【正文】 的誤差 。具體改進(jìn)方法如下：激光光源CCD攝像機(jī)熱軋帶鋼 多束激光板形儀結(jié)構(gòu)圖，，，其中，AD為折線ABC在OP上的投影。4組7組1組1列2列3列 多束激光板形儀激光束分布圖帶鋼運(yùn)動方向6 層流冷卻對板形的影響對于板帶的熱連軋過程來說，帶鋼溫度是直接影響軋制產(chǎn)品尺寸精度和力學(xué)性能的重要因素之一?？刂栖堉坪涂刂评鋮s工藝是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)最大的技術(shù)成就之一，即所謂的TMCP (ThermoMechanical Control Process)。20世紀(jì)60年代第一套層流冷卻系統(tǒng)應(yīng)用于英國布林斯奧思432mm窄帶鋼熱軋機(jī)，以后幾乎每套熱帶鋼軋機(jī)輸出輥道上都裝有冷卻系統(tǒng)。眾所周知，帶鋼在輸出輥道上的冷卻對帶鋼最終的機(jī)械性能和帶鋼的平坦度有著關(guān)鍵的作用。近年來，對帶鋼軋后冷卻的研究在世界范圍內(nèi)廣泛展開，主要集中在層流冷卻帶鋼溫度場計(jì)算模型和終冷溫度精度控制模型及其改善鋼材組織和性能方面的研究，然而，直到現(xiàn)在，并沒有完全定量的解釋熱軋帶鋼層流冷卻機(jī)理，更少有層流冷卻對帶鋼板形影響方面的研究報(bào)道。溫度梯度會引起平坦度缺陷，帶鋼的不均勻受熱或冷卻可能對帶鋼的平坦度發(fā)生擾動。這種不均勻加熱或冷卻可以產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。在極端情況下這些應(yīng)力可達(dá)到材料的屈服極限，造成帶鋼局部發(fā)生塑性變形。只是定性的說明由于溫度梯度而引起的平坦度缺陷可以分為四種類型：1）沿寬度方向；2）沿軋件整體厚度方向；3）沿軋件頭部和尾部厚度方向；4）沿長度方向。帶鋼沿其寬度方向具有這些平直度缺陷時(shí)，其外觀與邊浪或小邊浪相似。帶鋼整體厚度方向的板形缺陷，表現(xiàn)為沿帶鋼總體出現(xiàn)船形。帶鋼頭部和尾部厚度方向的板形缺陷，表現(xiàn)為帶鋼端部出現(xiàn)船形。比較短且偏薄的中厚板可以看到沿長度方向的平直度缺陷。并沒有從定量的角度對這一方面進(jìn)行研究，只是作出建議，由于通常軋機(jī)出口處的材料表現(xiàn)出溫度的橫向變化，材料冷卻時(shí)產(chǎn)生的不同收縮將改變板帶的平直度，當(dāng)進(jìn)行平直度的在線測量時(shí)，必須考慮板帶的這種溫度變化。層流冷卻后帶鋼嚴(yán)重瓢曲確實(shí)是生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生的問題，隨著對熱軋帶鋼幾何尺寸精度要求的日益提高，層流冷卻對板形的影響也成為不可忽略的因素。帶鋼軋后在線冷卻方式大多數(shù)采用的是層流冷卻方式和水幕冷卻方式。同時(shí), 國外也相繼采用了噴霧冷卻、高密度管層流冷卻和直接淬火冷卻方式。加速冷卻方式因其冷卻速度快、產(chǎn)品性能好、節(jié)省成本以及提高生產(chǎn)效益而受到眾多鋼鐵企業(yè)的矚目,是今后軋后在線冷卻方式的主要發(fā)展趨勢。但由于其設(shè)備復(fù)雜，控制系統(tǒng)正在完善之中，所以目前仍以層流冷卻方式和水幕冷卻方式為主流。帶鋼精軋的終軋溫度一般在900℃左右，通過層流冷卻系統(tǒng)（）的冷卻，帶鋼以400到700℃的溫度進(jìn)入卷取機(jī)，卷取溫度是由鋼種和帶鋼的規(guī)格所決定的。 典型層流冷卻設(shè)備及其布置示意圖對帶鋼經(jīng)過層流冷卻時(shí)的溫度場進(jìn)行精確解析的前提是必須對帶鋼在這一過程中所存在的傳熱方式有比較深入的認(rèn)識。