【材料课件】材料成型工程第八讲不对称轧制

5不对称轧制理论5.1异步轧制理论5.1.1异步轧制基本概念及变形区特征1）异步轧制:指两个工作辊表面线速度不相等的一种轧制方法。2）异步轧制的突出优点轧制压力低，轧薄能力强，轧制精度高，适宜轧制难变形金属及极薄带材。3）实现异步轧制过程的两种方法两个工作辊辊径相同，转速不同两个工作辊转速相同，辊径不同。4）异步轧制的形式•根据穿带形式的不同，异步轧制常见的有四种形式分别为：•拉直式异步轧制“S”式异步轧制在生产中多见拉直式异步轧机恒延伸式异步轧制单机连轧式异步轧制5）变形区特征•由于两个工作辊的线速度不同，轧制时变形区金属质点的流动规律和应力分布均有别于同步轧制。慢速辊侧的中性点向变形区入口侧移动，快速辊侧中性点向变形出口侧移动•当两轧辊有不同速度时•慢速辊侧的中性点向变形区入口侧移动•快速辊侧中性点向变形出口侧移动•由于上下轧辊速度不同导致变形区内上下表面的摩擦力方向完全相反，形成了“搓轧区”。称为全异步轧制。当中性点受某些条件限制不能移到出、入口处时，变形区可能出现后滑区和前滑区，这样，变形区就可能两种情况。后滑区和搓轧区二者组成后滑区、搓轧区和前滑区三者组成影响搓轧区的因素异速比（主要）轧件在慢速辊侧的前滑值轧件的道次延伸系数影响结果：变形区由后滑区和搓轧区组成搓轧区的大小、是否出现前滑区和后滑区及其前滑和后滑区的大小取决于变形区由后滑区、搓轧区和前滑区组成变形区全部由搓轧区组成变形区由后滑区和搓轧区组成以上几种状态是生产中常见的。根据μ、i和SM的不同可能还会出现若干种变化5.1.2异步轧制压力异步轧制时变形区内存在着搓轧区，单位压力沿接触弧的分布曲线削去同步轧制时单位压力峰值，使平均单位压力减小，从而使总轧制压力降低。根据轧制时变形区实际状态，采用工程法推导出常见的两种变形区平均单位压力公当变形区只有搓轧区组成时，平均单位压力为:变形区由后滑区和搓轧区组成实验结果同步结果异步结果在延伸系数一定的条件下，异速比大，平均单位压力越小;当延伸系数和速比一定时，轧件越薄。轧制压力降低的幅度越大5.1.3异步轧制的变形量及轧薄能力•异步轧制使轧制压力明显降低，相同的轧制压力异步轧制可以获得比同步轧制更大的道次压下量或延伸系数。•异步轧制可以大压下轧制，轧件越薄这种优势越突出。•异步轧制突出特点是轧薄能力极强，D/h=25000•同步轧制D//h=1500-2000•异步轧制能轧薄的根本原因•变形区内的搓轧区改变了轧件的应力状态，由于剪切变形的存在，使异步轧制的轧薄能力大幅度提高。5.1.4异步轧制的轧制精度•根据异步轧制穿带及轧制特点的不同，轧制精度可分为:异步恒延伸轧制拉直异步轧制•1）恒延伸异步轧制的轧制精度•根据体积不变定律，忽略宽展有•当带材出口速度与入口速度比值保持不变，以及延伸系数数保持恒定时，可得可见，恒延伸轧制时随着带材厚度的减薄，可以保持相对厚度差不变或绝对厚差成等比例下降恒延伸轧制随着厚度的减薄可以明显地提高轧制精度实现恒延伸轧制有两种方式“S”异步轧制异步恒延伸轧制异步恒延伸轧制实验2）拉直异步轧制的轧制精度•带材轧制的精度主要取决于•原料厚度、•变形抗力、•摩擦系数、•轧辊偏心及油膜厚度诸因素，2）拉直异步轧制的轧制精度•与常规轧制相比，异步轧制可以大幅降低轧制压力，因此，拉直异步轧制的塑性曲线斜率M，要明显低于同步轧制的塑性曲线斜率M，故有在原料相同时，即拉直异步轧制的精度要高于同步轧制（1）变形抗力（2）原料精度5.1.5异步轧制的振动问题•如果有关工艺参数选择不当，异步轧制常会出现振动现象，结果会造成沿带材表面横向产生明暗相交的条纹。