D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1997.05.012 第19卷第5期 北京科技大学学报 Vol.19 No.5 1997年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1997 板带轧制过程温度场有限元模拟 及影响因素分析(I) 张鹏鹿守理高永生赵辉赵俊萍曹辉 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 摘要采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究了铝板温轧过程，侧重计算轧件厚向温度分布， 并分析了接触热传导系数，轧件热物性参数（导热系数、比热、密度）对计算结果的影响，计算结果 与实验结果比较吻合 关键词有限元法，接触热传导系数，热物性参数，板带轧制 中图分类号TG302 温度是影响金属热轧过程的重要物理量.对于它的作用，Yoshida H0作了形象的描 述.因此，在世界范围内，轧制时轧件与轧辊内温度分布一直是各国学者研究的重要课 题2-)，本文应用商业软件MARC,采用热力耦合弹塑性大变形有限元法模拟了铝板温轧过 程温度场，同时讨论了轧件轧辊间接触热传导系数以及轧件热物性参数等因素对计算结果的 影响. 1试验 采用了文献[4]的试验数据，即采用厚度为12.9mm、初始温度为155℃的铝板，经半径为 127mm的二辊轧机轧制，压下量为18.7%.轧辊转速为10.4r/min,初始温度为室温(20℃). 为测定轧件内部温度场，将Chromel-Alumel热电偶置于轧件尾部距轧件表面2mm和轧件上 下表面中心对称面处，详见文献[5]， 2有限元模型 轧件变形视为平面变形，变形前的情况见图1.高温轧件与低温的轧辊接触后，热量从轧 件向轧辊传递，引起轧辊从表面沿径向一定厚度范围内和周向一定范围内温升.根据文献 [6],这个厚度值ò为： 6/R≤4.24/VPe (1) Pe=R'w/a (2) 1997-0124收稿第一作者男26岁博士生 *国家自然科学基金资助项目5 第 卷 第 期 9 1 7 年 月 0 9 9 1 1 北 京 科 技 大 学 学 报 J O a u n r l o f n U i r v s e i t y o i 灰 f a n n e e e d h n T e e o l g o y B e i j i n g l o V . N 9 o 1 . 5 k ( t . 7 9 9 1 板带轧制过程温度场有 限元模拟 及影 响 因素分析 工 ( * ) 张 鹏 鹿 守理 高永生 赵 辉 赵俊萍 曹 辉 3 8 北 京科技大学材料科学与工 程学 院 北京 0 0 0 1 摘要 采用 弹塑性 大变形热力藕合有 限元法研究 了 铝板温轧过程 ,侧 重计 算轧件厚 向温度分布 , 并分 析了 接触热传导系数 、 轧件 热物性参数 ( 导热系数 、 比热 、 密度 )对计算结果 的影响 , 计算 结果 与实验结果 比较 吻合 关键词 有 限元法 , 接触热传导系数 , 热物性参数 , 板 带轧制 中图分类号 T G 3 0 2 温 度 是 影 响 金 属 热 轧 过 程 的 重 要 物 理 量 . 对于 它 的 作 用 , Y os ih da 仔1 作 了形 象 的 描 述 . 因 此 , 在 世 界 范 围 内 , 轧 制 时 轧 件 与 轧 辊 内 温 度 分 布 一 直 是 各 国 学 者 研 究 的 重 要 课 题 12 一 4] . 本文应 用 商 业软件 M A cR , 采 用 热力藕 合弹塑性 大 变形 有限元 法模拟 了铝 板 温轧 过 程 温度 场 , 同时讨论 了轧件 轧辊 间接触 热传导系数 以 及轧 件热 物性参数等因素对计算 结果 的 影 响 . 1 试验 采用 了 文 献 【4] 的试验 数据 , 即采 用厚度 为 1.2 9 m m 、 初 始温 度为 15 ℃ 的铝板 , 经半 径 为 127 m m 的二 辊轧 机轧 制 , 压下量 为 18 . 7 % . 轧 辊转速为 10 . 4 r / 而 n , 初始 温度 为室 温 ( 20 ℃ ) . 为测 定轧 件 内部 温度 场 , 将 C h r o r n e l 一 lA lnIJ el 热 电偶置 于轧件 尾部 距轧件 表 面 2 m m 和 轧件 上 下 表 面 中心对称 面处 , 详见文献 【5] . 2 有 限 元模型 轧 件 变形视 为平 面 变形 , 变形前 的情 况见 图 1 . 高 温 轧件 与低 温 的轧辊 接 触后 , 热 量从轧 件 向轧 辊 传递 , 引起 轧辊 从表 面 沿 径 向一定 厚 度 范 围 内和 周 向 一定 范 围 内温 升 . 根 据 文 献 【6] , 这个 厚度值d为 : 占z 尺 、 4 . 2 4 / 优可 ( l ) eP = R Z田 / a (2 ) 19 9 7 一 01 一 2 4 收稿 第一 作者 男 2 6 岁 博上 生 * 国家 自然科学基金资助项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. 05. 012