随着冷连轧技术的不断发展,轧制的高速化已成为当代冷连轧机发展的趋势。在高速冷轧过程中,单位时间内带钢的变形热、带钢与轧辊之间产生的摩擦热将大大增加,这给冷却和润滑提出了新的挑战。冷轧虽然在室温环境下轧制,但是产生的变形热与摩擦热会使轧辊温度升高,尤其在高速轧制的情况下更为明显。轧辊温度过高不仅会破坏辊型,使轧辊辊面产生龟裂,同时也会使轧制油失效,从而导致轧制产品的板形不良。因此,轧辊的冷却就显得很有必要。工艺冷却和润滑是冷轧工艺的重要组成部分,在轧制过程中起着重要的作用。在采用森吉米尔轧机生产不锈钢的过程中易发生润滑油膜破裂、出现色差等复杂的问题,油膜破裂主要是由于油膜强度和油膜温度过高导致的,而带钢出现色差主要是轧制油喷射不均匀导致的。针对这些问题就涉及到了轧辊冷却特性的研究,其中包括轧制油喷射均匀性、冷却强度、传热系数模型以及轧辊温度场的研究。本研究是在轧制油和喷嘴已经给定的情况下,通过大量的模拟和实验研究工作,选择适合工况条件的喷嘴喷射压力和轧制油喷射量,为解决色差等问题提供理论依据。论文主要工作和成果如下:(1)为了研究喷嘴喷射的均匀性及轧制油的冷却强度,建立了喷射装置模拟平台。根据现场喷嘴的布置形式及工作条件对现场轧机上使用的喷嘴进行模拟实验,从而判断现场的工作条件是否合理。(2)分析了喷射压力、喷射距离、喷射角度以及喷嘴间距对轧制油横向分布均匀性的影响规律。研究发现,轧制油的冷却强度与轧制油的流量大小有关,而喷射压力的大小直接决定流量的大小;喷射距离对于喷射范围有很大的影响,喷射范围随着喷射距离的增加而增大,并且随着喷射距离的增加,要使轧制油喷射得比较均匀,喷嘴间距也需相应地增加;当喷射距离在12cm、喷射角度为15°时,轧制油的喷射分布是比较均匀的。(3)对轧制油的喷射距离、喷射压力及轧制油温度等对传热系数的影响规律进行了研究,给出轧制油热交换能力计算模型,为轧辊温度的计算提供了条件。(4)建立了轧辊与周围介质之间的传热系数模型,主要包括轧件与轧辊的接触热传导、轧制油与轧辊的热传导、辊间接触热传导以及空气与轧辊的热传导。(5)将轧辊表面划分成不同的区域计算轧辊在旋转过程中与轧制油及环境的热交换,基于有限元软件ANSYS平台,开发出计算轧辊温度场的有限元分析软件,计算的结果与现场实测数据吻合度较高。(6)在轧辊轴向方向,由于轧制油流量密度的微小差别,导致轧辊在轴向的冷却强度不同,进而获得的温度场分布不同。(7)通过大量的模拟计算,给出了轧辊初始温度、冷却强度、轧制速度、带钢温度等因素对轧辊温度场的影响规律。