǎo)致中性角增加，因此前滑也增加。6張力對(duì)前滑的影響 前張力增加時(shí)，則使金屬向前流動(dòng)的阻力減少，從而增加前滑區(qū)，使前沿增加。反之，后張力增加時(shí)，則后滑區(qū)增加。4平面形狀控制5.1 概

25、述中厚板用途廣泛，因此產(chǎn)品尺寸規(guī)格也多種多樣。為了獲得不同尺寸規(guī)格的產(chǎn)品，板坯不僅要在長(zhǎng)度方向上軋制，也需要在寬度方向上軋制。由于板坯在長(zhǎng)度和寬度方向的端部都要產(chǎn)生不均勻變形，使軋后的鋼板平面形狀一般不為矩形，從而造成鋼板的切頭、切尾和切邊量增加，嚴(yán)重影響中厚板成材率。早在1976年，日本就開始了中厚板平面形狀控制技術(shù)的研究，在平面形狀控制的基本原理、工藝技術(shù)及平面形狀檢測(cè)等領(lǐng)域進(jìn)行了許多工作。隨著液壓控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在中厚板軋機(jī)上的成功應(yīng)用，使中厚板的成材率得到了顯著的提高。據(jù)報(bào)道，日本多家中厚板生產(chǎn)廠的成材率在80年代初期，就已經(jīng)普遍達(dá)到90%以上，切頭尾及切邊損失控制在4%以下。

26、a. 日本名古屋中厚板廠采用立輥軋邊法，除了對(duì)鋼板的平面形狀實(shí)施控制外，還能對(duì)鋼板的寬度進(jìn)行控制，生產(chǎn)出齊邊的鋼板，使中厚板的成材率達(dá)到96.8%的高指標(biāo)。b. 日本川崎水島廠開發(fā)了MAS軋制法，在中厚板軋制初始的成形道次和展寬道次軋制時(shí)，沿軋制方向?qū)④埣啥塑埑尚ㄐ?，使軋件的四角在隨后的軋制過程中被充滿，整個(gè)軋件呈近似矩形，從而減少了切頭尾及切邊的損失。先進(jìn)的平面形狀控制方法的共同特點(diǎn)是，需要四輥軋機(jī)和近接配置的立輥軋機(jī)的相互配合。在成形及展寬階段，通過平輥或立輥的連續(xù)壓下，適當(dāng)改變軋件的形狀，控制金屬的橫向流動(dòng)和縱向流動(dòng)，使軋件在延伸軋制階段獲得最佳的矩形“充滿度”。同時(shí)，立輥軋機(jī)根據(jù)測(cè)寬

27、儀的測(cè)量，對(duì)軋件進(jìn)行AWC控制，提高了寬度控制精度，使以此為基礎(chǔ)的平面形狀控制技術(shù)更加完善。國(guó)內(nèi)外的許多中厚板工廠在控制鋼板平面形狀即鋼板的矩形化方面開展了大量卓有成效的工作。總結(jié)出符合各自工藝及裝備特點(diǎn)的控制方法，都不同程度地達(dá)到了減少切損的目的，國(guó)外主要中厚板廠采用的平面形狀控制技術(shù)見表 31。表 31 國(guó)外主要中厚板廠采用的平面形狀控制技術(shù)廠家住友鹿島川崎水島NKK京浜NSC君津浦項(xiàng)2#迪林根平面形狀控制技術(shù)立輥軋邊法MAS法類似MAS類似MAS立輥無5.2 平面形狀形成過程重要性:研究軋制過程中的平面形狀變形規(guī)律，使平面形狀矩形化，減少切頭尾與切邊損失，提高成材率在中厚板生產(chǎn)中，影響成

28、材率的因素有切頭尾、切邊、氧化鐵皮、軋廢、質(zhì)量缺陷等，其中平面形狀不良（切頭尾與切邊）造成的損失占了很大的比例。中厚板軋制過程的特殊性造成其軋后的平面形狀多不呈矩形，在交貨以前必須進(jìn)行切頭尾和切邊處理。中厚板軋制過程中，軋制完成后的鋼板平面形狀，是成形軋制、展寬軋制及延伸軋制各個(gè)過程中平面形狀變化量疊加的結(jié)果。成形和展寬軋制階段頭尾端產(chǎn)生的不均勻變形合成起來，導(dǎo)致軋后鋼板的平面形狀不是真正的矩形。成形和展寬軋制過程中發(fā)生的平面形狀變化如圖35所示。圖中C1和C3部分那樣的凹形是由于頭尾端局部展寬造成的，而C2和C4部分那樣的凸形是因?yàn)樵趯挾确较蛏?，兩邊部分比中間部分展寬大，因而在長(zhǎng)度方向上發(fā)生

