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1、2002年4月April 2002第2期（總第125期）No. 2 （Suml25）鋼鐵研究Research on Iron & Steel軋轆溫度場(chǎng)熱交換系數(shù)的一種簡(jiǎn)便確定方法周燕肖岡IJ胡秋（湖南省煤礦機(jī)械廠）（屮南大學(xué)）摘耍軋件與軋眾之間的傳熱系數(shù)和冷卻液的對(duì)流換熱系數(shù)是研究軋轆溫度場(chǎng) 的難題Z。本文通過聯(lián)立求解軋轆與軋件的熱平衡方程，提供了一簡(jiǎn)單實(shí)用的計(jì)算 方法。關(guān)鍵詞 工作輕 溫度場(chǎng) 等效換熱系數(shù) 對(duì)流換熱系數(shù) 等效溫度A SIMPLE METHOD TO CALCULATE HEAT COEFHCIENT OFROLL TEMPERATURE FIELDZlioii YanXiao

2、 Gang Hu Qiu(Hunan Coal Mine Machinen Plant)( Central South Uniersitv)Synopsis To detemiiiie convec tive hrat 一 transfer coefficient of liquid coolant and hrattrans- Irr codlicient Ixdween rool and strip is one of the difficult problems for analyzing roll tnn|)frature field.This paper gives a simple

3、 method to calculate the above - mentioned coefficients by means of solviiig the equation of Ilfat balance between roll and strip Keywords work roll temperature field equivalent heat 一 transfer coefficient convective hrat - transfer coefficient exjuivalent hi叫x-raturr372002年4月April 2002第2期（總第125期）No

4、. 2 （Suml25）372002年4月April 2002第2期（總第125期）No. 2 （Suml25）聯(lián)系人：胡 秋，碩上研究生，氏沙（410083）中南人學(xué)機(jī)電【息學(xué)院研究生新公觀320號(hào)W.11刖呂在軋叔溫度場(chǎng)求解中，冷卻液的對(duì)流換熱系 數(shù)和軋制區(qū)內(nèi)軋件和軋銀Z間的換熱系數(shù)是否準(zhǔn) 確是影響軋轆溫度場(chǎng)求解精度的車要因索z ； 由于軋制區(qū)的復(fù)雜性和軋轆與周用壞境熱力學(xué)現(xiàn) 象的復(fù)雜性,這二個(gè)系數(shù)的確定也是軋輾溫度場(chǎng) 研究中的難點(diǎn)之一。因此尋求一種簡(jiǎn)單實(shí)用且盡 量接近軋制實(shí)際情況的軋件接觸熱傳導(dǎo)系數(shù)和冷 卻液對(duì)流換熱系數(shù)的確定方法具冇定的工程實(shí) 踐意義。2基本假設(shè)忽略軋銀軸向傳熱，熱流作

5、平而熱流問題處 理;忽略匸作規(guī)與空氣的對(duì)流換熱、匸作轆與工作 轆軸承的換熱、軋餛與軋件的輻射換熱；作轆所 接受的熱量的10 %計(jì)入工作轆対支承轆的傳導(dǎo)。3軋轆和軋件的熱平衡方程注意到軋轆溫度場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，從整體上和 絕對(duì)坐標(biāo)來看，軋輻從外界吸收熱量不再用來使 門少溫度發(fā)生變化，也就是說軋輪從軋制區(qū)吸收 的熱量與被冷卻液和支承轆帶走的熱相等，由 軋轆熱流平衡有Qin =有o.9L|-J q心c1 cnJ 7,z/r = f /iM,（ Tw - TR）dV （1）Jrcr-c式中人、厲分別為接觸弧長內(nèi)軋件和軋輻的表 面溫度，兒皿,為軋轆的接觸熱傳導(dǎo)系數(shù),rcr_c分 別為軋輕闘周方向軋制區(qū)接觸弧

