铝箔轧机中生成热分配的实验及分析

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.06.020 第25卷第6期 北京科技大学学报 Vol.25 No.6 2003年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2003 铝箔轧机中生成热分配的实验及分析 尹凤福12)李谋渭》 张少军”李东明) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)山东理工大学轻工学院，淄博255012 摘要系统分析了铝箔轧机轧制过程中热量转移及热量平衡的过程，提出了一种热量转 移的观点.实际测量了三种不同喷嘴开放状态下分段冷却的轧件表面温度，采用理论分析与 实验相结合的方法，求出了对应工况下轧件和工作辊所吸收热量的热功率，得到了生成热在 轧件与轧辊间的分配系数，轧件分配系数大致为0.110.33，轧辊分配系数为0.67~0.89.随冷却 能力的增强，轧辊分配系数增大，轧件分配系数减少 关键词分段冷却；热量转移；轧辊；温度 分类号 TG335:TK124 板形和板厚是衡量带材产品质量的两个主 工作辊温度场的计算中，轴承处的边界条件是作 要指标，板厚自动控制技术已基本成熟，而对于 绝热处理的，这里，也忽略轴承处的摩擦热.因 板形自动控制技术，由于外界影响因素复杂且检 此，下文提到的生成热主要指前两项，即变形热 测和控制技术不尽完善，成了当前的一个技术难 和轧件与工作辊之间的摩擦热. 题.板形自动控制的主要手段包括倾辊、弯辊、轧 假设在轧制过程中，没有冷却液喷射到工作 辊横移和局部分段冷却控制，其中最复杂的是局 辊表面，那么随着轧制过程的进行，工作辊和轧 部分段冷却控制，这是因为局部冷却控制系统具 件的温度都将不断升高，这是一个动态升温的过 有非线性、滞后性、强耦合等特点，很难建立精确 程，但最终会达到一个平衡状态，在此平衡状态 的热量生成及分配的数学模型，也就无法获得精 下，流入的热量包括轧制过程中产生的变形热和 确的分段冷却控制模型.因此，有必要对板带轧 轧件与工作辊之间的摩擦热，而流出的热量 机中热量的生成及分配进行实验研究，以便为建 有：①由于升温后的轧件不停地流出而带走的热 立一个可以应用于实际控制过程的分段冷却控 量（轧件吸收的热量）：②生成热传导给工作辊、 制模型奠定基础.鉴于此，笔者对铝带箔轧机 支撑辊、机架等而流出的热量（传导出的热 中的分段冷却作了实际的测试分析 量)：③工作辊和轧件与周围的空气发生对流而 带走的热量（空气对流换热）：④工作辊和轧件热 1轧制过程热量转移的系统分析 辐射而带走的热量（辐射换热）.根据流入的热量 当轧机由非轧制状态变为轧制状态时，电机 与流出的热量相等原则，轧制过程中总的生成热 驱动工作辊旋转并开始轧制带材，轧制过程中生 (N)就是由以上四部分组成的.这个假设的平衡 成的热量源于电机的功率，大致消耗在三个方 状态只是为了分析问题的需要，并不是所希望 面：①使轧制的带材产生弹塑性变形而产生的变 的，因为温度过高，在工作辊和轧件之间会发生 形热：②轧制过程中的轧件与工作辊之间的摩擦 严重的粘着磨损（胶合），这是一个非正常的工作 热：③支撑工作辊轴承处的摩擦生热，这三部分 状态 构成了总的生成热（由于本文讨论的是冷轧机， 假设在上面的动态升温过程中，冷却液不断 故可不考虑轧件入口时带入的热量)，在大多数 地喷射到工作辊表面，这时，变形热和摩擦热仍 在不断地流入，而流出的热量除了上面四部分 收稿日期2002-03-27 尹风福男，33岁，博士 外，还要再加上冷却液与工作辊和轧件对流换热