29、延伸差，再加上C1和C3部分局部展寬的影響而產(chǎn)生的。所以軋制結(jié)束時(shí)的平面形狀是由板坯尺寸、成品尺寸及影響展寬的諸多因素決定的。就影響平面形狀的因素而言，除了橫向軋制比（軋制寬/板坯寬，即展寬比）和長(zhǎng)度方向軋制比（軋制長(zhǎng)/板坯長(zhǎng)）之外，還有壓下率、變形區(qū)接觸弧長(zhǎng)等因素。一般來說，在展寬比大和長(zhǎng)度方向軋制比小的情況下，軋件頭尾端部顯凸形，而邊部顯凹形，變形結(jié)果如圖36（a）所示，在展寬比小和長(zhǎng)度方向軋制比大的情況下，軋件頭尾端部顯凹形，而邊部顯凸形，結(jié)果如圖36（b）所示。 （a）成形軋制后 （b）展寬軋制后圖35軋制過程中的平面形狀改變 圖36軋制結(jié)束時(shí)的鋼板平面形狀5.3平面形狀控制技術(shù)平面形

30、狀控制技術(shù)是成品鋼板的矩形化技術(shù)，平面形狀控制的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)中間道次的變斷面軋制。當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出許多平面形狀控制手段，如MAS法、狗骨軋制法（DBR法）、薄邊展寬軋制法、立輥軋邊法等。（合成照相法、激光測(cè)量法）（1）厚邊展寬軋制法（Mizushima Automatic Plan View Pattern Control System，即MAS）日本川崎制鐵公司水島中厚板廠開發(fā)并于1978年開始用于生產(chǎn)的平面形狀控制技術(shù)。這種技術(shù)通過預(yù)測(cè)每塊鋼板軋制終了的平面形狀變化量，給出相應(yīng)的壓下量來控制輥縫的開度以改變軋材的厚度，最終使鋼板的平面形狀成為矩形。這種技術(shù)的控制過程如下：由預(yù)報(bào)模型求得邊部和端

31、部形狀的變化量，把它換算成成形軋制最終道次的板厚分布；在成形軋制的最后一個(gè)道次中，給沿長(zhǎng)度方向相應(yīng)各點(diǎn)以規(guī)定的厚度差；將板坯回轉(zhuǎn)90o進(jìn)行展寬軋制，由于寬向厚度不同，從板邊到板中心的壓下率也不同，從而使平面形狀得以改善。厚邊展寬軋制法的原理如圖37所示。實(shí)線表示采用厚邊展寬軋制法軋后的鋼板形狀，虛線為采用傳統(tǒng)軋制法軋后的鋼板形狀。厚邊展寬軋制法（MAS軋制法）的要點(diǎn)a. 正確預(yù)報(bào)終軋后的形狀，定量取得軋制過程中階段的平面形狀變化。b. 在控制方面，為了實(shí)現(xiàn)在軋制中板坯的厚度變化，不僅需要大負(fù)荷響應(yīng)性能良好的液壓AGC控制，而且需要對(duì)厚度變化模型的偏移的設(shè)定和厚度變化量的高精度控制系統(tǒng)。圖37

32、厚邊展寬法(MAS) 軋制原理(2) 狗骨軋制法（DBR法）狗骨軋制法（Dog Bone Rolling）是日本鋼管福山中厚板廠開發(fā)的一種平面形狀控制技術(shù)，該技術(shù):將預(yù)測(cè)到的長(zhǎng)度方向的平面形狀變化量都補(bǔ)償?shù)綄挾确较虻暮穸冉孛嫔?，將軋件先軋成兩邊厚、中間薄的“狗骨”形狀，然后再沿坯料的長(zhǎng)度方向一直作延伸軋制，直到軋出成品鋼板。該方法與MAS法的補(bǔ)償原理基本相同，不同之處在于，狗骨軋制法只能解決軋件頭尾的“舌形”，不能補(bǔ)償軋件邊部的不均勻變形。此外，DBR法在確定“狗骨”量時(shí)，考慮了“狗骨”部分在壓下時(shí)的寬展。圖38為DBR法原理示意圖。DBR斷面（寬展后的寬度截面）90ºDBR普通軋制