6、長和冷卻液噴射 與覆蓋弧長，q、q（為軋件塑性變形熱和軋制區(qū)摩 擦熱在軋制區(qū)而上形成的熱流密度，、刃分別軋 件塑性變形熱和摩擦熱對(duì)軋輾的熱分配系數(shù)。對(duì)上式左邊，考慮到熱分配系數(shù)公和刃的難 確定性，就鋁板帶材軋制而言，文獻(xiàn)提供了如 下數(shù)據(jù)：摩擦熱對(duì)軋轆的熱分配系數(shù)刃為0.4 0.68,軋件塑性變形熱對(duì)每個(gè)工作轆的熱分配系 數(shù)為小為0.050.25,由此本文以軋件等效溫度 和等效傳熱系數(shù)九卩來綜合描述軋制過程中 軋轆與軋件的熱傳遞和熱交換，即：372002年4月April 2002第2期（總第125期）No. 2 （Suml25）37Sep =幾+=in +式中 Tin軋件入口溫度。（8） iub

7、（ T$ - Tr）dF + % 卩（ijdV +?v=隔h J T統(tǒng)P -Rinc式中R、a分別為軋轆半徑和軋制角，hp為軋件 等效換熱系數(shù)，rKin分別為軋件在軋制區(qū)等 效溫度和軋轆入口溫度。對(duì)上式右邊有右邊=f Aw（Tw - TK）dr5c（3）=牌Tw - T鄧）式中0為冷卻液接觸角，九、為冷卻液平均對(duì)流換 熱系數(shù)，為待求最，卩曾幾分別為冷卻區(qū)內(nèi)軋轆 表面平均溫度和冷卻液溫度。同樣可列出軋件的熱流平衡方程為：（?1 = （?2 + 2J 心（：p-尬）（4）c其屮為軋件與軋銀熱交換前具有的熱暈，根據(jù) 本章假設(shè)有二cpu.HT右邊二項(xiàng)分別為仇件 出口具有的熱ft和傳給軋轆熱量，0 =

8、cpj!。C、分別為軋件的比容熱和密度，“、為軋件入口速度與厚度,心 軋件出口處溫度。聯(lián)立軋棍與軋件熱平衡方程式（1 ）.（4）,可解 出軋制區(qū)軋件等效換熱系數(shù)g和冷卻液對(duì)流換 熱系數(shù)幾為厲=1.8&（卩紗一 rKin）1Tp - T“）“、H“ = 7 RB5-TQ4軋件等效溫度丁紗的確定從上面假設(shè)可以看出，軋件等效溫度并不是 軋件的實(shí)際溫度，它包括軋件塑性變形熱和軋制 區(qū)摩擦熱引起的溫升。也就是說軋件的等效溫度 實(shí)際上是軋轆在絕熱條件卜由塑性變形熱和摩擦 熱作用的溫度。軋制區(qū)軋件由塑性變形熱和靡擦熱引起的溫 升為：AT = -ln（ H/h ） +，尹x （7）pc4 l ikpcJ式中P

9、o考慮w、d、T影響的平均單位壓力Po = 必5.2（小分別為軋件出入口厚度;/為摩 擦系數(shù)；Pr單位寬軋制壓力汕軋制速度；k為熱 傳導(dǎo)系數(shù)；/為軋制弧長p、c分別為軋件的密度 和比熱疋為變形程度， = CH - h ）/H o于是軋件等效溫度為這樣根據(jù)（8）式就可求得軋件的等效溫度，再 以軋件出口溫度7軋轆冷卻區(qū)平均溫度厲卩、 冷卻液溫度7V、軋件入口厚度及速度“等現(xiàn)場(chǎng) 實(shí)測(cè)工藝參數(shù)和軋件的比容熱c和密度p等物性 常數(shù)代入（5）（6）兩式即可求出軋制區(qū)軋制等效 換熱系數(shù)I和冷卻液對(duì)流換熱系數(shù)h. o這樣就可用軋件等效溫度卩紗和等效傳熱系 數(shù)心來綜合描述軋制過程中軋轆與軋件的熱傳 遞和熱交換，

10、軋制區(qū)邊界條件可按第三類邊界條 件處理即- k 曹=Aep（ Tr -:卩）這樣就可避開軋件塑性變形熱和摩擦熱對(duì)軋線的 熱分配系數(shù)難確定問題。由于上二個(gè)值的求解公式是建立在一系列假 設(shè)的皋礎(chǔ)上，由于軋制過程的復(fù)雜性和隨機(jī)性，其 結(jié)果不一定非常精確。在實(shí)際操作中，可采用試 算的方法對(duì)上兩式作修正來確定最住的軋件等效 熱傳導(dǎo)系數(shù)和冷卻液對(duì)流換熱系數(shù)。5結(jié)語在介理假設(shè)的基礎(chǔ)上，聯(lián)立求解軋棍和軋件 的熱平衡方程，以冷卻液對(duì)流換熱系數(shù)和軋件等 效換熱系數(shù)為求知量，以具體工況下軋制工藝參 數(shù)、軋轆和軋件溫度為已知量，導(dǎo)岀了軋件等效換 熱和系數(shù)的計(jì)算公式。這樣采用半試驗(yàn)的方法, 通過簡(jiǎn)單的測(cè)溫手段，建立了一