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 铝箔轧机 中生成热分配 的实验及分析 尹 凤福 ’， 李谋 渭 ” 张 少 军 ” 李 东明 ” 北 京科技大 学机械 工 程 学 院 ， 北 京 山 东 理工 大学轻工 学 院 ， 淄 博 摘 要 系 统 分 析 了铝 箔 轧机 轧制 过程 中热 量 转移 及 热 量平 衡 的过 程 ， 提 出 了一 种热 量 转 移 的观 点 实 际 测 量 了 三 种 不 同喷嘴 开 放 状态 下 分段 冷 却 的轧件表 面温 度 ， 采用 理 论 分 析 与 实 验相 结合 的方 法 ， 求 出 了对 应 工 况 下 轧 件 和 工 作 辊 所 吸收 热量 的热 功 率 ， 得 到 了 生成 热 在 轧 件与 轧辊 间 的分 配 系数 ， 轧 件 分 配 系 数大 致 为 一 ， 轧辊 分 配 系数 为 一 随 冷却 能力 的增 强 ， 轧 辊 分 配 系数增 大 ， 轧件 分 配 系数 减 少 关键词 分 段冷却 热 量转移 轧辊 温度 分 类号 板 形 和 板 厚 是 衡 量 带 材 产 品质 量 的 两 个 主 要 指 标 ， 板 厚 自动 控 制 技 术 己 基 本 成 熟 ， 而 对 于 板 形 自动 控 制 技 术 ， 由于外 界 影 响 因 素 复 杂 且 检 测 和 控制 技 术不 尽 完善 ， 成 了 当前 的一 个 技 术难 题 板 形 自动 控 制 的主 要 手 段 包 括 倾 辊 、 弯 辊 、 轧 辊 横 移 和 局 部 分 段 冷 却 控 制 ， 其 中最 复 杂 的是 局 部 分 段 冷 却 控 制 ， 这 是 因 为局 部冷 却 控 制 系 统 具 有 非 线 性 、 滞 后 性 、 强 祸 合 等特 点 ， 很 难 建 立 精 确 的热 量 生 成 及 分 配 的数 学模 型 ， 也 就无 法 获 得 精 确 的分 段 冷 却 控 制模 型 因 此 ， 有 必 要 对 板 带 轧 机 中热量 的生成 及 分 配进 行 实验研 究 ， 以便 为建 立 一 个 可 以 应 用 于 实 际 控 制 过 程 的分 段 冷 却 控 制 模 型 奠 定 基 础 ‘卜 鉴 于 此 ， 笔 者对 铝 带 箔 轧机 中的 分 段 冷 却 作 了 实 际 的测 试 分 析 轧 制 过 程 热 量 转 移 的 系 统 分 析 当轧 机 由非 轧制 状 态 变 为轧 制 状 态 时 ， 电机 驱 动 工 作 辊 旋 转 并 开 始 轧 制 带材 ， 轧制 过程 中生 成 的热 量 源 于 电机 的功 率 ， 大 致 消耗 在 三 个 方 面 ① 使 轧 制 的带材产 生 弹 塑 性变 形 而产 生 的变 形 热 ② 轧制过 程 中 的轧件 与 工 作 辊之 间 的摩擦 热 ③ 支 撑 工 作辊 轴 承 处 的摩 擦 生 热 这 三 部 分 构 成 了 总 的生 成 热 由于 本 文 讨 论 的 是 冷 轧 机 ， 故 可 不 考 虑 轧件 入 口 时 带 入 的热 量 在 大 多数 收稿 日期 一 一 尹 凤 福 男 ， 岁 ， 博士 工 作 辊温度 场 的计 算 中 ， 轴 承 处 的边 界条 件 是 作 绝 热 处 理 的 ‘， ， 这 里 ， 也 忽 略轴 承 处 的摩擦 热 因 此 ， 下 文 提 到 的 生 成 热 主 要 指 前 两 项 ， 即变 形 热 和 轧 件 与 工 作辊 之 间 的摩 擦 热 假 设在 轧制 过程 中 ， 没 有冷 却 液 喷射 到 工 作 辊 表 面 ， 那 么 随着 轧 制 过 程 的进 行 ， 工 作 辊 和 轧 件 的温度 都 将 不 断升 高 ， 这 是 一 个 动 态 升温 的过 程 ， 但 最 终 会 达 到 一 个 平 衡 状 态 在 此 平 衡 状 态 下 ， 流 入 的热 量 包 括 轧 制过 程 中产 生 的变 形 热和 轧 件 与 工 作 辊 之 间 的 摩 擦 热 ， 而 流 出 的 热 量 有 ① 由于 升温 后 的轧 件 不 停 地流 出而 带走 的热 量 轧 件 吸 收 的热 量 ② 生成 热 传 导 给 工 作 辊 、 支 撑 辊 、 机 架 等 而 流 出 的 热 量 传 导 出 的 热 量 ③ 工 作 辊 和 轧 件 与 周 围 的 空 气 发 生 对 流 而 带走 的热 量 空 气对 流 换热 ④工 作辊 和 轧件 热 