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(guò)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 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 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. 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(chē)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，熱流作平而熱流問(wèn)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(lái)看，軋輻從外界吸收熱量不再用來(lái)使 門(mén)少溫度發(fā)生變化，也就是說(shuō)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(zhǎng)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),rc>r_c分 別為軋輕闘周方向軋制區(qū)接觸弧長(zhǎng)和冷卻液噴射 與覆蓋弧長(zhǎng)，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(lái)綜合描述軋制過(guò)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（ T$ - Tr）dF + % 卩（ijdV +?v=隔h J T統(tǒng)P -Rin"c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 = 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(shuō)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Po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(zhǎng)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(lái)綜合描述軋制過(guò)程中軋轆與軋件的熱傳 遞和熱交換，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(kāi)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(wèn)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(guò)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(lái)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(yǔ)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(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)溫手段，建立了一種簡(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(lái)綜介描述軋制過(guò) 程中軋輻打軋件的熱傳遞和熱交換，避開(kāi)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(wèn)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(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(guó)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(wàn)汎iimq«WL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(yè)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(wèn)豈，加ZM：邊長(zhǎng)條件的女雜篡變，便須孔程站度場(chǎng)及K熱凸度的求解以及對(duì)K在線枳住的研究成為一個(gè)長(zhǎng)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(chéng)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.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(lè)濫度場(chǎng)仆RbC根啊通過(guò)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(guò)«L枳擬結(jié)呆農(nóng)明軋輟慶轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中軟曲i的 彊崗溫及對(duì)達(dá)525T?：禪塊帯鋼軋制過(guò)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(guò)程中軋牲中心溫血從木保持I:升趨勢(shì)通過(guò)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(yáng)“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(guò)世中和卜肌厲任盤(pán)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(guò)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(kāi)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(yǔ)的傳熱學(xué)方程及邊界條 件.詳*«分析 門(mén)杵灰址渝輸入輸小關(guān)累從特証討論r#k«««r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(lái).得到I 杵郭的內(nèi)應(yīng)力川斯尼否介適從而術(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(guò)艸的軸對(duì)稱數(shù)學(xué)?？龑?duì)通用仃陽(yáng)兀軟fWARC進(jìn)行次開(kāi)發(fā),通過(guò)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.料建國(guó).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(wèn)豈,建賣(mài)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(shù)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(guò)軒中什輕的締廈場(chǎng)和熱凸及進(jìn)行汁燈和便報(bào)結(jié)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(mén)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(guò)丘模擬仿真分析期刊論文武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(門(mén)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