11、種簡(jiǎn)單實(shí)用且比 較接近軋制實(shí)際情況的軋轆溫度場(chǎng)換熱系數(shù)的確 定方法，具有一定的工程實(shí)踐意義。在綜合考慮軋件塑性變形和摩擦熱皋礎(chǔ)上導(dǎo) 出軋件等效溫度計(jì)算公式，這樣就可以軋件等效 溫度：p和等效傳熱系數(shù)/jp來綜介描述軋制過 程中軋輻打軋件的熱傳遞和熱交換，避開了軋制 區(qū)熱流邊界中塑性變形和摩擦熱對(duì)軋轆熱分配系 數(shù)難確定問題，同時(shí)使軋棍溫度場(chǎng)邊界條件按統(tǒng) 一的格式處理，便J：邊界條件的離散和程序的編 制。 （收稿日期：2001 -09- 27）38版）2008（6）軋輻溫度場(chǎng)熱交換系數(shù)的一種簡(jiǎn)便確定方法版）2008（6）作者: 作者單位: 刊名:周燕，肖剛，胡秋周燕(湖南省煤礦機(jī)械廠)，丹剛,胡秋

12、(中南人學(xué)) 鋼鐵研究|0HC|英文刊名 年，卷(期)； 彼引用次數(shù)：RESEARCH ON IRON AND STEEL2002. 30(2)2次1期刊論文史靜孔樣偉王國棟.劉相華I作眾橫移對(duì)作綿溫度場(chǎng)及熱凸度的影響-軋鋼2002,19(4)采用“限菇麗萬汎iimqWL機(jī)在匸作報(bào)橫移方式下的I作輾溫度場(chǎng)及H比I度，并y傳統(tǒng)軋制方代卜的結(jié)頁師r對(duì)比和分析，為研究工作m 棧移方式卞的帯射板形捉供了參占和依據(jù)2. 期刊論文杜風(fēng)山.于輝.郭振F. DU Fengsharx YU Hui. Guo Zheryu板帶熱軋匸作輪溫度場(chǎng)的研究型性1】程學(xué)報(bào)2005,12(2)根據(jù)熱乳1*崔的熱力學(xué)方卅及邊界

13、條件采用冇限羌分法建龍了工件軟溫及場(chǎng)的數(shù)學(xué)枳住.模擬板苗熱孔I：作軟的淋度場(chǎng)，并進(jìn)行了實(shí)聯(lián)繪訐.布 此從礎(chǔ)I:對(duì)高剛曳寬板孔機(jī)TfHK的的行為進(jìn)行了分析為研究工件報(bào)的熱變形捉供了依期.3. 學(xué)位論文農(nóng)邪包鋼CSP廠熱連軋機(jī)工作規(guī)溫度場(chǎng)及熱磨輪空的研究2007i.fHU的熱冠顧為板懇理論的更菱內(nèi)容Z IMJCIW!因索繁多,邊界條件必 H.足板形硏究和控IMMt里的I弱壞懊 囲此對(duì)HWJF研冗A 仃承婪的刊論和實(shí)味息義.仇報(bào)的熱變形理論包括軋報(bào)溫度場(chǎng)的求解以及由此而進(jìn)-步求解軋軟的熱變彤但由于軋報(bào)的溫度場(chǎng) 1*W態(tài)?？偲模壕S 問豈，加ZM：邊長條件的女雜篡變，便須孔程站度場(chǎng)及K熱凸度的求解以及