辐 射 而 带 走 的热 量 辐 射 换 热 根 据 流 入 的热量 与 流 出 的热 量相 等 原 则 ， 轧制 过 程 中总 的生成 热 就 是 由 以上 四部 分 组 成 的 这 个 假 设 的平 衡 状 态 只 是 为 了分 析 问题 的 需要 ， 并 不 是 所 希望 的 ， 因 为 温 度 过 高 ， 在 工 作 辊 和 轧 件 之 间会 发 生 严 重 的粘着 磨 损 胶 合 ， 这 是 一个 非 正 常 的工 作 状 态 假 设在 上 面 的动 态 升 温 过 程 中 ， 冷 却 液 不 断 地 喷 射 到 工 作 辊 表 面 ， 这 时 ， 变 形 热 和 摩 擦 热 仍 在 不 断 地 流 入 ， 而 流 出 的热 量 除 了上 面 四部 分 外 ， 还 要 再加 上 冷 却 液 与 工 作 辊 和 轧件 对 流 换 热 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．06．020

Vol.25 No.6 尹凤福等：铝箔轧机中生成热分配的实验及分析 ·569· 而带走的热量（冷却液对流换热），随着轧制过程 表1喷嘴开放状态表 的进行，工作辊和轧件的温度也不断上升，冷却 Table 1 Status of the nuzzles 液带走的热量也越来越多，最终也达到一个平衡 喷 A B 状态.此平衡状态下的温度比没有喷射冷却液状 嘴IⅡIIⅡⅢIⅡII 态下的温度要低，主要原因在于轧制过程中产生 1 2 热量的大部分被冷却液带走了，同样，根据流入 3 餐 的热量与流出的热量相等原则，总的生成热(N) 4 除了上面的①、②、③和④外，还包括：⑤冷却液 5 带走的热量 6 在这个热量转移并最后达到平衡的过程中， 可以认为轧制过程中的生成热首先通过热传导 方式传给工作辊和轧件，然后工作辊和轧件再与 9 冷却液对流换热，生成热和冷却液之间是通过中 10 11* 间体（工作辊和轧件）间接传递热量的.在流出的 12 热量中，通常可以忽略空气对流换热和热辐射带 白 走的热量，因为这两部分热量占的比例较小，如 14 前所述，以热传导方式传给工作辊和轧件的热量 15 又是以对流换热的形式传给了冷却液，所以，总 16* 的生成热(N)就可以近似认为是由轧件吸收的 17 热量和冷却液带走的热量这两部分组成的，由 西 19* 此，只要测量出轧件的进出口速度和温度、冷却 20* 液的流入和流出温度，再加上其他条件，就可以 21 计算出这两部分热量 22 23 2测试方案及测试结果 注：◆表示对应位置的喷嘴处于开放状态 实验是在某轻合金厂的1350铝箔轧机上进 控板形作用：C排喷嘴起轧制润滑和冷却双重作 行的，该轧机喷嘴布置及开放状态如图1及表1 用，为基本冷却喷嘴，实验中也始终处于开放状 所示.图中A排喷嘴用作支撑辊的冷却和润滑， 态：D排喷嘴起强化冷却调控板形作用s刀.实验 对板形有一定的影响，但非常小，故忽略其影响， 中，冷却液喷嘴的开放分I,Ⅱ，Ⅲ三种状态，每种 在实验中始终处于开放状态：B排喷嘴起冷却调 状态轧2卷铝，实验中用的轧材为3A21(对应的 老牌号为LF21).测试记录和轧件表面温度值 为稳定的轧制状态下的测量值，轧件上温度测点 分布及与喷嘴位置对应关系如图2所示.出口轧 件表面温度测量采用远红外遥感测温仪，测试是 在轧机运行状态下进行的，测试结果见表2 B 4L 25 。测点位置 3 4 喷嘴位置 +++++++++++++++++++ 图2轧件横断面温度测点分布及与喷嘴位置对应关系 图1轧辊和喷嘴的位置图 Fig.2 Position where the temperature was measured and Fig.1 Position of the nuzzles and rolls the corresponding position of nuzzles

