有色金属扎制.doc

有色金属扎制
1、轧制概述
1.1.1、轧制的概念：
轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力，将轧件拖进轧辊之间的缝隙（辊缝），并使之受到压缩产生塑性变形的过程。(P1)
1.1.2、轧制的分类：
根据轧件的运动方向不同，轧制可分为纵轧、横轧和斜轧。（P1）
轧制的分类：根据轧制时的轧辊形状，可分为平辊轧制和型辊轧制。（ P1）
1.2.3、有色金属及合金的轧材主要是板带材，生产方法主要有成块轧制和成卷轧制。（P3）
复习思考题
1-6解释名词：热轧，冷轧，横扎，斜轧。(P1)
热轧——在金属的再结晶温度以上进行的轧制叫热轧。
冷轧——在金属的再结晶温度以下进行的轧制叫冷轧。
横扎——横扎轧辊的转动方向相同，轧辊轴线平行或在同一平面内呈一定的锥角（又叫楔横扎）
斜轧——斜轧的两个轧辊成一定的角度且旋转方向相同，轧件作螺旋形运动。

2、轧制过程的建立
2.1简单轧制条件：
（1）、对于轧辊方面：直径相同，转速相同的刚性圆柱轧（主动辊）（2）、对于轧件方面：轧制前后轧件的断面均为矩形或方形，轧件内部各部分组织和性能相同（性能均匀）（P70）
2.2、变形区的主要参数:
2.2.2、轧辊咬入轧件的条件：
β≧α （2-3） 轧辊与轧件之间的摩擦系数f必须大于等于咬入角α的正切值，或轧辊与轧件之间的摩擦角β必须大于等于咬入角α。（P9）
2.2.4、建立稳定轧制状态后的轧制条件：继续进行轧制的条件: β≧α或α≦2β（P9）
2.2.6改善咬入的基本措施：（1）适当增大轧辊与扎件间的摩擦系数。（2）适当减小咬入角。（P11）
2.3.1、平均工作辊经：
平辊的工作辊径Dκ就是轧辊的实际直径，它与轧辊的假想原始直径D的关系为：
Dκ=D-h （2-7）
式中 h——轧件的扎后厚度，平辊轧制时等于辊缝值（P12）

假想原始直径是认为两轧辊靠拢，没有辊缝是两轧辊轴线见距离。在箱形孔型中轧制时工作辊径为孔型的槽底直径，它与辊环直径D’的关系为：
Dκ= D’-（h-s） (2-8)
式中 S—辊缝值 （P12）
2.3.2平均压下量：不平均压缩平均压下量为：△h=H-h=Q/B-q/b (2-11)
式中 Q,B——分别为轧制前轧件横断面积和轧件宽度
q,b——分别为轧制后轧件横断面积和轧件宽度 （P12）
2.4、三种典型轧制情况：实验证明，对同一金属在不同温度、速度条件下，决定轧制过程本质的主要因素是轧件和轧辊尺寸。（P13）
2.5、轧制变形区的应力状态:(P16)

3、轧制时的宽展、前滑和后滑
3.1.2、宽展的种类：宽展可分为自由宽展、限制宽展和强制宽展。（P22）
3.1.3、宽展的分布：
（1）宽展沿横断面高度上的分布：滑动宽展、翻平宽展、鼓形宽展（P24）
（2）宽展沿轧件宽度上的分布：宽展沿宽度分布的理论有两种假说。第一种假说认为，宽展沿轧件宽度是均匀分布的。第二种假说认为，变形区可以分为四个区域，两边的区域为宽展区，中间为前后两个延伸区。（P24-P25）
3.2、影响宽展的因素：一类是表示变形区特征的几何因素；另一类是影响变形区内作用力的物理因素。（P25）
宽展的大小主要决定于阻止金属流动的纵向和横向阻力的比值。（P25）
3.2.1、压下量对宽展的影响：（P25）
3.2.2、轧辊直径对宽展的影响：随轧辊直径增大，宽展量增大。（P26）
3.2.3、轧件宽度对宽展的影响：（P27）
3.2.4、摩擦系数对宽展的影响：宽展随摩擦系数的增加而增加。（P28）
3.2.5、轧制道次对宽展的影响：实验证明，在总压下量相同的条件下，轧制道次越多，总的宽展量越小。（P31）
3.2.6、后张力对宽展的影响：实验证明，后张力对宽展有很大的影响，而前张力对宽展的影响很小。（P31）
3.4.5影响前滑的因素：（P39）
3.4.5.1辊径对前滑的影响：前滑值随辊径的增加而增加（其他条件不变时）。这是由于D增加，α就要减小，而在摩擦角β（即摩擦系数）保持不变的条件下，剩余摩擦相对增加，前滑也随之增加。
3.4.5.2摩擦系数对前滑的影响：摩擦系数越大，前滑也越大。
3.4.5.3相对压下量对前滑的影响：前滑量随相对压下量的增加而增加。
3.4.5.4轧件宽度对前滑的影响：
3.4.5.5张力对前滑的影响：增加前张力有助于减少金属向前流动的阻力，故能使前滑增加。反之，增加后张力则使前滑减小。

