轧制理论与工艺B卷高秀华

课程名称:轧制理论与工艺1东北大学继续教育学院轧制理论与工艺试卷（作业考核线上）B卷学习中心：院校学号：姓名（共4页）总分题号一二三四五六七八九十得分一、判断题（说明：对画“”错画“”，请填入下列表格中）(每小题2分，共20分)得分123456789101、前张力使前滑增加，后张力使后滑增加。（）2、冷轧中采用张力轧制以降低轧制压力，通常张应力最大值为轧件的屈服极限，这样做的目的是防止轧件在变形区外产生变形，使轧制过程不能进行。（）3、绝对变形量是指轧制前后轧件尺寸之间的差值。()4、在辊速及延伸系数一定条件下，只要轧件入口速度增大，其前滑必然增加。（）5、轧制过程中前滑区和后滑区的分界面称为中性面，当前滑增加时，中性面向出口方向移动。()6、张力减径机的变形区只由一个减径区组成。()7、边宽、腰薄、平行边的H型钢无法采用带开闭口边的二辊孔型法生产。（）8、万能轧机轧制H型钢时，H型钢的腰部在万能孔型中处于全后滑状态。（）9、在孔型中轧制时，由于孔型侧壁的约束作用，与平辊轧制相比，使延伸效率提高。（）10、钢管生产中，毛管空心坯长度与内径之比叫穿孔比。（）课程名称:轧制理论与工艺2二、计算题（10分）在φ750/φ1050×1700mm热轧机上，轧制Q235普碳钢，某道次轧制温度为1000℃，轧件轧制前厚度H=65mm，轧后厚度h=42mm，板宽B=1200mm，轧制速度v=2m/s。应力状态系数)5.0/)(04.045.0(8.0HRn。试计算轧制力，并求此时轧制力矩多大(变形抗力曲线如下图，忽略宽展）。解：变形程度：%.435654265%100Hh接触弧长)(9.9223375lmmhR根据变形速率计算公式计算变形速率：-1s26.9)4265/(375/2320002)/(/hv2hHR由℃1000T6.29，查图中曲线，得MPa120s再由变形程度等于35.4%查得修正系数约为1.02，故修正后的屈服强度为：.4MPa122MPa1202.01s平面变形抗力为：MPa6.7140.41225.115.11Ks)5.0/)(04.045.0(8.0HRn)5.065/375)(04.0%.43545.0(8.08.11平均单位压力为：课程名称:轧制理论与工艺3MPa9.1616.71408.11Knp总轧制压力为：)(150409.9210009.161kNlBpP轧制力矩为：)(13975.0109.9215040223kNmPlM三、回答下列问题(共30分)1、冷轧中张力的主要作用有哪些？（7分）答：张力的作用：1)防止带材跑偏；2)控制板形；3)改变轧件应力状态，降低轧制力；4)作为AGC控制的一种手段。2、分析影响辊缝形状的因素，当出现边浪和中浪时应分别如何调节压下？(7分)答：（1）轧辊的不均匀热膨胀：轧辊温度沿轴向和径向均呈不均匀分布，因此其热膨胀也不同，进而影响实际辊缝形状。（2）轧辊的磨损：由于轧辊受力不均，使轧辊的磨损也呈现不均匀，进而也影响实际辊缝的形状。（3）轧辊的弹性变形：这主要包括轧辊的弹性弯曲和弹性压扁。轧辊的弹性压扁沿辊身长度分布是不均匀的，这主要是由于单位压力分布不均匀所致。而在靠近轧件边部的压扁要小一些，为此使边部辊缝变小，使带钢出现边部减薄。如图所示，此直线反映了板凸度保持一定时压力与板厚的关系，其斜度依成品板凸度（）及宽度（影响到）等而变化，即因产品不同而不同。各道次的压力和板厚值基本上应落在此直线的附近，才能保持均匀变形。如图，出现边浪时，说明轧制力超过了板形良好要求的轧制力，此时应当适当减小辊缝，即应当抬起压下，降低压下量，使轧制力降到良好板形要求的轧制力范围。课程名称:轧制理论与工艺43、影响前滑的因素有那些？（8分）答:(1)变形程度对金属前滑的影响。变形程度越大，辊锻变形区瞬间压缩的金属就越多，金属的延伸量就会相应增加。延伸量越大，前后滑的金属越多。一般情况下前滑量随变形程度增加而增加。(2)摩擦系数的影响。实践表明，前滑随着摩擦系数的减少而减少。(3)工具及坯料对前滑的影响。在辊锻中，工具及坯料的截面形状对前滑有很大的影响，这主要是因为力学条件发生了改变。一般情况下，有利于限制金属宽展变形的工具和坯料形状均有利于前滑。(4)坯料温度对前滑的影响。