、勺 尹 凤 福 等 铝 箔 轧 机 中生 成 热 分 配 的实 验及 分析 而 带走 的热 量 冷 却液对 流换 热 ， 随着 轧制 过程 的进 行 ， 工 作 辊 和 轧件 的温 度 也 不 断上 升 ， 冷 却 液带走 的热 量 也越 来 越 多 ， 最 终 也 达 到 一 个 平衡 状 态 此 平衡 状态 下 的温 度 比 没 有 喷射冷 却 液 状 态 下 的温度 要 低 ， 主 要 原 因在 于 轧制 过程 中产 生 热 量 的大 部 分被 冷 却 液 带走 了 同样 ， 根 据 流 入 的热量 与流 出的热 量 相 等 原 则 ， 总 的生成 热 除 了上 面 的① 、 ② 、 ③ 和 ④ 外 ， 还 包 括 ⑤ 冷 却 液 带 走 的热 量 在 这个 热 量 转 移 并 最 后 达 到平 衡 的过 程 中 ， 可 以认 为 轧 制 过 程 中 的生 成 热 首 先 通 过 热 传 导 方 式传给 工 作辊和 轧件 ， 然后 工 作辊和 轧件 再 与 冷 却液对 流 换热 ， 生成 热 和 冷 却液之 间是通 过 中 间体 工 作辊 和 轧件 间接传递 热 量 的 在流 出的 热 量 中 ， 通 常可 以忽 略 空气 对 流 换 热和 热 辐 射 带 走 的热 量 ， 因为这 两 部 分 热量 占的 比例 较 小 如 前 所述 ， 以热传 导方 式传 给 工 作 辊 和 轧件 的热 量 又 是 以对 流 换 热 的形 式 传 给 了冷 却 液 ， 所 以 ， 总 的生成 热 就 可 以近 似 认 为是 由轧件 吸 收 的 热 量 和 冷 却 液 带走 的热 量 这 两 部 分 组 成 的 由 此 ， 只 要 测 量 出轧件 的进 出 口 速 度和 温 度 、 冷 却 液 的流 入 和 流 出温 度 ， 再 加 上 其他 条 件 ， 就 可 以 计 算 出这 两 部 分 热 量 表 喷嘴 开 放 状 态 表 知 喷嘴 巧 测 试 方 案及 测 试 结 果 实验 是在 某 轻 合 金 厂 的 铝 箔轧机 上 进 行 的 ， 该 轧机 喷 嘴布 置 及 开 放 状 态 如 图 及 表 所 示 图 中 排 喷 嘴 用 作 支 撑 辊 的冷 却 和 润 滑 ， 对板 形 有 一 定 的影 响 ， 但 非 常 小 ， 故忽 略 其影 响 ， 在 实验 中始 终 处 于 开 放 状 态 排 喷 嘴 起 冷 却 调 注 表 示 对 应位 置 的喷嘴处 于 开放状态 又 口 一 厂 控 板 形 作用 排 喷 嘴起 轧 制润 滑 和 冷 却双 重 作 用 ， 为基 本 冷 却 喷 嘴 ， 实验 中也 始 终 处 于 开 放 状 态 排 喷 嘴起 强化 冷 却 调 控 板 形 作 用 ‘， 实验 中 ， 冷 却 液 喷嘴 的开放 分 ， ， 三 种 状 态 ， 每种 状 态 轧 卷 铝 ， 实验 中用 的轧 材 为 对 应 的 老 牌 号 为 ‘盯 测 试 记 录 和 轧件 表 面温 度值 为稳 定 的轧制状 态 下 的测 量 值 ， 轧 件上温度 测 点 分布 及 与 喷 嘴位 置 对 应 关 系 如 图 所 示 出 口 轧 件 表 面温度 测量 采用 远 红 外 遥 感 测温 仪 ， 测试 是 在 轧机 运 行 状 态 下进 行 的 ， 测 试 结 果 见 表 】 测 点位置 喷嘴位置 图 车 辊 和 喷嘴的位 图 功 图 轧件横 断面 温 度测 点分 布及 与喷嘴位 对应 关系

·570· 北京科技大学学报 2003年第6期 表2轧件表面温度测试结果 Table 2 Results of measured temperature on the surface of milled strip 喷嘴开 轧件表面（出口）各测点温度T/℃ 卷号 Vo/(m.s-)V/(m.s")P./MN 放状态 1 2 3 4 5 5.743 6.120 1290 85 86 87 86 86 2 5.040 5.348 1300 82 中 83 83 9 ? 