第10章 軋制時的前滑與后滑

第十章軋制過程中的前滑和后滑

（Theforwardslipandbackwardslipinrollingprocess）

軋制時存在前滑和后滑現象，這種現象使軋件的出輥速度與軋輥的圓周速度不相一致，而且這個速度差在軋制過程中并非始終保持不變的，它受許多因素的影響而變化。在連軋機上軋制和周期斷面鋼材的軋制等都要求確切知道軋件進出軋輥的實際速度，那么，軋件的速度與軋輥周速之間存在什么關系呢？主要內容

1軋制時的前滑與后滑前滑的計算方法3中性角的確定4影響前滑的因素基本知識點：前滑，后滑；前滑、后滑的計算公式。重點：前滑，后滑的定義；影響前滑的因素。難點：影響前滑的因素。軋件在軋制時，高度方向受壓下的金屬一部分流向縱向，使軋件伸長；另一部分流向橫向，使軋件寬展。軋件的延伸是被壓下金屬向軋輥入口和出口兩方向流動的結果；軋件進入軋輥的速度vH小于軋輥在該點處線速度v的水平分量vcosα；而軋件的出口速度vh大于軋輥在該處的線速度v。這種vh＞v的現象叫做前滑，而vH＜vcosα的現象叫做后滑?！?0.1軋制時的前滑與后滑前滑值是用軋輥出口斷面上軋件與軋輥速度的相對差值來表示，即

式中：Sh—前滑值；vh—軋輥出口截面軋件的速度；v—軋輥圓周速度。后滑是用軋輥入口斷面軋件的速度與軋輥該點的水平分速度差的相對值來表示，即：式中:SH——后滑值。實驗方法計算前滑—刻痕法如果事先在軋輥表面上刻出距離為LH的兩個小坑，則軋制后測量Lh，即可用實驗方法計算出軋制時的前滑值。由于實測前滑時量出軋件上的是冷尺寸，換算成熱態(tài)尺寸時，可用下面公式來完成：

式中：——軋件冷卻后測得的長度；α——膨脹系數；t1、t2——軋件軋制時的溫度和測量時的溫度。圖3－1用刻痕法計算前滑前滑的計算公式按秒流量體積相等的條件，則：

把式代入上式，得：由式可知：

§10.2前滑的計算方法前面推出的是前滑值的定義表達式和實驗條件下的計算式。此式并沒有反映出軋制出軋制參數對前滑的影響。推導前滑與軋制參數的關系式。此式的推導是以變形區(qū)各橫斷面秒流量體積不變的條件為出發(fā)點。不論符合于平斷面假設的薄件軋制情況或接觸面產生粘著的厚件軋制情況，變形區(qū)內各橫斷面秒流量相等的條件，既FxVx=常數都是正確的，因為這里的水平速度Vx是沿軋件斷面高度上的平均值。按秒流量體積不變條件，變形區(qū)出口斷面金屬的秒流量應等于中性面處金屬的秒流量，由此得出：或式中Vh、——為軋件出口和中性面的水平速度；h、——為軋件在出口和中性面的高度。因為，并參照公式，，由式得出：由此得到前滑值為：

此即E.Fink

前滑公式。由此公式反映出，前滑是軋輥直徑D、軋件厚度h及中性角γ的函數。

曲線1Sh=f(h)、D=300mm、γ=5°；曲線2Sh=f(D)、h=20mm、γ=5°；曲線3Sh=f(γ)、h=20mm、D=300mm。由圖3-1可知，前滑與中性角呈拋物線的關系；前滑與輥徑呈直線關系；前滑與軋件厚度呈雙曲線的關系等。前滑公式的簡化當γ角很小時，可取、則前滑計算式可簡化為：（此即S.Ekelund的前滑公式）因為>>1。故上式括號中之1可以忽略不計時，則該式又變?yōu)椋骸?0.3中性角γ的確定

