金属塑性加工学 轧制理论与工艺PDF电子书下载

绪论 1

第一篇 轧制理论 5

1 轧制过程基本概念 5

1.1 变形区主要参数 5

1.1.1 轧制变形区及其主要参数 5

1.1.2 轧制变形的表示方法 8

1.2 金属在变形区内的流动规律 9

1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布 9

1.2.2 沿轧件宽度方向上的流动规律 12

2 实现轧制过程的条件 13

2.1 咬入条件 13

2.2 稳定轧制条件 15

2.3 咬入阶段与稳定轧制阶段咬入条件的比较 16

2.3.1 合力作用点位置或系数Kx的影响 16

2.3.2 摩擦系数变化的影响 16

2.4 改善咬入条件的途径 17

2.4.1 降低α角 17

2.4.2 提高β的方法 18

3 轧制过程中的横变形——宽展 19

3.1 宽展及其分类 19

3.1.1 宽展及其实际意义 19

3.1.2 宽展分类 19

3.1.3 宽展的组成 21

3.2 影响宽展的因素 22

3.2.1 影响轧件变形的基本因素分析 23

3.2.2 各种因素对轧件宽展的影响 27

3.3 宽展计算公式 31

3.3.1 А．И．采利柯夫公式 31

3.3.2 Б．П．巴赫契诺夫公式 32

3.3.3 S．爱克伦得公式 33

3.3.4 С．И．古布金公式 33

3.4 在孔型中轧制时宽展特点及其简化计算方法 34

3.4.1 在孔型中轧制时宽展特点 34

3.4.2 在孔型中轧制时计算宽展的简化方法 36

4 轧制过程中的纵变形——前滑和后滑 37

4.1 轧制过程中的前滑和后滑现象 37

4.2 轧件在变形区内各不同断面上的运动速度 38

4.3 中性角γ的确定 40

4.4 前滑的计算公式 42

4.5 影响前滑的因素 43

4.5.1 压下率对前滑的影响 43

4.5.2 轧件厚度对前滑的影响 43

4.5.3 轧件宽度对前滑的影响 44

4.5.4 轧辊直径对前滑的影响 44

4.5.5 摩擦系数对前滑的影响 44

4.5.6 张力对前滑的影响 45

4.6 连续轧制中的前滑及有关工艺参数的确定 45

4.6.1 连轧关系和连轧常数 46

4.6.2 前滑系数和前滑值 47

4.6.3 堆拉系数和堆拉率 48

5轧制压力及力矩的计算 50

5.1 计算轧制单位压力的理论 50

5.1.1 沿接触弧单位压力的分布规律 50

5.1.2 计算单位压力的Т．卡尔曼微分方程 50

5.1.3 单位压力卡尔曼微分方程的А．И．采利柯夫解 53

5.1.4 E.奥罗万单位压力微分方程和R．B．西姆斯单位压力公式 56

5.1.5 M.D.斯通单位压力微分方程式及其单位压力公式 58

5.2 轧制压力的工程计算 58

5.2.1 影响轧件对轧辊总压力的因素 58

5.2.2 接触面积的确定 60

5.2.3 金属实际变形抗力σ？的确定 62

5.2.4 平均单位压力的计算 66

5.2.5 常用数学模型举例 76

5.3 主电动机传动轧辊所需力矩及功率 78

5.3.1 传动力矩的组成 78

5.3.2 轧制力矩的确定 79

5.3.3 附加摩擦力矩的确定 81

5.3.4 空转力矩的确定 82

5.3.5 静负荷图 83

5.3.6 可逆式轧机的负荷图 83

5.3.7 主电动机的功率计算 85

6 不对称轧制理论 87

6.1 异步轧制理论 87

6.1.1 异步轧制基本概念及变形区特征 87

6.1.2 异步轧制压力 88

6.1.3 异步轧制的变形量及轧薄能力 90

6.1.4 异步轧制的轧制精度 90

6.1.5 异步轧制的振动问题 92

6.1.6 异步轧制有关参数的选择 92

6.2 轧辊直径不对称（异径）轧制理论 92

6.2.1 概述 92

6.2.2 异径轧制原理与工艺特点 93

第一篇练习题 97

第二篇 轧制工艺基础 99

7 轧材种类及其生产工艺流程 99

7.1 轧材的种类 99

7.1.1 按不同材质分类 99

7.1.2 按不同断面形状分类 100

7.2 轧材生产系统及生产工艺流程 101

7.2.1 钢材生产系统 101

7.2.2 碳素钢材的生产工艺流程 104