4、轧制压力
4.1轧制压力的概念：
轧制压力是指安装在压下螺丝下的测压仪实测的总压力，即轧件给轧辊的总压力的垂直分量。（P41）
4.3.1确定平均单位压力的方法：
确定平均压力的方法有以下三种：（1）理论计算法。（2）实测法。（3）经验公式和图表法。（P41）

5、轧制力矩与主电机容量校核
5.2.2按能耗曲线确定轧制力矩：（P66）
5.4.1轧制图表与静力矩图：
主电机负荷变化周而复始的一个循环，即轧件从进入轧辊到最后离开轧辊并送入下一轧件为止的过程，称为轧制节凑。(P70)
复习思考题
5-9、作用在电机轴上的传动力矩由哪几个部分组成？
在轧制过程中，主电机轴上传动轧辊所需要力矩由轧制力矩、附加摩擦力矩、空转力矩和动力矩组成。（P68）
5-10、空转力矩的实质是被传动部件所产生的摩擦力矩对吗？为什么？
空转力矩是指空载转动轧机主机列所需要力矩。通常是根据转动部分零件的重量在轴承中引起的摩擦力来计算。（P69）
5-11、附加摩擦力矩与空转力矩有何实质性的区别？
附加摩擦力矩由轧辊轴承中的摩擦力矩和传动机构中的摩擦力矩两个部分组成。
空转力矩是指空载转动轧机主机列所需要力矩。通常是根据转动部分零件的重量在轴承中引起的摩擦力来计算。（P68-P69）