5.858 6.252 1280 69 70 70 69 5.038 5.340 1280 65 66 67 66 65 白 5.988 6.400 1300 62 61 71 71 2 5.053 5.354 1290 61 62 69 62 61 注：表示轧件的入口速度，少表示轧件的出口速度，P表示轧制力，其他对应的实验条件是轧制材料3A21,宽度 B=1010mm,材料的入口厚度H,=0.085mm,出口厚度H,=0.045mm,冷却液初始温度38℃，流回后的温度42℃. 3分析与讨论 的情况下，由能量守恒原理可知，冷却液对流换 热所带走的热量就是传给工作辊的热功率（用N。 3.1传给轧件的热功率 表示，当然W。中也有一部分是冷却液从轧件中吸 为了分析轧件表面温度与轧件吸收热量的 收的，也就是生成热传导给轧件，轧件再与冷却 关系，根据实际情况，需对模型进行两点简化：① 液对流换热，但鉴于本文所涉及的是冷轧以及所 对于I,Ⅱ喷射状态，认为轧件在横向上温度分 讨论问题的复杂性，把冷却液与轧件之间对流换 布是均分的，以平均值代替，由测试数据可以看 热的这一部分热量区分出去几乎是不可能的). 出，这样的假设是合理的：对于Ⅲ喷射状态，认为 这样简化之后，传给工作辊的热功率这部分热量 在不同喷射区温度沿横向分布是均匀的，这将在 可用下式计算，计算结果见表3. 喷射状态交接处引起一定的误差.②认为轧件在 N。=np.'q△Tc. (2) 厚度方向上没有温度梯度，即将轧件视为“薄壁 式中，N为冷却液传递部分热量的功率，W:n为 体”（根据实际情况的计算结果也表明，轧件符合 开放喷嘴的个数：p.为冷却液密度，p。=800kgm3: 薄壁体的条件，可完全把轧件看作是薄壁体®). 9为单个喷嘴中冷却液的流量；△T为流入冷却液 根据假设条件，可知轧件出口温度（即轧件出口 和流出冷却液的温度差，℃；C,为冷却液比热容，c 表面温度)与轧件所吸收热量的功率之间的关系 =2200J/kgK). 是： Ns=BHV,pc(T-T。) (1) 表3实测工况下的的分配系数 式中，Ns为轧件吸收热量的功率，W;B为仅对喷 Table 3 Partition coefficients of working status 嘴开放状态，分为中央喷嘴区和两边喷嘴 喷嘴 N./W 卷号 N/W 区，I,Ⅱ状态时为B:T为出口轧件表面温度，℃， 状态 中央边部 0 1509510775 0.1370.863 取测试值的平均值：T为入口轧件表面温度，℃， 99968 239688575 0.1110.889 取测量时的室温；p为铝箔密度，p=2700kgm:c 1 29508 0.3320.668 为铝比热容，c=893J/kgK). 59136 w 23911 0.2880.712 对于喷嘴开放状态Ⅲ，可分为两个区进行计 1 18772 0.1740.826 88704 算，即中央喷嘴区（宽度B,=0253m),两边喷嘴 2 13927 0.1360.864 区（宽度总合为B,=0.757m).计算过程中，轧件 表面温度，取相应点的平均值.针对表2测试结 3.3生成热在轧件及工作辊间的分配系数 果的计算结果见表3. 生成热在轧件和工作辊间的分配受很多因 32传给工作辊的热功率 素影响，如轧件的热物理特性和接触表面状态、 轧制过程中的生成热在首先传导给轧件和 工作辊的热物理特性和接触表面状态、轧件和工 工作辊后，绝大部分又以间接的对流方式传给冷 作辊的表面温度、轧制力参数、轧制冷却条件等， 却液.如前所述，在认为生成热和冷却液之间无 都对之产生一定影响.综合以上分析计算的结 直接热量传递以及忽略空气对流换热和热辐射 果，可作如下的分析