7.2.3 合金钢材的生产工艺流程 104

7.2.4 钢材的冷加工生产工艺流程 104

7.2.5 有色金属（铜、铝等）及其合金轧材生产系统及工艺流程 104

8 轧制生产工艺过程及其制订 107

8.1 轧材产品标准和技术要求 107

8.2 金属与合金的加工特性 108

8.2.1 塑性 108

8.2.2 变形抗力 109

8.2.3 导热系数 109

8.2.4 摩擦系数 109

8.2.5 相图形态 110

8.2.6 淬硬性 110

8.2.7 对某些缺陷的敏感性 110

8.3 轧材生产各基本工序及其对产品质量的影响 111

8.3.1 原料的选择及准备 111

8.3.2 原料的加热 112

8.3.3 钢的轧制 115

8.3.4 钢材的轧后冷却与精整 118

8.3.5 钢材质量的检查 118

8.4 制订轧制产品生产工艺过程举例 119

8.4.1 制订轧钢产品生产工艺过程举例 119

8.4.2 制订有色金属轧材生产工艺过程举例 120

9 轧材生产新工艺及其技术基础 122

9.1 连续铸造及其与轧制的衔接工艺 122

9.1.1 连续铸钢技术 122

9.1.2 连铸坯液芯软压下技术 125

9.1.3 连铸与轧制的衔接工艺 127

9.2 控制轧制与控制冷却基础 136

9.2.1 钢材的强化机制 137

9.2.2 钢材热变形过程中的再结晶和相变行为 140

9.2.3 钢材的控制轧制 144

9.2.4 钢材轧后控制冷却及直接淬火工艺 146

第二篇练习题 150

第三篇 型材和棒线材生产 152

10 大、中型型材及复杂断面型材生产 152

10.1 生产特点、用途及典型产品 152

10.1.1 型材的生产特点 152

10.1.2 型材的分类、用途及市场对型材的要求 152

10.1.3 典型产品 154

10.2 轧机规格、轧制工艺和轧机布置 159

10.2.1 轧机命名原则、轧机尺寸和轧机形式 159

10.2.2 型材轧制工艺 160

10.2.3 型材轧机的典型布置形式 162

10.3 二辊孔型与四辊万能孔型轧制凸缘型钢的区别 164

10.3.1 凸缘型钢的轧制特点及使用万能孔型轧制凸缘型钢的优点 164

10.3.2 轧件在万能孔型和轧边端孔型中的变形特点 165

10.3.3 横列式轧机与两辊开坯机接万能轧机轧制凸缘型钢的区别 167

10.3.4 轧制重轨时万能孔型的作用分析 167

10.4 初轧开坯生产的历史、现状及改造方向 169

10.4.1 初轧生产的历史和现状 169

10.4.2 初轧机的类型及生产特点 170

10.4.3 初轧生产工艺 171

10.4.4 我国初轧机的前景和可能的改造方案 173

10.5 三辊中型型钢轧机在我国的现状及改造的设想 174

10.5.1 我国中型型钢轧机及生产简况 174

10.5.2 改造中型型钢轧机的必备条件 175

10.5.3 中型型钢轧机的改造方案 175

10.6 大、中型型钢生产新技术 176

10.6.1 连铸异型坯及连铸坯直接热装轧制（CC-DHCR） 176

10.6.2 在线控轧控冷和余热淬火 177

10.6.3 长尺冷却和长尺矫直 177

10.6.4 机械工程用钢 177

10.6.5 热弯型钢 178

10.6.6 H型钢生产新技术 178

11 棒、线材生产 179

11.1 棒、线材的种类和用途 179

11.1.1 棒、线材的种类和用途 179

11.1.2 市场对棒、线材的质量要求 180

11.2 棒、线材的生产特点和生产工艺 180

11.2.1 棒、线材的生产特点 180

11.2.2 棒、线材的生产工艺 181

11.3 棒、线材轧制的发展方向 182

11.3.1 连铸坯热装热送或连铸直接轧制 182

11.3.2 柔性轧制技术 183

11.3.3 高精度轧制 183

11.3.4 继续提高轧制速度 183

11.3.5 低温轧制 183

11.3.6 无头轧制 184

11.3.7 切分轧制 185

11.4 棒、线材轧机的布置形式 185

11.4.1 棒、线材轧机的发展过程 185

11.4.2 现代化棒、线材轧机 187

11.5 棒、线材轧制的控制冷却和余热淬火 192