1）异步轧制的振动形式自激振动：受迫振动•2）影响因素自激振动频率与轧制速度无关,主要取决于变形参数μ异步速比i、摩擦系数f和传动系统的刚度受迫振动频率与轧制速度相关，它主要取决于传动系统齿轮精度及传动平稳性针对上述振动特点，提高轧机有关部件的制造精度和刚度、调整轧制工艺参数使μi，采用良好的润滑剂，可以避免振动现象的产生。异步速比i不能过大，一般应小于1·4异步速比过大对稳定性不利在拉直异步轧制中，应保持延伸系数μ大于异步速比i。轧制时应保持前张应力大于后张应力。大量实验证明，按照上述原则选择参数，异步轧制就能稳定运行。5.1.6异步轧制有关参数的选择5.2轧辊直径不对称(异径)轧制理论•5.2.1概述•异径轧制：指在板带材生产中，两工作辊的线速度基本相同而直径与转速相差很大的轧制状态。异径轧制利用一个直径很小靠摩擦传动的工作辊，通过减小接触面积和单位压力来大幅度降低轧制压力和能耗。同时又采用另一个足够大的工作辊来传递轧制力矩和提高咬人能力，必要时还可采用侧弯辊以控制板形异径轧制可取得增大压下量、减少道次、提高轧机轧制效率和轧薄能力，提高产品厚度精度和板形质量的效果。小工作辊被动大工作辊主动侧弯辊异径轧制可以通过将一个游动工作辊的直径大幅度减小，而达到大幅度降低轧制压力和力矩的效果及由此带来厚度精度的提高,降低能耗等效果。5.2.2异径轧制原理与工艺特点•根据实测和计算得到低碳带钢轧制力的实测与理论曲线。•由图可见压力下降的幅度，随异径比值的增加而稳定地增大当异径比等于3时，轧制压力可下降约50%。只要异径比值一定，即可稳定地得到一定的降压效果，而与压下量的变化关系不大异径轧制的降压效果大的原因主要是由于变形区长度，即接触面积的缩小显著和单位轧制压力的显著降低所致。在相似的轧制条件下，轧制压下量相同时，异径轧制和对称轧制的变形区长度之比为:因而随异径比x增大，l异/l对比值减小。异径轧制时平均单位压力的降低显著原因1)变形区长度大幅度缩减，使金属流动的纵向摩擦阻力大为减小，降低了其应力状态系数减小了一个工作辊的直径，使其咬人角增大，增大了正压力的水平分量，改变了轧件的应力状态。异径轧制平均单位压的降低显著原因的理论验证根据压力分布公式计算结果采用异径轧制，不仅单位压力峰值下降20%~40%，而且使变形区内很长部分出现了拉应力，其应力状态系数小于1，即其单位压力p值甚至比自然抗力K还要小。注意事项理论计算和实验结果都表明在双辊传动异径轧制时两个传动轴所传递的力矩并不相等，其中联接大工作辊的传动轴总是担负较小的力矩，其与总力矩的比值总是小于0·5，在实验条件下，此比值在0·3一0·45之间。这种特点在设计异径轧机设备时应加以考虑。异径单辊传动轧制特点轧制压力降低的幅度就更大1234压力降大的原因异径单辊传动轧制时异径降低轧制压力是主要的作用还有异步的效果单辊传动轧制时，由于惰辊丢速，使上下工作辊存在速度差，产生一定的异步值，此异步值随压下率的增加而急剧增异径单辊传动轧机降低压力效果大，但咬入能力较差，故最适合于极薄带材轧制，而且还应施以较大的前张力才能充分发挥其效能。结论：不对称轧制具有降低轧制压力，提高轧制板带钢的厚度精度，减少道次及节能等优点。不对称轧制技术日益受到人们的重视，并对我国中、小型板带钢生产的技术改造和发展有重要意义。不对称轧制的咬人较困难、力矩分配不均，尤其对于异步轧制易出现轧机颤振，需进一步研究、改进、完善让我们共同努力为祖国材料成型工程事业奋斗！