14、對(duì)K在線枳住的研究成為一個(gè)長期不能解決的堺點(diǎn)所以軋崔熱變形珅論一Fl是 板形刈論中的薄西環(huán)節(jié).為此作后在包鋼CSP熱軋廠對(duì)T作fliiflfrTXtt的研尤系統(tǒng)研XTT.作輕拔輪型動(dòng)態(tài)形誠機(jī)珅，左立了計(jì)燈孔郭激麼場(chǎng)和敗凸 度的0jJX枳!確迄了軋郭溫度場(chǎng)仿真所需的傳熱學(xué)方出及邊界條件 II色呻560m出小I機(jī)上，匝點(diǎn)御；H 1.作輪溫度場(chǎng)Q的仿ftitn達(dá)劉熱半衡鞋I出報(bào)內(nèi)部lUft場(chǎng)分布規(guī)地下機(jī)空冷溫度場(chǎng)的變化坦勢(shì)及熱凸度變化的歷史曲線零.為IX實(shí)地反映實(shí)床熱唐削41軟形狀對(duì)孔軟卜機(jī)空冷坊的熱凸度進(jìn)fM限兀仿幾給出CL崔熱凸度變形規(guī)他井將 熱變形與理想輪住進(jìn)行了於加，求出JB終熱磨崔住曲線.

15、4. 期刊論文 尚建紅.資傳in. F敏黃建平 GAO Jian-hong. HUANG Chuan-qing. WANG Min. HUANG Jian-ping 玨于ANSYS的熱軋丁作輒溫度場(chǎng)的冇限元分析-m.T.程學(xué)報(bào)2009,16(3)礙兒欣flAHSYSUH了熱軋1出輾的 樂濫度場(chǎng)仆RbC根啊通過將模擬結(jié)果勺現(xiàn)場(chǎng)卜機(jī)品I fK?面汕K燈數(shù)粥的比較.驗(yàn)證了枳型的訓(xùn)矗性.在就基確上研究了匸作輾表展沮度及中心沮度的變化過L枳擬結(jié)呆農(nóng)明軋輟慶轉(zhuǎn)一周的過程中軟曲i的 彊崗溫及對(duì)達(dá)525T?：禪塊帯鋼軋制過出中軸麗的/高溫厘件軋軟険轉(zhuǎn)68尚Z后不辯用加1；空個(gè)代制過程中軋牲中心溫血從木保持I:

16、升趨勢(shì)通過修止現(xiàn) 場(chǎng)熱凸険補(bǔ)償棋住夠數(shù).提高了帶鋼板形質(zhì)it礫低了產(chǎn)品的対鎖率.5. 會(huì)議論文張鵝雁.何安瑞.楊苓王任忠寬帶鋼熱連軋機(jī)丁作輪溫度場(chǎng)和熱凸度的研究2007d： I、&限殳I什陽“而麗熱傳導(dǎo)和熱輛射的條件卜：采用 坨仰也分”建“j 1“馳熱軟形在找計(jì)切松啊1利用atffiii wr熱軋過世中和卜肌厲任盤時(shí)刻I作軟溫度場(chǎng)及JWMU形。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果衣明此鐵型計(jì)幼漣發(fā)快.祐度島，能滿處板形莊線過程控SW的需蚊6. 學(xué)位論文輦?cè)鸺t板帯軋制屮匸作輪熱變形的右限元模擬2009I程的熱豌fi為板彤州論的匝咗內(nèi)簾Z 因K戲嗎因余幣E:邊界條件復(fù)雜 一自是板形研究和擰制較域世的渺場(chǎng)環(huán)節(jié).因此對(duì)其展開

17、研究 只冇雨耍的丹論和實(shí)際點(diǎn)義.本文系統(tǒng)研允了 I.作馳熱牡形動(dòng)態(tài)形成機(jī)理.鎧芷了計(jì)W Efl WiM/4場(chǎng)和熱凸度的仿真快住。確定了 IM牝溫度場(chǎng)1/jJX所語的傳熱學(xué)方程及邊界條 件.詳*分析 門杵灰址渝輸入輸小關(guān)累從特証討論r#kr的簡(jiǎn)化OMp總山rt水冷卻.軋制升淤按累敷Mjiint公式.咐人住仃眼兀秋件AHSYS対包鋼高強(qiáng)度軋機(jī)的i.fi：輟熱罠形迦J j仿真計(jì)算.紂岀r達(dá)到熱f ftW匸作報(bào)內(nèi)部itt度場(chǎng)分布規(guī)憚.即1】作輾在內(nèi) 的溫度變化情況.溫度傳遞規(guī)律及笹體趨勢(shì)：然百將熱單尤轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)甲元進(jìn)行動(dòng)力學(xué)的瞬態(tài)分析.再將熱分析的結(jié)果瀆入到結(jié)構(gòu)分析中來.得到I 杵郭的內(nèi)應(yīng)力川斯尼否介

