什么是轧制力?

[拼音]：zhazhili

[外文]：rolling load， rolling force

在轧制时轧辊加于轧件使之塑性变形的力。但通常把轧件作用于轧辊上并通过压下螺丝传递给机架的力称做轧制力，即是轧件加于轧辊的反作用力的垂直分量。轧制力在我国习惯称做轧制压力或轧制总压力。图1给出轧辊加于轧件的力，Pr为轧制力，它垂直于轧辊表面；T为摩擦力；Lp为变形区水平投影长度。轧制力是确定轧机强度的基础。正确计算和测定轧制力，对于设计和使用轧机均有很大意义。

为了便于分析，可把影响因素分为两类：

（1）影响轧件材料在简单应力状态下变形抗力σ0的因素，如化学成分、组织、轧制温度和速度、加工硬化等；

（2）影响变形的应力状态的因素，如轧辊直径、轧件尺寸、表面摩擦、外力（张力或推力）等。

由于影响轧制力的因素很多，而且在实际生产条件下各因素变动范围较大，所以虽有多种方法计算轧制力，但仍未能取得满意的结果。一般来说，确定轧制力的方法可以分为理论计算，用总结实验值的经验公式计算，以及实测法三种：

有截面法、滑移线法、能量法、上下界法、有限元法等，其中截面法（也称工程近似法）应用最广。

截面法中有代表性的是卡门（T.von Karman）方程（1925年提出）。此方程为在一定假设条件下于变形区取任意截面（图2），根据力平衡条件导出

式中σx为加在微分体上的应力，Pr为轧辊加于轧件微分体上的单位垂直压力，μ为轧辊与轧件间的摩擦系数；θ为微分体所在的角。再列入有关轧件的塑性变形条件、摩擦条件以及变形区的边界条件等，即可求出沿接触弧的单位压力分布，再求和即可得出轧制力P。由所采取求解的假定不同，就可得出种种不同的公式和计算方法。比较简化实用的是由解上述方程而得到的采利科夫(Α.И.Целиκов)公式。其他还有奥罗万(E.Orowan)方程，应用也较广，它在应力分布和条件等方面的假设与上述稍有不同，用此方程，布兰德－福特(D.B.Bland-H.Ford)建立了用于冷轧的公式，西姆斯（R.B.Sims）建立了用于热轧的公式。

轧制力的理论计算公式均较复杂，又都对实际变化着的许多条件因素作不同的简化，所以公式虽然很多，但应用范围均受一定条件限制，精度也较差。

由于理论公式的上述缺点，实际中常应用一些经验公式，如常用的计算热轧碳钢轧制力的埃克伦德（S.Ekelund）公式：

式中Kf为变形抗力，Kf=K+2ηυ


/(h0h1)；K=(14-0.01t)(1.4+C%+Mn%)；η=0.01(14-0.01t)；f为摩擦系数，f＝1.05～0.0005t；t为轧制温度(℃)；v为轧辊圆周速度；bm为轧件平均宽度；Δh为压下量；R为轧辊半径。

目前轧机上实测轧制力的技术有很大发展，轧机上的测力传感器通称压头，常用的有电阻应变式和压磁式两种，随着轧机自动控制的发展，它已成为现代轧机必备的检测手段（见轧机d性变形）。

参考书目

赵志业主编：《金属塑性变形与轧制理论》，冶金工业出版社，北京，1980。