·724· 北京科技大学学报 第33卷 30, 力，其方向与热应力相反，最大综合应力可达 。-500℃ -350MPa.随着相变的继续进行，组织应力发生反 200- ·-550℃ +-600℃ 向.加之由于相变使得温升，温差减小热应力减小 100 卷取温度为600℃和550℃时，带钢中部上表面的 0 最终应力状态均为压应力，大小分别为-6.6MPa -100 和-30.3MPa;而500℃时，带钢中部的应力为 -200 7.7MPa.尽管卷取温度600℃与500℃时带钢残余 -300 应力的绝对值并无明显差异，但是从性能控制的角 400 度看，600℃卷取会导致X70管线钢屈服强度和韧 010203040 50 时间店 性降低，实际在生产中不采用该工艺， 2.3宽度方向应力分布 图8带钢中部上表面应力随时间变化 Fig.8 Stress history in the center of the strip upper surface 图9表示卷取目标温度分别为500℃和550℃ 的热应力很小.之后的水冷阶段，带钢的上表面与 时，带钢中部和边部温差与贝氏体转变量的关系 冷却水接触温度下降很快，热应力迅速增大.卷取 可以看出，带钢层流冷却过程中，相变和温度的耦合 温度为600℃和550℃时，带钢相变量很小，应力主 关系，温度场的变化促使贝氏体的转变，反过来贝氏 要是温降引起的热应力，表现为拉应力.卷取温度为 体相变产生相变潜热使温度差升高.温差带来的组 500℃时，温降引起的热应力为拉应力，最大可达 织分布不均，最终导致带钢内部应力分布的差异 225MPa.随着冷却的进行，贝氏体相变产生了组织应 (图10) 90叶。中部贝氏体转变量 a210 90b) ·边部贝氏体 ·中部贝氏体转变量180 180 ·边部贝氏体转变量 竖70 转变量 150 。-边和中部温差 140 ·中边部 50 120 90 160 60 30 20 0102030405060 002030405060 时间： 时间s 图9带钢中部和边部上表面的温差和贝氏体转变量.(a)卷取温度500℃：(b)卷取温度550℃ Fig.9 Difference in temperature and percentage of bainite transitions in the edge and center of the strip upper surface:(a)coiling at 500C:(b) coiling at550℃ 500F(a) 65+25s 500Fb, ·6.5s425s 300 +12.5+59s 300 +12.5s59s 100 号 100 种钟 -100 小小小 - -300 -300 500 -500 0.1 0.1 0.305 07 -0.1 0.1 030.5 0.7 宽度m 宽度m 图10带钢冷却过程中宽度上的应力分布.(a)卷取温度500℃：(b)卷取温度550℃ Fig.10 Stress distribution in width during laminar cooling:(a)coiling at 500 C:(b)coiling at 550C 如图9和图10所示，在宽度方向上水冷开始 25s)时，卷取温度500℃的带钢中部和边部的温差 (即6.53s)时，卷取温度为500℃和550℃时应力分 达到极大值188℃，由于带钢边部首先发生贝氏体 布和大小几乎没有差异，中部和边部温差为20℃， 相变，其相变速率大于带钢中部的相变速率，产生了 此时相变均未发生，带钢中部和边部均受拉应力，最 与热应力方向相反的组织应力.此时带钢中部受到 大值分别为32.8MPa和74.8MPa.水冷结束（即 压应力-192MPa,边部受到拉应力476MPa.550℃北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 8 带钢中部上表面应力随时间变化 Fig． 8 Stress history in the center of the strip upper surface 的热应力很小． 之后的水冷阶段，带钢的上表面与 冷却水接触温度下降很快，热应力迅速增大． 卷取 温度为 600 ℃和 550 ℃时，带钢相变量很小，应力主 要是温降引起的热应力，表现为拉应力． 卷取温度为 500 ℃ 时，温降引起的热应力为拉应力，最大可达 225 MPa． 随着冷却的进行，贝氏体相变产生了组织应 力，其方向与热应力相反，最大综合应力可达 － 350 MPa． 随着相变的继续进行，组织应力发生反 向． 加之由于相变使得温升，温差减小热应力减小． 卷取温度为 600 ℃ 和 550 ℃ 时，带钢中部上表面的 最终应力状态均为压应力，大小分别为 － 6. 6 MPa 和 － 30. 3 MPa; 而 500 ℃ 时，带钢中部的应力为 7. 7 MPa． 尽管卷取温度 600 ℃与 500 ℃时带钢残余 应力的绝对值并无明显差异，但是从性能控制的角 度看，600 ℃卷取会导致 X70 管线钢屈服强度和韧 性降低，实际在生产中不采用该工艺． 2. 3 宽度方向应力分布 图 9 表示卷取目标温度分别为 500 ℃ 和 550 ℃ 时，带钢中部和边部温差与贝氏体转变量的关系． 可以看出，带钢层流冷却过程中，相变和温度的耦合 关系，温度场的变化促使贝氏体的转变，反过来贝氏 体相变产生相变潜热使温度差升高． 温差带来的组 织分布不均，最终导致带钢内部应力分布的差异 ( 图 10) ． 图 9 带钢中部和边部上表面的温差和贝氏体转变量 . ( a) 卷取温度 500 ℃ ; ( b) 卷取温度 550 ℃ Fig． 9 Difference in temperature and percentage of bainite transitions in the edge and center of the strip upper surface: ( a) coiling at 500 ℃ ; ( b) coiling at 550 ℃ 图 10 带钢冷却过程中宽度上的应力分布 . ( a) 卷取温度 500 ℃ ; ( b) 卷取温度 550 ℃ Fig． 10 Stress distribution in width during laminar cooling: ( a) coiling at 500 ℃ ; ( b) coiling at 550 ℃ 如图 9 和图 10 所示，在宽度方向上水冷开始 ( 即 6. 53 s) 时，卷取温度为 500 ℃和 550 ℃时应力分 布和大小几乎没有差异，中部和边部温差为 20 ℃， 此时相变均未发生，带钢中部和边部均受拉应力，最 大值分别为 32. 8 MPa 和 74. 8 MPa． 水冷结束( 即 25 s) 时，卷取温度 500 ℃ 的带钢中部和边部的温差 达到极大值 188 ℃，由于带钢边部首先发生贝氏体 相变，其相变速率大于带钢中部的相变速率，产生了 与热应力方向相反的组织应力． 此时带钢中部受到 压应力 － 192 MPa，边部受到拉应力 476 MPa． 550 ℃ ·724·