7、轧制设备
7.1.2轧制设备的分类：
轧机按用途进行分类：
A、 型材轧机。型材轧机是按轧辊的公称直径或者人字齿轮中心距进行标称的。
B、 板带轧机。板带轧机包括热轧板板带轧机，冷轧板板带轧机和箔材轧机。板带轧机是以轧辊的辊身长度进行标称的。
C、 管材轧机。管材轧机是以此套轧机（组）所能产生的管材的最大外径来标称的。（P89）
7.1.4轧机的工作制度：
轧机的工作制度可分为不可逆式、可逆式、带张力式和周期式等。（P92）
7.2.1轧辊：
7.2.1.1轧辊的分类：
按轧机的类型，轧辊可以分为三种：（1）带孔型的轧辊 (2)平面轧辊（3）特殊轧辊(P93)
7.2.1.2轧辊的结构和参数：
轧辊一般由辊身、辊颈、辊头三部分组成。(P93)
7.2.1.3轧辊的材质
常用的轧辊材料主要有：合金锻钢、合金铸钢和铸铁三种。
7.2.2轧辊轴承
轧辊轴承的式样大概可以分为两类：一种是滑动轴承；另一种是滚动轴承。（P95）
7.2.3轧辊调整装置
轧辊的调整装置主要有轴向调整装置和径向调整装置两种。(P98)
轧辊轴向调整装置在型材轧机上，主要用来对正轧槽，以保证正确的孔型形状；在板带材轧机上之需要轴向固定。(P98)
7.2.3.1轧辊的径向调整装置
A压下装置
压下装置可分为手动的、电动的和液压的三类。(P99)
B、轧辊平衡装置
轧辊的平衡装置主要是弹簧平衡装置和液压平衡两种。(P99)
7.2.3.5压下螺丝的自动旋松（P102）
7.2.3.6压下螺丝的阻塞事故
压下螺丝的阻塞事故，主要有两种情况。一是轧卡：在轧制过程中，主电机意外的跳闸或其他的原因而停止转动，轧件卡在轧辊中间，压下啰嗦被轧卡载荷阻塞而不能提升。另一个原因是坐辊：由于无操作，使两轧辊快速压靠，压下电机被迫停转而造成压下螺丝阻塞事故。(P102)
7.2.4.1机架的形式
根据机架结构的不同，可分成两大类：闭口式机架和开口式机架。(P102)
7.2.5连接装置
连接装置除减速机和齿轮座外，主要包括连接轴和联轴节。(P103)
在轧机上常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴和弧形接轴三种。(P103)
7.2.5.5联轴节
联轴节的用途是将主机列中的传动轴连接起来。
在主机列中，一般把用于连接减速机低速轴与齿轮座主动轴的联轴节称为主联轴节：而把电机出轴的联轴节称为电机联轴节。(P104)
复习思考题
7-2各种轧机是如何进行标称的？
①型材轧机：型材轧机是按轧辊的公称直径或者人字齿轮中心距进行标称的。
②板带轧机：板带轧机包括热轧板板带轧机，冷轧板板带轧机和箔材轧机。板带轧机是以轧辊的辊身长度进行标称的。
③管材轧机：管材轧机是以此套轧机（组）所能产生的管材的最大外径来标称的。（P89）
7-4轧辊由几部分组成，各部分有什么作用？
辊身——辊身是轧辊与轧件接触并使轧件产生塑性变形的部分，它是轧辊上最重要的。
辊劲——辊颈是轧辊的支撑部分，它与轧辊轴承装配在机座中，将轧制力经压下调整装置传递到机架上。
辊头——辊头位于轧辊两端，用来连接轧辊与轴套或接轴，是传递扭矩的部分。（P94）
7-5轧辊是如何分类的？
按轧机的类型，轧辊可以分为三种：（1）带孔型的轧辊 (2)平面轧辊（3）特殊轧辊(P93)
7-9轧辊的调整装置主要有什么作用？
轧辊调整装置的主要作用是：调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量、精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。(P98)
7-10轧辊调整装置主要有哪几类？
轧辊的调整装置主要有轴向调整装置和径向调整装置两种。(P98)
轧辊的径向调整装置：
A压下装置
压下装置可分为手动的、电动的和液压的三类。(P99)
B、轧辊平衡装置
轧辊的平衡装置主要是弹簧平衡装置和液压平衡两种。(P99)
7-11机架的形式有几种，各有什么特点？
根据机架结构的不同，可分成两大类：闭口式机架和开口式机架。
闭口式机架是一个将上下横梁与立柱铸成一体的封闭式整体框架。闭口机架强度和刚度较大，常用在受力大或要求轧件精度高的轧机上。有色金属轧制最常用闭口机架，如板带轧机和多辊冷轧机上。
开口式机架的上盖可以从U形架（立柱）体上拆开。开口式机架换辊比较方便，但刚性较差，主要用在型材轧机上。（P102）
7-13轧机的连接轴共有几种形式，各有什么特点，如何根据工艺要求选择不同类型的接轴？
在轧机上常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴和弧形接轴三种。(P103)