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 轧件表 面 温 度测 试 结 果 邝 】 喷 嘴 开 放状 态 卷 号 汉 一 今 私 · 一 今 尸刀功 轧件表 面 出 口 各 测 点温度 界 ℃ ‘ 注 表 示 轧件 的入 口 速 度 ， 鱿表 示 轧件 的 出 口 速度 ， 表 示 轧 制 力 ， 其他对应 的实验 条件是 轧制 材 料 ， 宽度 ， 材料 的入 口 厚 度 ， 出 口 厚度鱿 二 ， 冷却 液初始温 度 ℃ ， 流 回后 的温 度 ℃ 分 析 与讨 论 传 给 轧 件 的热 功 率 为 了分 析 轧 件 表 面 温 度 与 轧 件 吸 收 热 量 的 关 系 ， 根 据 实 际情 况 ， 需对模 型进行 两 点简化 ① 对 于 ， 喷 射 状 态 ， 认 为 轧 件 在横 向上 温 度 分 布 是 均 分 的 ， 以平 均值 代 替 ， 由测 试 数 据 可 以看 出 ， 这样 的假 设 是 合 理 的 对 于 喷射状 态 ， 认 为 在 不 同喷 射 区温度 沿 横 向分 布 是均 匀 的 ， 这 将在 喷 射 状 态 交 接 处 引起 一 定 的误 差 ② 认 为 轧件 在 厚度 方 向上 没 有 温 度 梯 度 ， 即将 轧 件 视 为 “ 薄 壁 体 ” 根据 实 际情 况 的计 算 结果 也表 明 ， 轧件 符合 薄壁 体 的条件 ， 可 完全把轧件 看 作 是 薄壁 体， 根 据 假 设 条 件 ， 可 知 轧件 出 口 温 度 即 轧 件 出 口 表 面温度 与 轧件 所 吸 收热 量 的功率 之 间 的关系 是 鱿 · 私 · 环 ， · ， 一 式 中 ， 为轧 件 吸 收 热 量 的功 率 ， ，为 仅 对 喷 嘴 开 放 状 态 ， 分 为 中 央 喷 嘴 区 和 两 边 喷 嘴 区 ， ， 状 态 时 为 厂 为 出 口 轧件 表 面 温 度 ， ℃ ， 取 测 试 值 的平 均 值 为 入 口 轧件 表 面 温 度 ， ℃ ， 取 测 量 时 的室 温 为 铝 箔 密 度 ， 。 为铝 比 热 容 ， · 对 于 喷 嘴 开 放 状 态 ， 可 分 为 两 个 区 进 行 计 算 ， 即 中央 喷 嘴 区 宽度 ， ， 两 边 喷 嘴 区 宽度 总 合 为及 计 算 过 程 中 ， 轧 件 表 面 温度 ， 取 相 应 点 的平 均 值 针 对 表 测 试 结 果 的计 算 结 果 见 表 传 给 工 作 辊 的热 功 率 轧 制 过 程 中 的 生 成 热 在 首 先 传 导 给 轧 件 和 工 作 辊 后 ， 绝 大 部 分 又 以间接 的对 流 方 式 传 给冷 却 液 如 前所 述 ， 在 认 为 生 成 热 和 冷 却 液 之 间无 直 接 热 量 传 递 以及 忽 略 空 气 对 流 换 热 和 热 辐 射 的情 况 下 ， 由能量 守恒 原 理 可 知 ， 冷 却 液对 流 换 热 所 带走 的热 量 就 是传 给 工 作辊 的热 功 率 用 表 示 ， 当然 中也有 一 部 分 是 冷 却 液 从 轧件 中吸 收 的 ， 也 就 是 生 成 热 传 导 给 轧 件 ， 轧件 再 与 冷 却 液对 流 换 热 ， 但 鉴 于 本 文 所涉 及 的是冷 轧 以及 所 讨 论 问题 的复 杂性 ， 把冷 却 液 与 轧件 之 间对 流换 热 的这 一 部 分 热 量 区 分 出 去 几 乎 是 不 可 能 的 这 样 简化 之 后 ， 传 给 工 作辊 的热 功率 这 部分 热 量 可 用 下 式计 算 ‘， ” ， 计 算 结 果 见 表 · 。 · · △ · 。 式 中 ， 为冷 却 液 传 递 部 分 热 量 的功率 ， 为 开放 喷 嘴 的个 数 。 为冷 却 液 密 度 ， 。 为 单 个 喷 嘴 中冷 却 液 的流 量 △ 为 流 入 冷 却 液 和 流 出冷 却 液 的温 度 差 ，℃ 。 为冷 却 液 比热 容 ， 表 实测 工 况 下 的 的分 配 系数 川如 。 妇 喷 嘴 状态 卷 号 从 边部 叮 生 成 热 在 轧 件 及 工 作 辊 间的 分 配 系数 生 成 热 在 轧 件 和 工 作 辊 间 的 分 配 受 很 多 因 素 影 响 ， 如 轧件 的热 物 理 特 性 和 接 触 表 面 状 态 、 工 作辊 的热 物理 特 性和 接触 表 面 状 态 、 轧件和 工 作 辊 的表 面温度 、 轧制 力参 数 、 轧 制冷 却条件等 ， 都 对 之 产 生 一 定 影 响 综 合 以上 分 析 计 算 的结 果 ， 可 作如 下 的分 析