33、圖38 DBR法軋制原理(3) 薄邊展寬軋制法薄邊展寬軋制法也稱差厚展寬軋制法，是日本川崎制鐵公司千葉中厚板廠采用的平面形狀控制技術(shù)。該技術(shù)是將展寬軋制后的不均勻變形量折算成軋輥水平傾斜的角度，在展寬軋制后，緊接著傾斜軋輥，追加兩道次變形，對(duì)板坯的兩邊進(jìn)行軋制，使薄邊展寬軋制后的板坯形狀接近矩形，以消除成形軋制與展寬軋制階段不均勻變形而形成的頭尾凸形。然后將軋件轉(zhuǎn)動(dòng)90度，延伸軋制為平面形狀較好的成品鋼板。薄邊展寬軋制法的生產(chǎn)過程如圖39所示，虛線為未實(shí)施該技術(shù)時(shí)成品鋼板的平面形狀。轉(zhuǎn)動(dòng)900本方法軋制的最終形狀轉(zhuǎn)動(dòng)900板坯普通展寬軋制結(jié)束時(shí)的形狀傳統(tǒng)方法軋制的最終形狀軋制方向薄邊軋制結(jié)束時(shí)

34、的形狀圖39 薄邊展寬軋制法的原理(4) 立輥軋邊法立輥軋邊法控制平面形狀的過程如圖10所示，該方法利用立輥的側(cè)壓來消除邊部的局部展寬和端部的不均勻變形。同時(shí)，對(duì)鋼板的寬度進(jìn)行控制，以生產(chǎn)出齊邊的鋼板。立輥軋邊法是日本新日鐵名古屋中厚板廠開發(fā)的技術(shù)，是在采用MAS軋制法的基礎(chǔ)上，輔之以立輥軋邊。該方法既可以控制鋼板的平面形狀，又使鋼板齊邊。板坯成形軋制無立輥軋制的板坯形狀展寬軋制轉(zhuǎn)90轉(zhuǎn)90圖310 立輥軋邊法的原理軋制力影響因素5.中厚板軋制力矩空轉(zhuǎn)力矩：彈跳曲線在零壓力下對(duì)應(yīng)的數(shù)值就是彈跳曲線的零點(diǎn)。該零點(diǎn)不是一成不變的,而會(huì)在軋制過程中逐漸漂移。漂移量的大小與軋輥的磨損、熱膨脹和各種間隙

35、等有關(guān)5中厚板軋制過程的變形特點(diǎn)中厚板的軋制一般需要三個(gè)階段：成形階段、展寬階段、伸長(zhǎng)階段。 因?yàn)橹泻癜遘垯C(jī)的產(chǎn)品寬度范圍和厚度范圍很大，而中厚板的坯料規(guī)格是有限的。所以中厚板的軋制過程需要進(jìn)行成形軋制和展寬軋制來適應(yīng)終軋產(chǎn)品的尺寸要求。不同的產(chǎn)品可能需要的軋制階段不一樣，為此需要根據(jù)實(shí)際情況制定中厚板的軋制策略。軋制策略的好壞直接影響最終產(chǎn)品的平面形狀和成材率，同時(shí)它還影響到軋制節(jié)奏。一般來說，中厚板的軋制策略有5種，如圖1。4.1 軋制策略類型a. 縱橫縱軋制策略表示坯料先進(jìn)行成形軋制，然后進(jìn)行展寬軋制，最后進(jìn)行伸長(zhǎng)軋制；b. 橫縱軋制策略表示坯料先進(jìn)行橫向展寬軋制，然后進(jìn)行伸長(zhǎng)軋制；c. 縱橫軋制策略表示坯料先進(jìn)行縱向展寬軋制，然后進(jìn)行伸長(zhǎng)軋制；d. 全縱軋制策略表示坯料直接進(jìn)行伸長(zhǎng)軋制；e. 全橫軋制策略表示坯料旋轉(zhuǎn)90度后進(jìn)行伸長(zhǎng)軋制。4.2 各階段的作用及壓下要求a. 成形階段的作用一般認(rèn)為是消除板坯表面不平或由于剪斷引起的端部壓扁的影響，使得展寬軋制前獲得準(zhǔn)確的坯料厚度，減少橫軋時(shí)的桶形，為提高展寬軋制階段的板厚精度和展寬精度打下良好的基礎(chǔ)