18、適從而術(shù)到丁竹輪的變形侑況僅終得形曲線“JA后.利用rhermtCAMP30n外熱ft儀測(cè)It了匸作報(bào)在某時(shí)刻某點(diǎn)的泯度場(chǎng)打理論計(jì)算比較.笛本相符.利用紅外熱像儀的分析功能待到TT 作輾的濕度曲線從而得到確形曲線.2終驗(yàn)證了良論分析的1E確性和所取換熱系數(shù)的介理性.7. 期HJ論文樸風(fēng)山.郭振宇.朱光明姜道次町逆軋機(jī)匸作總溫度場(chǎng)及熱轆型的研究-冶金設(shè)備2004, (2)倒述r多道次對(duì)逆軋制的I件軟混程場(chǎng)和熱報(bào)空動(dòng)態(tài)形成過艸的軸對(duì)稱數(shù)學(xué)?？龑?duì)通用仃陽兀軟fWARC進(jìn)行次開發(fā),通過調(diào)用用戶ew- bl和flux對(duì)70m強(qiáng)力高剛度軋機(jī)的工作報(bào)冊(cè)度場(chǎng)和熱理型進(jìn)行了仿氏預(yù)報(bào).8期刊論文 張杰.張絢麗.料

19、建國.魏鋼城.何安瑞.Zhang Jie. Zhang Xuanli. Cao Jianguo. Vei Gangcheng. HeAnrui基于遺傳算法的工作總溫度場(chǎng)參數(shù)優(yōu)化模型-冶金設(shè)備2003, (4)舒刀熱連軋肌Lfi輕熱化形il斤中鮎度場(chǎng)枳乜的熱交換尊&數(shù)&以地定的問豈,建賣了叢J iStRttiA的券救優(yōu)化KinJ以斛決女雜條件卞的熱勢(shì)啟 的求解樹題利用優(yōu)化參數(shù)計(jì)鄭的乳縊溫度場(chǎng)打?qū)嵙譁y(cè)秋結(jié)果一致.9. 期刊論文李俊洪.連家創(chuàng)岳曉冊(cè)熱帶鋼連軋機(jī)【作轆溫度場(chǎng)和熱凸度預(yù)報(bào)模型-鋼鐵研究學(xué)報(bào)2003,15(6)采用種只仃較高件及的樣條仃禺條汰對(duì)孔制過軒中什輕的締廈場(chǎng)和熱凸及進(jìn)行汁燈和便報(bào)結(jié)

20、果訐嘰該麗麗n麗麗百現(xiàn)場(chǎng)實(shí)利值吻介較好 耳以較禍確地計(jì)養(yǎng)和預(yù)報(bào)熱帝鋼連孔機(jī)工作報(bào)的熱凸度.10. 期HJ論文高耀東.董瑞紅熱連軋工作輪熱餛型的研究機(jī)減工程與門動(dòng)化2009,住號(hào)氓水;沢 它冷以及CW匚孔麗頑口7而麗麗而T777T幣人疋7而菽而融疋忑二維怏包丿卜利川及怏空對(duì)典汩反場(chǎng)廣生的熱變 形及曲力場(chǎng)產(chǎn)生的彈性變形進(jìn)行績(jī)擬然垢進(jìn)行秤加須到了 I作輾的變形怙況.引證文獻(xiàn)(2條)1王中學(xué)張思勛袁舉以比康水林醴鋼軋覩水冷過丘模擬仿真分析期刊論文武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(門然科學(xué)2巾!繼鉞任學(xué)半熱軋帯鋼軋機(jī)I.作輪熱應(yīng)力的仃限兀分析期刊論文包頭鋼伏寧院學(xué)報(bào)2006本文鏈接：http:/cL wanfangdata co. cn/Periodical_gtyj200202011. aspx授權(quán)使用：鄭州人7-（zzdx） 授權(quán)號(hào)：He795c6-0221-4cc2-8888-9eld00a863a5下載時(shí)間：2010年10月28口