Page 33 - 理化检验-物理分册2025年第五期

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试验技术与方法 DOI:10.11973/lhjy-wl240075

5182 铝合金板材热轧过程接触热交换系数等效测试方法

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王军强 ，刘华春 ，李 清 ，牛关梅 ，周保成 ，曹海龙 1
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（1.中铝材料应用研究院有限公司，北京 102209；2.中铝瑞闽股份有限公司，福州 350015）
摘 要：基于5182铝合金热轧过程中轧辊与铝合金接触表面的粗糙度、接触压力、接触温度等条
件，建立了一维接触热交换系数测试模型，采用接触热交换系数作为热轧过程的热交换边界条件，
建立了5182铝合金板材的热轧有限元模型，提取了有限元模型表面温度场曲线，并与工业生产过程
温度测试结果进行了对比，实现了不同接触压应力和接触界面温度下的热交换系数测试，研究了接
触热交换系数与接触压应力及界面温度的关系。结果表明：随着温度的升高和接触压应力的增大，
接触热交换系数逐渐增大；有限元预测结果与测试结果趋势一致。
关键词：5182铝合金；热轧；热交换系数；等效测试方法；边界条件；有限元
中图分类号：TG339；TB31 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2025)05-0021-06

Equivalent test method for contact heat exchange coefficient of 5182 aluminum
alloy sheet during hot rolling process

WANG Junqiang , LIU Huachun , LI Qing , NIU Guanmei , ZHOU Baocheng , CAO Hailong 1
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(1. Chinalco Materials Application Research Institute Co., Ltd., Beijing 102209, China;
2. Chalco Ruimin Co., Ltd., Fuzhou 350015, China)
Abstract: Based on the roughness, contact pressure and contact temperature of the contact surface between
the roll and the aluminum alloy during the hot rolling process of 5182 aluminum alloy, a one-dimensional contact heat
exchange coefficient test model was established. The contact heat exchange coefficient was used as the heat exchange
boundary condition of the hot rolling process. The hot rolling finite element model of 5182 aluminum alloy sheet was
established. The surface temperature field curve of the finite element model was extracted and compared with the
temperature test results of the industrial production process. The heat exchange coefficient test under different contact
compressive stress and contact interface temperature was realized. The relationship between contact heat exchange
coefficient and contact compressive stress and interface temperature was studied. The results show that the contact
heat transfer coefficient increased with the increase of temperature and contact compressive stress. The finite element
prediction results were consistent with the test results.
Keywords: 5182 aluminum alloy; hot rolling; heat exchange coefficient; equivalent test method; boundary
condition; finite element

热轧过程中轧辊与轧件之间的接触热交换系数 电偶直接测试法 [10] 是在轧辊或轧件上安装热电偶，
与轧件的温度分布关系可以影响轧件的变形行为及 测量接触界面的温度变化，进而计算接触热交换系
显微组织 [1-5] 。接触热交换系数是热轧预测模型实 数，该方法可直接获得接触界面的温度信息，受制
现温度场、轧制力等准确预测的前提，准确测试接 于轧辊与板材的相对运动，以及热电偶安装位置和
触热交换系数对于优化热轧工艺和提高产品质量至 环境，难以获得轧辊轧制力及界面温度对热交换系
关重要 [6-9] 。现有热轧接触热交换系数的测试方法 数的影响规律。红外测温法 [11] 是利用红外测温仪
有热电偶直接测试法、红外测温法、反算法等。热 测量接触界面的温度分布，结合热传导模型计算接
触热交换系数，该方法可快速获得大面积的温度信
收稿日期：2024-03-14
息。然而5182等铝合金板材的热发射率低、表面反
作者简介：王军强（1987—），男，博士，高级工程师，主要从事铝
合金热塑性加工过程仿真技术研究工作，jqwang@163.com 射率强，故其测试结果受表面发射率的影响较大，测
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