11.5.1 概述 192

11.5.2 螺纹钢筋轧后余热淬火处理工艺的特点及其原理 192

11.5.3 线材控制冷却的基本原理 193

11.5.4 线材控制冷却方法简介 194

12 型材和棒、线材轧制及其轧制过程的自动化控制 196

12.1 轧制方法、轧制条件和变形特点 196

12.1.1 轧制特征和轧制方法 196

12.1.2 轧制变形参数 197

12.1.3 咬入条件 198

12.1.4 延伸与宽展 199

12.1.5 在轧槽内轧件的变形 200

12.1.6 前滑和后滑 202

12.1.7 型材轧制的孔型系统举例 202

12.2 在孔型中轧件变形的数值模拟 206

12.3 连轧的张力特性及张力控制 207

12.3.1 棒、线材连轧的机架间张力特性 207

12.3.2 棒、线材连轧的张力控制 208

12.3.3 型材轧制的张力特性及张力控制 209

12.4 型材和棒、线材轧制的自动控制 210

12.4.1 型材和棒、线材的尺寸自动测量 210

12.4.2 轧件尺寸自动控制 210

12.4.3 型材和棒、线材轧制的计算机控制 211

第三篇练习题 213

第四篇 板、带材生产 215

13 板、带材生产概述 215

13.1 板、带产品特点、分类及技术要求 215

13.1.1 板、带产品的外形、使用与生产特点 215

13.1.2 板、带材的分类及技术要求 216

13.2 板、带轧制技术的辩证发展 217

13.2.1 围绕降低金属变形抗力（内阻）的演变与发展 217

13.2.2 围绕降低应力状态影响系数（外阻）的演变与发展 219

13.2.3 围绕减少和控制轧机变形的演变与发展 222

14 热轧板、带材生产 224

14.1 中、厚板生产 224

14.1.1 中、厚板轧机的型式及其布置 224

14.1.2 中、厚板生产工艺 225

14.2 热连轧带钢生产 230

14.2.1 原料选择与加热 232

14.2.2 粗轧 232

14.2.3 精轧 236

14.2.4 调宽轧制（AWC）及自由程序轧制（SFR） 239

14.2.5 轧后冷却及卷取 242

14.2.6 热带连轧机工艺流程与车间布置 243

14.2.7 厚板坯连铸连轧（DHCR+DR）工艺流程与车间布置 244

14.3 中小型企业薄板带钢生产 246

14.3.1 叠轧薄板生产 247

14.3.2 炉卷轧机热轧带钢生产 247

14.3.3 行星轧机热轧带钢生产 249

14.4 薄（中厚）板带坯连铸连轧及薄带铸轧技术 252

14.4.1 概述 252

14.4.2 几种薄板坯连铸连轧工艺技术及其比较 253

14.4.3 轧材的组织性能特点 256

14.4.4 薄板坯无头高速连铸连轧（ESP）技术的新发展 257

14.4.5 薄（中）板坯连铸连轧（TSCR）技术的发展趋势 258

14.4.6 薄带连续铸轧技术 259

15 冷轧板、带材生产 262

15.1 冷轧板、带材生产工艺特点 262

15.1.1 加工温度低，在轧制中将产生不同程度的加工硬化 262

15.1.2 冷轧中要采用工艺冷却和润滑 262

15.1.3 冷轧中要采用张力轧制 265

15.2 冷轧板、带材生产工艺流程 267

15.2.1 冷轧板、带材的主要品种、工艺流程与车间布置 267

15.2.2 原料板卷的酸洗与除鳞 268

15.2.3 冷轧 270

15.2.4 冷轧板、带钢的精整 274

15.3 极薄带材生产 275

15.3.1 关于轧机最小可轧厚度问题 275

15.3.2 极薄带材轧制的特点 276

15.3.3 极薄带材轧制生产工艺 276

16 板、带材高精度轧制和板形控制 278

16.1 板、带材轧制中的厚度控制 278

16.1.1 P-h图的建立与运用 278

16.1.2 板、带材厚度变化的原因和特点 279

16.1.3 板、带材厚度控制方法 280

16.2 横向厚差与板形控制技术 282

16.2.1 板形与横向厚差的关系 282

16.2.2 影响辊缝形状的因素 287

16.2.3 轧辊辊型设计 289

16.2.4 辊型及板形控制技术 291

17 板、带材轧制制度的确定 303