坯料加热温度对前滑有影响：温度在700℃以下，前滑与温度成正比；温度在700~1200℃之间，前滑与温度成反比。这主要是温度引起坯料表面氧化层变化，从而引起摩擦系数发生变化。(5)坯料宽度时前滑的影响。当坯料宽度小于某定值时，前滑随着坯料宽度的增加而增加。当坯料宽度超过某一定值时，其宽度的变化对前滑不再发生影响。(6)辊径对前滑的影响。随着辊径的增加，前滑也增加。4、板带生产中改善咬入条件的措施有哪些？（8分）答;（1）用钢锭小头先送入轧辊进行轧制，或者采用带有楔形断头的轧件进行轧制，此时咬入角较小。在摩擦条件一定的条件下，易于实现自然咬入。（2）强迫咬入，用外力将轧件强行推入到轧辊中，由于外力作用使轧件前端被压扁，减小了前端的接触角，同时增加了水平方向咬入的合力，因而使咬入条件得到了改善。四、回答下列问题(共40分)1、型材的生产特点是什么？予以说明。（8分）答：（1）品种规格多。型钢品种与规格目前已达万个以上；（2）断面形状差异大。在型材产品中，除了方、圆、扁钢断面形状简单且差异不大外，大多数是复杂断面型材，这些钢材不仅断面形状复杂，而且互相之间断面形状差异很大，这些产品的孔型设计和轧制生产都有其特殊性；（3）断面形状复杂。在轧制过程中存在严重的不均匀变形；孔型各部存在明显的辊径差；非对称断面在孔型内受力、变形不均；断面各分支部分接触轧辊和变形的非同时性；断面各处温度不均匀，而产生轧后冷却收缩不均匀，造成轧件弯曲和扭转；工具磨损也不均匀，轧件尺寸难以精确计算；轧机调整、导卫装置设计、安装复杂；（4）轧机结构和轧机布置形式多种多样。在结构型式上：二辊式轧机、三辊式轧机、四辊万能轧机、多辊孔型轧机、课程名称:轧制理论与工艺5Y型轧机、45º轧机和悬臂式轧机等。在轧机布置形式上：横列式、顺列式、棋盘式、半连续式及连续式布置等。2、简述线材轧后控制冷却有哪几种类型？简述其控制冷却原理。（8分）答：两个类型：珠光体型控制冷却和马氏体型控制冷却马氏体型控制冷却：线材轧后以很短的时间进行强烈冷却，使线材表面温度急剧降至马氏体开始转变温度以下，使钢的表面层产生马氏体，在线材出冷却段以后，利用中心部分残留的热量以及由相变释放出来的热量使线材表面层的温度上升，达到一个平衡温度，使表面马氏体回火。最终得到中心为索氏体，表面为回火马氏体的组织。珠光体型控制冷却：为了获得有利于拉拔的索氏体组织，线材轧后应由奥氏体化温度急冷至索氏体相变温度下进行等温转变，其组织可得到索氏体组织。3、斜轧穿孔的咬入条件与一般纵轧型材的咬入条件有什么本质区别？如何改善斜轧穿孔的咬入条件？（8分）答：斜轧的曳入条件与型钢纵轧相比特点：轧件必须旋转和前进；有两次咬入；实现咬入必需满足纵向力平衡条件和切向力矩平衡条件。改善斜轧的一次曳入条件措施：增加摩擦力；减小轧辊入口锥辊面锥角；增大轧辊直径；增加轧辊数目；轧件与轧辊接触宽度要适当；过大会因强迫接触宽度b太大恶化轧件的旋转条件不能曳入，提高轧件与轧辊间的摩擦系数.4、斜轧穿孔变形区分为哪几个区段？各区段的作用是什么？（8分)答：变形可分为四区：曳入区I，从坯料接触辊面到顶头尖端止，作用是增加接触面积，提高曳入力以克服顶头阻力；穿轧区II，从轧件触到顶尖至管壁压缩到规定的尺寸止，顶头开始参与变形，同时产生扩径和延伸；均整区III，一般顶头尾部皆有一均整段，使顶头的工作母线与轧辊相应的工作母线平行，以达到均匀壁厚的目的；规圆段IV，从毛管内壁离开顶头到外表面离开辊面止，这时顶头和导板完全与轧件脱离接触，只靠轧辊的辗轧消除毛管的椭圆度即规圆。5、为什么目前一般公认二辊主动大导盘、大送进角，小入口辊面锥角，菌氏轧辊的二辊斜轧穿孔机是最理想的结构型式？请分析阐明之。（8分）答：这种新型菌氏穿孔机具有以下优点：（1）采用斜轧：对心性好，毛管壁厚均匀；一次延伸大，管坯穿成薄壁毛管；（2）主动导盘：变滑动摩擦为滚动摩擦，提高表面质量，导盘切课程名称:轧制理论与工艺6线速度大于轧辊切线速度轴向分量，减少滑动，提高滑动速度，提高生产率，降低能耗；（3）采用大直径导盘：增加孔型封闭性，克服轧件在咬入，抛出不稳定性，和克服狄赛尔穿孔机首尾外径尺寸答的缺点；（4）采用大送进角：发展纵向变形，减少横向变形，提高轴向速度，加大单位螺距，孔腔不能过早形成，对毛管质量好，提高轴向滑动系数；（5）带碾轧角，使纵横变形很好匹配，减少附加变形；（6）小辊面张角，有利于轧件的咬入。