8板带材生产(P)
8.1.1.2板带材的分类及技术要求
“尺寸精确板型好，表面光洁性能高”（P112）
8.1.2有色金属板带材的主要生产方法：
块式轧制法生产板材、带式轧制法生产板材和带材、连铸-连轧与连续铸轧生产板带坯料法、连续电解法生产点解铜箔、复合轧制法、其他板带材生产方法。(P113)
8.1.4板带轧制技术的发展
要使板带在轧制时易于变形，主要有两个途径：一是努力降低板带材本身的变形抗力（简称内阻），二是设法改变轧件变形时的应力状态，努力减小应力状态影响系数，减小外摩擦等对金属变形的阻力（简称外阻）。(P115)
8.2.1热轧特点
与冷加工想比较，热轧有以下特点：
⑴热轧可以把塑性降低的铸态组织过渡到塑性较高的变形组织（加工组织），可以显著地改善金属的加工性能。
⑵一般随温度的升高金属的变形抗力降低。
⑶热轧时金属的塑性较好，可以采用较大的变形量进行轧制。
⑷可以采用较大的锭坯，不仅可以提高生产率和成品率，提高轧制速度，而且为轧制过程的连续化和自动化创造了条件。(P118)
8.2.3热轧的温度制度
8.2.3.1热轧温度的确定
加热温度是指锭坯出加热炉的温度，一般比开轧温度高30℃～50℃。(P119)
热轧温度主要从下列三个方面考虑：A合金的状态图B金属与合金的塑性图C第二类再结晶(P119)
8.2.3.2加热时间
加热时间通常包括升温及均热时间。(P121)
8.2.3.3加热炉内气氛的控制
一般根据需要采用中性或微氧化性气氛，无氧加热要采用微还原性气氛。(P121)
8.2.4热轧时的压下制度
热轧板材轧制制度主要包括压下制度、温度制度、速度制度、张力制度和辊形制度，其中压下制度又叫压下规程，是板带材轧制的最基本的变形制度。(P122)
压下制度的主要内容包括确定轧制方式、轧制道次及道次加工率等。(P122)
8.2.4.2道次加工率
A限制最大道次加工率的因素：⑴金属塑性。⑵咬入条件的限制。⑶轧辊强度条件的限制。⑷主电机能力的限制。(P123)
B热轧各道次加工率的分配：
a开始轧制阶段，在锭坯组织允许的情况下，应适应逐道增加压下量，采用低速轧制，使变形尽量能深入内层。
b轧制中间阶段，这个阶段应充分利用轧件的高温塑性，采用大压下量，并增大轧制速度。
c轧制终了阶段，一般采用较小的道次加工率，适当增加道次，并合理调整辊型。(P123-P124)
8.2.4.3热轧时的温降
热轧时温降的影响因素主要有：轧件对介质的辐射、对流以及接触轧辊、辊道等时的热传导。(P124)
8.2.5.3热轧辊型的选择与调整
由于轧件和轧辊间的热交换和产生变形热，轧辊温度逐渐上升，而辊身中部较辊身两端散热较慢，因此轧辊沿长度方向上温度不均，由此造成了热膨胀沿辊身的方向上出现热凸度，即轧辊中部直径大于边部。
为了补偿轧辊在热轧时的热膨胀对板型的影响，应将轧辊磨成一定的凹度。凹形辊主要在于抵消热膨胀凸度、改善轧件宽度方向的厚度均匀性，而且有利于轧件的咬入及减少轧件边部拉应力；在没有立辊压边的情况下，凹度有助于避免轧件沿宽度方向在辊面滑动，即防止轧件的跑偏。(P126)
8.3.1冷轧的特点
冷轧较热轧有这样几个优点：
⑴冷轧板带材厚度尺寸精确，表面光洁、平坦，缺陷少。
⑵板带材的性能优良。
⑶冷轧可以轧制热轧所不能轧出的薄带和箔材。
⑷冷轧的生产率高。(P127)
8.3.3.1冷轧总加工率的确定
冷轧总加工率是指两次相邻退火之间的总价功率。视冷轧时金属的本性、设备条件、工艺冷轧的目的等具体情况不同，总压下率的确定也是不同的，必须考虑下面的条件影响：
⑴金属的塑性限制。⑵设备条件的限制。⑶最小可轧厚度的限制。
成品冷轧总压下率主要由产品的组织性能和表面质量所决定，因此应根据不同制品来确定冷轧时的总压下率：
硬制品和特硬制品。⑴半硬制品。⑵软制品。⑶表面要求光亮的成品。(P129)
8.3.4冷轧时的工艺冷却与润滑
8.3.4.1工艺冷却
在冷轧过程中产生的剧烈变形热和摩擦热使轧件和轧辊温度升高，特别是当压缩率大、单位压力高和轧制速度快时，更加突出。如不把温度降低，不但影响变形过程，而且还影响带材组织性能和表面质量，同时轧辊辊面由于温度升高会引起淬火层硬度降低，甚至使组织发生分解，使辊面产生残余应力。另外，由于轧辊温度升高和温度沿辊身的不均匀分布，又会使辊型失控。因此，冷轧时单靠自然冷却是不行的，必须对轧件和轧辊进行人工冷却，才能维持正常生产，提高产品质量。(P130)
8.3.5.1张力的作用
张力在冷轧过程中起着非常重要的作用：
⑴防止带材在轧制过程中跑偏。
⑵使所轧带材保持平直和良好的板型。
⑶降低金属的变形抗力，便于轧制更薄的产品。
⑷可以改变弹性压扁、弹性弯曲和轧辊的弹跳值。(P132)
8.5.1尺寸精度
尺寸精度主要是指厚度精度，包括纵向和横向上的厚度的精确度。(P142)
生产中超出产品厚度偏差的表现形式有厚度超差和厚度不均匀。(P130)
8.5.2板形控制与缺陷消除
板形是指板带材的平直度，即是指浪形、瓢曲及旁弯的有无及程度。 (P145)
8.5.2.1影响板形的因素
轧件板形的好坏决定于轧制时的实际辊缝形状（辊型）和轧件沿宽度方向的延伸均匀情况。(P146)
8.5.2.2影响辊缝形状的因素
影响轧辊辊缝形状的因素主要有轧辊的弹性变形、轧辊的不均匀热膨胀以及轧辊的磨损等。(P146)
8.5.2.3辊型及板形的控制技术
常用的辊型控制技术主要是调温控制法和弯辊控制法。(P147)
8.5.2.4常见的板形缺陷及消除方法
瓢曲：生产中当波浪在轧件横向、纵向同时增大，单元波浪的面积较大，板形凸（或凹）形的轮廓近似成椭圆或圆形，呈瓢形，一般叫瓢曲。(P148)
复习思考题
8-2热轧与冷轧有什么区别？
热轧特点
与冷加工想比较，热轧有以下特点：
⑴热轧可以把塑性降低的铸态组织过渡到塑性较高的变形组织（加工组织），可以显著地改善金属的加工性能。⑵一般随温度的升高金属的变形抗力降低。⑶热轧时金属的塑性较好，可以采用较大的变形量进行轧制。⑷可以采用较大的锭坯，不仅可以提高生产率和成品率，提高轧制速度，而且为轧制过程的连续化和自动化创造了条件。(P118)
冷轧的特点
冷轧较热轧有这样几个优点：
⑴冷轧板带材厚度尺寸精确，表面光洁、平坦，缺陷少。⑵板带材的性能优良。⑶冷轧可以轧制热轧所不能轧出的薄带和箔材。⑷冷轧的生产率高。(P127)
8-3怎样确定有色金属及合金的热轧温度?