17.1 制定轧制制度的原则和要求 303

17.1.1 在设备能力允许的条件下尽量提高产量 303

17.1.2 在保证操作稳便的条件下提高质量 305

17.2 压下规程或轧制规程设计（设定） 307

17.2.1 概述 307

17.2.2 中、厚板轧机压下规程设计 308

17.2.3 热连轧板、带钢轧制规程设定 313

17.2.4 冷轧板、带钢轧制规程制定 323

第四篇练习题 327

第五篇 管材生产工艺和理论 331

18 热轧无缝管材的主要加工形式和基本工艺过程 331

18.1 穿孔方法 331

18.1.1 斜轧穿孔 331

18.1.2 压力挤孔 333

18.2 轧管方法 333

18.2.1 自动轧管机 333

18.2.2 连续轧管机 334

18.2.3 高精度轧管机 337

18.2.4 顶管机 338

18.2.5 周期轧管机 338

18.2.6 管材热挤压 339

18.3 毛管精轧 340

18.3.1 减径机 340

18.3.2 定径机 340

18.4 热轧无缝钢管生产的一般工艺过程 340

19 斜轧原理与工具设计 344

19.1 斜轧过程的运动学 344

19.2 斜轧过程中轧件的变形 348

19.2.1 变形计算 348

19.2.2 变形特点分析 349

19.3 斜轧的曳入条件 355

19.3.1 第一次曳入条件 356

19.3.2 第二次曳入条件 356

19.4 斜轧穿孔压力和力矩的计算 359

19.4.1 斜轧穿孔压力的计算 359

19.4.2 斜轧穿孔力矩的计算 359

19.5 斜轧穿孔机的工具设计 361

19.5.1 穿孔机轧辊设计 361

19.5.2 斜轧穿孔的顶头设计 362

19.5.3 斜轧穿孔的导向装置设计 363

20 管材纵轧原理和工具设计 366

20.1 管材纵轧变形区的特点 366

20.2 管材纵轧变形区的速度分析 368

20.3 管材纵轧的咬入条件 370

20.4 管材纵轧的轧制力和轧制力矩 371

20.4.1 接触表面水平投影面积计算 371

20.4.2 平均单位压力、芯棒轴向力计算 373

20.4.3 管材纵轧的力矩计算 375

20.5 纵轧管机的工具设计和轧机调整 376

20.5.1 自动轧管机 376

20.5.2 连续轧管机 378

20.5.3 减径机 386

20.6 轧制表计算 393

20.6.1 轧制表的作用 393

20.6.2 连续轧管机组的轧制表计算举例 393

21 管材冷加工 398

21.1 管材冷加工概述 398

21.1.1 管材冷拔的主要方法 398

21.1.2 管材冷轧的主要方法 399

21.2 周期式冷轧管机轧制的变形原理和工具设计 402

21.2.1 周期式冷轧管机的轧制过程 402

21.2.2 变形区内金属的应力状态分布 403

21.2.3 周期轧制中各主要变形参数的计算 406

21.2.4 二辊式周期冷轧管机的孔型设计 408

21.2.5 周期式冷轧管机的作用力 413

22 焊管生产工艺 416

22.1 电焊管生产方法概述 416

22.1.1 辊式连续成型机生产电焊管 416

22.1.2 履带式成型机生产电焊管 417

22.1.3 几种大口径钢管的生产方法 417

22.2 辊式连续成型机生产电焊钢管的基本问题 419

22.2.1 机架的排列与布置 419

22.2.2 管坯成型的变形过程 419

22.2.3 成型底线 420

22.2.4 薄壁管成型 421

22.2.5 厚壁钢管生产 423

22.3 辊式连续成型机的轧辊孔型设计 424

22.3.1 带钢边缘弯曲法 424

22.3.2 带钢圆周弯曲法 425

22.3.3 带钢综合弯曲法 426

22.3.4 双面弯曲侧弯成型法 426

22.4 带钢综合弯曲法的孔型设计 427

22.4.1 带钢宽度的计算 427

22.4.2 挤压辊孔型计算 427

22.4.3 变形分配 428

22.4.4 设计计算各机架的孔型 428

22.4.5 立辊辊型计算 431

22.4.6 定径机轧辊孔型计算 433

22.4.7 矫直头孔型计算 433

第五篇练习题 434

参考文献 435