Vol.25 No.6 尹风福等：铝箔轧机中生成热分配的实验及分析 ·571· 生成热轧件分配系数为： 参考文献 N. n.=N.+N. (3) 1乔俊飞，郭戈，柴天佑。轧辊局部冷却控制系统的建 生成热工作辊分配系数为： 模[).钢铁研究学报，1998,10(6)：25 限：即m=1- 2 Ginzburg V B.Selection of optimum strip profile and flat- (4) ness technology for rolling mills [J].Iron Steel Eng,1997 各种实验工况下的计算值见表3.从表中可 (7):30 以看出，随着喷嘴开放数目的增加，也就是随着 3 Myers R.Gauge,shape and profile control using a shape 冷却能力的增强，冷却液传递热量的功率也在增 meter [J].Steel Times Int,1996(3):30 大，工作辊分配系数n也增大，从0.668增大到了 4金兹伯格著.高精度板带轧制理论与实践M.姜明 0.889,轧件所占的生成热分配比例在减少，从 东，王国栋译，北京：冶金汇业出版社，2000 0.332减小到了0.111，这是符合实际情况的. 5 NappezC.Control of strip flatness in cold rolling:A global approach [J].Iron Steel Eng,1997(4):42 4结论 6王邦文，张正秀，李谋渭，等.1350铝箔轧机轧制压 力的数学模型[刀.北京科技大学学报，1997,19(3)： (1)从理论上，系统详细地分析了轧制过程中 302 热量转移及热量平衡的过程，提出了一种热量转 7刘圣明，李谋渭，童朝南，等.铝箔高速高精轧制控 移观点. 制技术[.北京科技大学学报，1997,1（增刊）：52 8王祝堂，田荣璋.铝合金及其加工手册M.长沙：中 (2)实际测量了分段冷却中三种不同喷嘴开 南大学出版社，2000 放状态下的轧件表面温度，求出了三种工况下轧 9周筠清.传热学M.北京：冶金工业出版社，1999 件和工作辊所吸收热量的热功率，它可以换算成 10俞昌铭.热传导及数值分析M.北京：清华大学出 热传导计算中的重要边界条件. 版社，1981 (3)采用理论分析与实验相结合的方法，得 11 Goodwin G C,Carney B M.Analysis of thermal camber 到了生成热在轧件与轧辊间的分配系数，轧件分 control in rolling mills [A].Unkind Vetaled 11th World 配系数大致为0.110.33，轧辊分配系数为0.67~ Congress"Automatic Control in the Service of Mankind" [C].Tallinn,Estonia,1990 0.89.随冷却能力的增强，轧辊分配系数增大，轧 件分配系数减少. Distribution of Heat Production in Aluminum Foil Mills YIN Fengfu2,LI Mouwei",ZHANG Shaojun",LI Dongming" 1)Mechanical Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)College of Light Industry,Shandong University of Technology,Zibo 255012,China ABSTRACT The transfer and balance of heat during the cold milling of aluminum foil were analyzed.A view- point about them was proposed.The surface temperature ofaluminum foil was measured in