圖3－3中性角γ與咬入角α的關系§10.4影響前滑的因素

軋輥直徑的影響從前滑值公式可以看出，前滑值是隨輥徑增加而增加的，這是因為在其它條件相同的條件下，輥徑增加時咬入角α就要降低，而摩擦角β保持常數，所以穩(wěn)定階段的剩余摩擦力就增加，由此將導致金屬塑流速度的增加，也就是前滑的增加。軋輥直徑對前滑的影響實驗證明，如圖3－4所示。但應指出，輥徑D＜400毫米時，前滑隨輥徑的增加而增加的較快，輥徑D＞400毫米時，前滑值增加的較慢，這是由于輥徑增大時，伴隨著軋輥線速度的增加，摩擦系數相應降低，所以剩余摩擦力的數值有所減少；另外，當輥徑增大時，△B增大，延伸相應地也減少。這兩個因素的共同作用，使前滑值增加的較為緩慢。圖3－4輥徑D對前滑的影響

摩擦系數的影響實驗證明，摩擦系數f越大，在壓下率相同的條件下，其前滑值越大。這是由于摩擦系數增大，剩余摩擦力增加，因而前滑增大。利用前滑公式同樣可以說明摩擦系數對前滑的影響，因為摩擦系數增加導致中性角γ增加，因而前滑也增加，如圖3－5所示。從以上實驗結果不難看出，凡是影響摩擦系數的因素（如軋輥材質、軋件化學成分、軋制溫度和軋制速度等）均能影響前滑的大小。圖3－5前滑與咬入角、摩擦系數f的關系

（h/D=0.1；f=0.2；0.3時）壓下率的影響由圖3－6的實驗曲線可見，前滑隨壓下率的增加而增加，其原因是由于壓下率增加，延伸系數增加。且當△h=常數時，前滑增加非常顯著。因為此時壓下率之增加是靠軋件的軋前高H的減少來得到的。咬入角不變，故前滑有顯著增加。當h=常數時或H=常數時，壓下率的增加，延伸必然增加，但這是因為△h增加，所以咬入角增大，故剩余摩擦力減小，由這兩個因素的聯合作用，使前滑雖有所增加，但沒有△h=常數時增加的顯著。圖3－6軋制溫度、壓下量對前滑的影響圖3－7壓下率與前滑的關系當△h、H、h為常數時，1#鋼t°=1000℃，D=400mm圖3－8軋件軋后的厚度與前滑的關系（鉛試樣△h=1.2mm，D=400mm）軋件寬度的影響由圖3－9可見，寬度小于一定值時（在此情況為小于40mm），如寬度增加前滑增加；大于一定值時，如寬度再增加，則前滑為一定值。這是因為寬度小時，如增加寬度其寬展減小，故延伸增加，所以前滑也增加。當大于一定值時，寬度再增加，寬展為一定值，故延伸也為定值，所以前滑值不變。圖3－9軋件寬度對前滑的影響（鉛試樣△h=1.2mm，D=158.3mm）張力對前滑的影響顯而易見，前張力增加時，則使金屬向前流動的阻力減小，使前滑區(qū)增加。反之，后張力增加時，則后滑區(qū)增加。其變化曲線，如圖3－10所示。實驗結果完全證實了上述分析的正確性。圖3－10是在輥徑D=200mm的軋機上，軋制鋁試件，采用不同的h值，用Δh=0.44mm，帶張力和不帶張力試驗的結果。有張力時，使前滑顯著地增加。圖3－10張力改變時速度曲線的變化孔型軋制時的特點通常沿孔型周邊各點軋輥的線速度不同，但由于金屬的整體性和外端的作用軋件橫斷面上各點又必須以同一速度出輥。這就必然引起孔型周邊各點的前滑值不一樣。為了粗略估計孔型軋制時軋件的出輥速度，目前許多人是用平均高度法把孔型和來料化為矩形斷面，然后按前面講過的平輥軋矩形斷面