8-5什么叫冷轧的工艺冷却与润滑，有什么作用?
工艺冷却：在冷轧过程中产生的剧烈变形热和摩擦热使轧件和轧辊温度升高，特别是当压缩率大、单位压力高和轧制速度快时，更加突出。如不把温度降低，不但影响变形过程，而且还影响带材组织性能和表面质量，同时轧辊辊面由于温度升高会引起淬火层硬度降低，甚至使组织发生分解，使辊面产生残余应力。另外，由于轧辊温度升高和温度沿辊身的不均匀分布，又会使辊型失控。因此，冷轧时单靠自然冷却是不行的，必须对轧件和轧辊进行人工冷却，才能维持正常生产，提高产品质量。(P130)
工艺润滑：冷轧采用工艺润滑的主要作用是减小轧件与轧辊间的摩擦系数，通过改变形区内的应力状态来减小金属的变形抗力，这不但有助于保证在已有的设备条件下实现更大的压下，而且还可使轧机能够经济可行地生产厚度更薄的产品。此外，采用有效的工艺润滑液直接对冷轧过程的发热率及轧辊的温升起到良好的影响；在轧制某些有色金属及合金时，还可以起到防止金属粘辊的作用。(P131)
8-8铝及铝合金退火按其作用分有哪几种，各有什么作用？
预备退火:消除热轧时因不完全的热变形所产生的加工硬化，或某些铝合金由终轧温度空冷时产生的淬火效应，提高坯料的变形能力。
中间退火：冷轧过程中为消除坯料加工硬化，提高其塑性、降低变形抗力，以利于继续冷轧。
成品退火分为完全退火和低温退火（不完全退火）:
完全退火：用于生产软态铝板带制品。不完全退火：用于部分消除加工硬化组织或消除制品内应力，提高其尺寸、形状和物理化学性能稳定性，以获得硬态或半硬态制品。（P136）
8-11什么叫板形，影响板形的因素有哪些？
板形是指板带材的平直度，即是指浪形、瓢曲及旁弯的有无及程度。 (P145) 轧件板形的好坏决定于轧制时的实际辊缝形状（辊型）和轧件沿宽度方向的延伸均匀情况。(P146)
8-12有色金属板带材轧制时常见哪些板形缺陷，产生原因和消除方法有哪些？
浪形

瓢曲

翘曲

压折

侧向弯曲

9型线材生产
9.2.1.1孔型设计的要求
良好的孔型设计应保证：制品尺寸精度，性能良好，表面光洁；无过充满和欠充满现象。变形尽可能均匀；操作方便，易于实现机械化和自动化。（P156）
9.2.1.2孔型设计步骤
主要包括是三个方面的内容：断面孔型设计、轧辊孔型设计和轧辊的附件设计。（P156）
9.2.5.1孔型在轧辊轴线方向上的配置
配置方法：（1）按轧制道次顺序依次排列孔型（2）按孔型的工作负荷排列孔型。（P163）
9.3.3轧制图表
轧制图表是表示轧制道次与轧制时间、间歇时间之间关系的一种图表，它的纵坐标是轧制道次，横坐标是时间。（P168）
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