three ways with different open nozzles.With the combination of theory analysis and experiment,the power of heat absorption of the alumin- um foil and the working roll was acquired respectively,and the partition coefficient between the aluminum foil and the working roll was also calculated for the first time.The results show that the partition coefficient of the aluminum foil varies from 0.11 to 0.33,while that of the working roll from 0.67 to 0.89.The partition coefficient of the working roll increases with the cooling ability intensifies. KEY WORDS cooling in stages:heat transfer;roll;temperature

尹 凤 福 等 铝 箔轧 机 中生 成 热 分配 的实验 及 分析 生 成 热 轧件 分 配 系 数 为 参 考 文 献 从 从 从 生成 热 工 作辊 分 配 系 数 为 从十戊 即叮 。 一 叮 。 各 种 实验 工 况 下 的计 算值 见 表 从表 中可 以看 出 ， 随着 喷嘴 开 放 数 目的增 加 ， 也就 是 随着 冷 却 能力 的增 强 ， 冷 却 液传 递热 量 的功 率 也 在增 大 ， 工 作 辊 分 配 系数 叮 。 也 增 大 ， 从 增 大 到 了 ， 轧件 所 占的 生 成 热 分 配 比例 在 减 少 ， 从 减 小 到 了 ， 这 是 符 合 实 际情 况 的 结 论 从理 论上 ， 系 统 详细 地 分 析 了轧制 过程 中 热 量 转移 及 热 量平 衡 的过 程 ， 提 出 了一种 热量 转 移 观 点 实 际 测 量 了分 段 冷 却 中三 种 不 同喷 嘴 开 放 状 态 下 的轧件 表 面温 度 ， 求 出 了三 种 工 况 下 轧 件和 工 作辊 所 吸 收热 量 的热 功率 ， 它 可 以换 算成 热传 导 计 算 中 的重 要 边 界 条件 采 用 理 论 分 析 与 实验 相 结 合 的方 法 ， 得 到 了生成 热 在 轧件 与 轧辊 间的分配 系数 ， 轧件 分 配 系 数 大致 为 一 ， 轧 辊 分 配 系 数 为 一 随冷 却 能 力 的增 强 ， 轧 辊 分 配 系 数 增 大 ， 轧 件 分 配 系 数 减 少 乔 俊 飞 ， 郭 戈 ， 柴 天 佑 轧 辊 局 部 冷 却 控 制 系 统 的建 模 钢 铁 研 究学报 ， ， 盯 吧 ， ， 【 ， 金 兹 伯 格 著 高精度 板 带 轧 制 理 论 与 实 践 姜 明 东 ， 王 国栋 译 北 京 冶 金 工 业 出版 社 ， ， 王 邦 文 ， 张 正 秀 ， 李谋 渭 ， 等 铝 箔轧机 轧 制 压 力 的数 学模 型 北 京科技大 学学 报 ， 一 ， 刘 圣 明 ， 李谋 渭 ， 童 朝 南 ， 等 铝 箔 高速 高精 轧 制控 制 技 术 【 」北 京科技 大 学 学报 ， ， 增 刊 王 祝 堂 ， 田 荣 璋 铝 合 金 及 其 加 工 手 册 长 沙 中 南 大 学 出版 社 ， 周 摘清 传 热 学 北 京 冶 金 工 业 出版 社 ， 俞 昌铭 热传 导及 数值 分 析 北 京 清 华 大 学 出 版 社 ， ， “ 以 ，， ， ， 们 产 乳 加， 人五， ， 寿去咬 ’ ’ ， 口刀 矛” 岁 ， ， ， ， ， 介 ， ， 丽 七 ， ， 们以 如 ， 石 斌