·1738 工程科学学报，第38卷，第12期 0 部向上凸、两侧向下翘的C型，如图12所示.这种缺 。一上表面 1.0 一下表面 陷通常是整卷存在，会直接影响管线钢管的焊口对齐 上下表面之差 和焊接质量 0.5 0.5 10 152025303540451.0 时间/s 图9带钢上下表面应变变化规律 16320F Fig.9 Variation law of strain on the strip's up and lower surfaces 图12矫机前热轧带钢的横向弯曲 20 Fig.12 Transverse bending of hot-rolled strips before the leveling 6 00o000000o machine 0 -10 0-09 3带钢冷却横向翘曲的改善 04.50s 000000 -20 -730s 7一11.00s 层流冷却过程中的带钢翘曲主要与冷却模式及 15.40s 上下表面的冷却均匀性有关.在冷却模式方面，交替 d=17.45= 1q35g 冷却和密集冷却相比，在水冷过程中有间断的反温 022.87s -50 ★一40.809 过程，在相同冷却速度下能显著减小厚度方向的温 0.2 0.4 0.6 0.8 度梯度，降低厚度方向上的组织和残余应力不均匀， 宽度/m 减小翘曲量3.上下表面的冷却均匀性主要和层 图10带钢边部Y向翘曲量 流冷却的设备和工艺有关。在常规层流冷却过程中， Fig.10 Warpage of the strip edge in the Y direction 上集管出口距离带钢上表面1.76m,出管口后的射 流在重力加速作用下冲击上表面，形成强的冲击对 应变沿厚度方向也是不均匀的，卷取时上下表面依然 流换热区，同时存在着壁面射流冷却形成的过渡冷 存在0.03×10-3的应变差（图11），残留有-9mm向下 却区和横向流水弱冷区，综合考虑后冷却水的利用 的翘曲量（图10），这是组织应力和热应力综合作用的 率高，平均换热系数大：下集管喷出的水流在到达钢 结果 板下表面的过程中受到重力的减速作用，随后在重 2.5 7.03 力的作用下射流从带钢下表面滑落，不存在过渡冷 却区和横向弱冷区，综合换热系数比较低.因此，要 2.0 7.02 保证上下表面的冷却速度相同，上下集管的水比量 1.5 7.01 要合适网 10 7.00 3.1上下水比量的计算模型 0.5 上下集管喷嘴的直径分别为d,和d2,上下喷嘴出 6.99 水口距离钢板上下表面的距离分别为h,和h2,上集管 下表面 6.98 的流量为q,下集管与上集管的水量比为r.根据以上 0.5 4681012 4 数据，上下喷嘴出水口的流速分别为： 厚度/mm 4g 图11终冷时厚度方向残余应变和塑性应变 πd Fig.11 Residual strain and plastic strain in the thickness direction (4) 4rg at the end of cooling n 水流到达钢板上下表面的速度分别为： 层流冷却过程中产生的横向弯曲会直接影响到钢 卷开卷之后的板形.采用常规冷却工艺的钢卷开卷 "=√+2gh1, (5) 后，95%钢卷都存在不同程度的横弯问题，即带钢呈中 la=√-2gh工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 图 9 带钢上下表面应变变化规律 Fig． 9 Variation law of strain on the strip's up and lower surfaces 图 10 带钢边部 Y 向翘曲量 Fig． 10 Warpage of the strip edge in the Y direction 应变沿厚度方向也是不均匀的，卷取时上下表面依然 存在0. 03 × 10 － 3 的应变差( 图 11) ，残留有 － 9 mm 向下 的翘曲量( 图 10) ，这是组织应力和热应力综合作用的 结果． 图 11 终冷时厚度方向残余应变和塑性应变 Fig． 11 Ｒesidual strain and plastic strain in the thickness direction at the end of cooling 层流冷却过程中产生的横向弯曲会直接影响到钢 卷开卷之后的板形． 采用常规冷却工艺的钢卷开卷 后，95% 钢卷都存在不同程度的横弯问题，即带钢呈中 部向上凸、两侧向下翘的 C 型，如图 12 所示． 这种缺 陷通常是整卷存在，会直接影响管线钢管的焊口对齐 和焊接质量． 图 12 矫机前热轧带钢的横向弯曲 Fig． 12 Transverse bending of hot-rolled strips before the leveling machine 3 带钢冷却横向翘曲的改善 层流冷却过程中的带钢翘曲主要与冷却模式及 上下表面的冷却均匀性有关． 在冷却模式方面，交替 冷却和密集冷却相比，在水冷过程中有间断的反温 过程，在相同冷却速度下能显著减小厚度方向的温 度梯度，降低厚度方向上的组织和残余应力不均匀， 减小翘曲量［13--14］． 上下表面的冷却均匀性主要和层 流冷却的设备和工艺有关． 在常规层流冷却过程中， 上集管出口距离带钢上表面 1. 76 m，出管口后的射 流在重力加速作用下冲击上表面，形成强的冲击对 流换热区，同时存在着壁面射流冷却形成的过渡冷 却区和横向流水弱冷区，综合考虑后冷却水的利用 率高，平均换热系数大; 下集管喷出的水流在到达钢 板下表面的过程中受到重力的减速作用，随后在重 力的作用下射流从带钢下表面滑落，不存在过渡冷 却区和横向弱冷区，综合换热系数比较低． 因此，要 保证上下表面的冷却速度相同，上下集管的水比量 要合适［15］． 3. 1 上下水比量的计算模型 上下集管喷嘴的直径分别为 d1和 d2，上下喷嘴出 水口距离钢板上下表面的距离分别为 h1和 h2，上集管 的流量为 q，下集管与上集管的水量比为 r． 根据以上 数据，上下喷嘴出水口的流速分别为: v1 = 4q πd2 1 ， v2 = 4rq πd2 2 { ． ( 4) 水流到达钢板上下表面的速度分别为: vc1 = v 2 槡1 + 2gh1， vc2 = v 2 槡2 － 2gh2 { ． ( 5) ·1738·