外文翻译--轧制过程中的热传递

译文 轧制过程中的热传递 一 热带轧制的温度变化 板坯再加热到所要求的温度后进行轧制。一个典型的热带轧制工艺包括以下几个主要步骤： （ 1） 板坯轧制前用高压水除鳞系统除鳞，有时采用立辊轧机同时除鳞。 （ 2） 粗轧成 19 40的中间料。粗轧过程通常伴随立辊和道次间的除鳞操作。 （ 3） 将中间料从粗轧机运至安装在精轧机前的飞剪处。飞剪用来剪切料头和料尾。 （ 4） 中间料在进精轧机组前的除鳞。 （ 5） 精轧至所要求的厚度。机架间可能进行除鳞，有时也可能进行带钢冷却。 （ 6） 轧材在输出辊道上的空冷和水冷。 （ 7） 轧材的卷取。 在轧制工艺过程中，轧件向其周围物质进行 各种热传递。一些损失的热量由轧件变形所产生的热予以弥补。 热带轧制过程中，轧件温度降低和升高的主要因素通常可以区分如下： （ 1） 热辐射引起的温降。 （ 2） 热对流引起的温降。 （ 3） 水冷引起的温降。 （ 4） 向工作辊和辊道热传递导引起的温降。 （ 5） 力学加工和摩擦引起的温升。 关于这些因素的分析简述如下。 二 热辐射引起的温降 采用两种方法进行热辐射引起的温降公式的推导。 第一种方法忽略了材料内部的温度提督，利用斯蒂芬 d qr =S ( 44 式中 辐射体的表面积， d qr 从物体辐射的热量， J； S 斯蒂芬 T 轧件在 t 时刻的温度， K; 环境温度， K； t 时间， s； 辐射系数。 物体损失的热量由下式给定： d qr = 式中 c 轧件质量热容， J/（ K）； 辐射体的体积， 轧件的密度， kg/ 考虑到热平衡条件 d qr =d qr 及式 1式 1以计算出温降速度 )( 44 通常假设 ，并简化某些方程以达到协调形式，得出辐射温度差速度公式，总结见表 1示。在推导这些公式时，未 考虑温度对参数 S、 、 及 过实际上这些常数随温度的变化可能都是很大的，所以，式 1最终形式将取决于这些常熟选择的平均值。 辐射时间 的温降 可以通过对微分方程几分进行计算： = z 是物体内部至其表面的距离，则从傅里叶公式可得： 2 式中 a 轧件的热扩散率， m2/s。 微分方程 1以利用有限差分法进行数值求解。 这些计算的目的是要建立一个影响轧制过程轧件平均温度 表面之间的关系。 三 热对流引起的温降 热带轧制时的对流传热与轧件周围空气的运动有关。这种运动不断地带入新的空气粒子与轧件接触。取决于该内部运动是强制的，还是自然的，将热传递区分为强制对流和自然对流。在热带轧制中通常出现后一种情形。 在计算对流引起温降时的一个重要方面是确定传热系数。该系数取决于材料温度、环境温度、材料质量热融合密度以及空气流的动态粘度及其特性，即自然、强制层流或紊流等情况。对于此关系所得出的数学描述有很大争议，实际计算不宜采用。部分研究人员一致认为，对流引起的温降当表示为辐射引起温降的莫以分数： ） 这里，据不同的研究结果，间变化。 四 水冷引起温降 若假定在轧件向冷却水传热石传导起着重要作用，就可以计算出水冷引起的温降。因此，当冷却沿轧件款度方向连续地接 触其一侧表面时，通过轧件表面所传递的热量就可以用公式表示为： )(2 式中 k 表层导热系数， W/（ m K）； 通过轧件外表面所传递的热量， J； b 冷却水接触长度， m； 轧件宽度， m； 冷却水温度， K； 冷却水接触时间， s。 由轧件释放的热量由 下式给定： )( 式中 V 冷却水所冷却的轧件体积， 水冷引起的温降， K。 根据热平衡条件 式 1式 1考虑到： tw= v 轧件速度， m/s。 和另一条件： 我们得到水冷引起的温降为： )(2 冷却水所吸收的热量可以表示为： )(式中 w 水的密度， kg/ 水的质量热容， J/（ K）； 水的吸热体积， 水的温升， K。 根据热平衡条件 1 1式 1考虑到： 式中 d 带钢单位宽度上的水流量， m s）。 我们得到下列冷却水温升公式： )(2 式 1没有明确地给出温降与冷却水流速和压力的关系。然而，冷却水的流速和压力却大大地影响着隔开轧件于冷 水的表面成的导热系数 k。事实上，表面层中包含有充当屏障作用的氧化铁皮和沸腾水。随着冷却水流速和压力的提高，该屏障作用将在很大程度上被削弱。 五 因工作辊热传到引起的温降 如果假设两个初始稳定温度分别为 T 和 物体相互挤压，并假设平面的界面处 在又有氧化层的阻力，则可以计算出因工作辊热传导引起的温降。 在作出上述这些假设之后，则可以用以下的热平衡方程进行过程的描述。根据沙科的研究，通过钢板的两个最晚层的总热量可以根据下式计算： )(4 式中 轧件和工作辊的接触面积， k 轧件氧化成的导热系数， W/（ m K）； 由于热传递工作辊所获的热量或轧件所失去的热量， J； 轧辊温度， K； a 轧件的热扩散率， m2/s。 辊缝处轧件损失的热量由下式给定： )( 式中 轧件与工作辊接触而产生的温降， K。 根据热平衡条件 1式 1考虑到： 及 式中 R 轧辊半径 ， m； 轧件平均厚度， m。 我们得出下列因工作辊热传导引起的温降公式： )(4 通过简化某些方程以达到协调形式，得出与辊接触引起的温降公式，总结见表 1制成曲线如图 1示。不同的温降计算公式之间的显著差异主要是由于在预测导热系数 k 时的误差造成的，该系数之取决于轧辊和轧件件氧化层接触阻力的 大小。 原 文 N a to a it is to A in a of to by in in to a 9 0 is by of to a of is to of of to to a a of of on of of to of is by of in as to to to to to to of O wo to to In is to be of to is d qr =S ( 44 of to d qr of by a ; S T of at ; ; t s; of by a d qr is d qr = c of J/（ K） ; of to of kg/ of ar be by d qr =d qr , )( 44 of to by of to a an aT In of of 、 、 c on is of be -3 on cTtr be by =of to of If z is of a we 22 a of m2/s -5 be by of of is to a of be O n by is to of a of is or is to as or is a in A in of to is to on of of to be A is to be as a of to ） is to to O he to be by a in a to of of of be by )(2 k of W/（ m K）； of of ; b m; w m; K; s. of by a is )( v of by to K. tw= V m/s We to is )(2 of by be )( w of kg/ of J/（ K）； of 1 d of m s） . We of )(2 an of on of k of of of as a be to a of of O O to to be if it is