轧制原理与技术

轧制过程是通过轧件与轧辊之间的摩擦，将轧件在不同旋转方向的轧辊之间拉动，产生塑性变形的过程。金属材料，尤其是钢铁材料的塑性加工，90%以上是通过轧制完成的。可见，轧制工程技术在冶金工业和国民经济生产中起着非常重要的作用。

轧制工艺按产品类型可分为四种基本类型:带材轧制、管材轧制、型材轧制和棒线材轧制。按生产工艺可分为热轧和冷轧工艺；按厚度可分为薄板(厚度；60毫米，厚达700毫米)。在实际工作中，中厚板和厚板统称为“中板”。

轧制工艺是金属坯料通过一对旋转的轧辊之间的间隙(各种形状)，由于轧辊的压缩而使材料的横截面减小，长度增加的一种压力加工方法。这是生产钢材最常用的生产方法，主要用于生产型材、板材和管材。

2轧制变形理论

2.1轧制变形区

轧制时，轧件在轧辊作用下发生变形的部位称为轧制变形区。

2.2简单的理想轧制和几何变形区

简单理想的轧制条件:轧辊直径相同，转速相同，轧辊为圆柱形刚体，轧件均匀连续，轧制时变形均匀，轧件平直。

几何变形区:轧件与轧辊接触面之间的几何区域，即由轧件进入辊棒的垂直平面和轧件离开轧辊的垂直平面所包围的区域ACBD。

2.3简单轧制时变形区参数之间的关系

1)工件咬入轧辊时，工件与轧辊的第一个接触点连线与两个轧辊中心连线所形成的角度。

2)变形区长度轧件与轧辊接触弧的水平投影长度。当两个滚子的直径相等时:

3)接触面积接触面的水平投影面积。分析公式如下:

2.4变形理论

2.4.1轧件沿高度方向的变形分布不均匀。

带钢表面粗晶区的形成与轧制状态有关；

1)轧制时，由于摩擦的存在，轧件与轧辊接触部位存在一个难变形区。当轧制润滑条件不好时，容易在表层产生粗晶区。可以通过打开机架之间的冷却水来改善润滑。

2)轧件沿高度方向的变形分布不均匀，表层变形较小。压下量分配不合理时，轧件表层变形小，导致晶粒粗大。

2.4.2不均匀变形理论:

1)轧件沿断面高度方向的变形、应力和金属流动分布不均匀。

2)在几何变形区，轧件与轧辊的接触面上不仅有相对滑动而且有粘着，粘着区轧件与轧辊之间没有相对滑动。

3)变形不仅发生在几何变形区内，也发生在几何变形区外，其变形分布不均匀。轧制变形可分为变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区。

4)粘着区存在一个临界面，金属的流速均匀分布在该临界面上，并与轧辊的水平速度相等。

3几种轧制工艺介绍

3.1异步轧制

异步轧制是一种速度不相等的轧制，上下工作辊表面线速度不相等以减小轧制力。所以也叫差压滚，也叫搓压滚。异步轧制用于轧制双金属板，会引起轧件的弯曲变化。异步轧制可以调节双金属板的弯曲曲率，在一定变形程度下，在异步比和两个金属构件厚度比相同的情况下，可以获得平直的轧件。异步轧制是一种新的轧制工艺，具有许多优点。采用异步轧制可以大大降低轧制力，因此设备重量轻，能耗低，轧机变形小，产品精度高；减少了轧辊磨损和中间退火，降低了生产成本；轧制道次少，生产率高；轧机厚度很大。异步轧制不仅适用于冷轧带钢，也适用于热轧带钢。这是一种很有前途的生产工艺。异步轧制的缺点是容易引起轧机振动。

3.2累积搭接焊

累积叠轧焊(ARB)是将两块相同尺寸的薄板经过脱脂、加工硬化等处理后，在一定温度下自动叠轧焊接，然后重复同样的过程进行层压和叠轧焊接，使材料的显微组织细化，夹杂物分布均匀，材料的力学性能大幅提高。

3.3双驱动滚动

双驱动轧制常用于环件加工，其基本工作原理与常规环件轧制基本相似，但不同的是双驱动轧制时在芯辊上加载了一个驱动力矩，使芯辊的旋转方式由随动旋转变为自主驱动控制旋转。双驱动环件轧制设备是在常规环件轧制设备的基础上，将芯辊组件改为液压驱动旋转的芯辊，可以实现芯辊的独立运动。在主动辊和芯辊旋转作用下，环件不断进入主动辊和芯辊形成的轧制道次。由于芯辊独立运行，不与环一起运行，在辊与环面的摩擦作用下，环的内外表面材料转速不匹配，就像环的内外表面材料摩擦，增加了环结构的塑性变形，使环产生连续的局部塑性变形。在减壁厚、扩径、形成截面轮廓的同时，环的内部结构发生了较大的变形，改善了零件的显微组织和性能。当反复多圈轧制后环件直径达到预定值时，环件外表面与信号辊接触，驱动辊停止进给，环件双驱动轧制过程结束。在轧制过程中，导辊的导向运动保证了环件的顺利转动。