帶鋼經(jīng)過輸出輥道過程中，存在幾種傳熱方式，包括： 射流沖擊區(qū)內(nèi)的強(qiáng)迫對流換熱； 與周圍環(huán)境的熱輻射； 帶鋼上表面上的平行流動區(qū)內(nèi)強(qiáng)迫對流膜沸騰傳熱； 對輥道上輥?zhàn)拥耐獠繜醾鲗?dǎo)； 與周圍環(huán)境中的空氣對流換熱； 帶鋼內(nèi)部的熱傳導(dǎo)。 層流冷卻中帶鋼上下表面?zhèn)鳠釁^(qū)域簡圖 層流冷卻過程帶鋼溫度的分布對于熱交換系數(shù)的準(zhǔn)確求解一直是一個難點(diǎn)，這方面的研究工作也比較多，大多是為卷取溫度控制的需要。許多研究中所用的熱交換系數(shù)的確定方法和最終公式也不盡相同。對于射流沖擊區(qū)域，邊界條件方程中的對流換熱系數(shù)hc采用： (61)式中Pr普朗特常數(shù)；Re雷諾數(shù)；λ熱導(dǎo)率；w 沖擊區(qū)域?qū)挾?。對于穩(wěn)定膜沸騰區(qū)域，邊界條件方程中的換熱系數(shù)為： (62) (63)式中hfb膜沸騰區(qū)換熱系數(shù)； g重力加速度； Δρ密度差； λs飽和溫度下蒸汽熱導(dǎo)率； θ溫度差； ifc單位質(zhì)量熱焓； ρs飽和蒸汽密度。輻射換熱系數(shù)： (64)式中σ斯蒂芬－波爾茲曼輻射常數(shù)； ε帶鋼輻射發(fā)射率；Tw冷卻水溫度；環(huán)境溫度。 層流冷卻對帶鋼板形的影響現(xiàn)在對鋼板冷卻過程中引起翹曲原因已經(jīng)有了共識，即內(nèi)因是相變、屈服應(yīng)力和導(dǎo)熱系數(shù)，其誘導(dǎo)因素則是不均勻冷卻。而影響冷卻均勻的原因很多，在采用同一種冷卻方式的前提下，鋼板自身?xiàng)l件（冷卻前的板形和表面質(zhì)量）、冷卻區(qū)長度、上下集管水量比、縱向集管分布間距和橫向射流間距等都對鋼板的變形產(chǎn)生不同程度的影響。 溫度、相變和應(yīng)力的耦合關(guān)系1溫度變化引起相變2相變潛熱3熱應(yīng)力4變形熱5相變應(yīng)力6應(yīng)力誘導(dǎo)相變帶鋼的軋后冷卻是一非常復(fù)雜的過程，此過程除了存在復(fù)雜的熱交換過程，還涉及鋼的相變和體積變化。冷卻過程中，沿帶鋼寬度方向和厚度方向的不均勻冷卻必將產(chǎn)生熱應(yīng)力。同時(shí)，由于存在鋼的相變過程，產(chǎn)生相變潛熱，這對帶鋼溫度變化的影響不容忽視。冷卻不均導(dǎo)致的熱應(yīng)力和由于相變膨脹引起的相變應(yīng)力，使帶鋼在冷卻過程中可能產(chǎn)生塑性應(yīng)變，從而造成殘余應(yīng)力，對保持帶鋼良好的板形不利。，層流冷卻過程中存在溫度－相變－內(nèi)應(yīng)力三者耦合的關(guān)系。帶鋼冷卻過程的熱交換過程，基本上是忽略長度方向的熱量流動，僅考慮寬度和厚度方向?？紤]相變潛熱的影響，采用含有內(nèi)熱源的帶鋼二維熱傳導(dǎo)微分方程建立溫度場數(shù)學(xué)模型。 (65)式中T度；t時(shí)間；y帶鋼寬度坐標(biāo)值；z帶鋼厚度坐標(biāo)值；帶鋼內(nèi)熱源導(dǎo)熱速率；帶鋼密度；k帶鋼的熱導(dǎo)率；c帶鋼比熱。為求解帶鋼溫度場偏微分方程，準(zhǔn)確確定初始條件和邊界條件是非常關(guān)鍵的。初始條件即為帶鋼精軋出口的溫度分布；邊界條件為帶鋼和冷卻水的對流換熱方程和帶鋼對環(huán)境的熱輻射方程。 (66)式中n帶鋼上下表面的法線方向；冷卻水沖擊帶鋼表面所在位置的對流換熱系數(shù)；冷卻水在帶鋼表面形成穩(wěn)定膜區(qū)域的對流換熱系數(shù)；輻射常數(shù)。帶鋼上下表面的邊界條件是不一樣的要區(qū)分對待。忽略帶鋼的變形熱，內(nèi)熱源即為奧氏體相變產(chǎn)生的相變潛熱。 (67)式中在溫度Ti下由相變產(chǎn)生的熱量；已轉(zhuǎn)變相的比例。利用Scheil的可加性法則，用一系列的等溫過程描述連續(xù)冷卻。這時(shí)，相變動力僅是溫度和已轉(zhuǎn)變相百分含量及其應(yīng)變的函數(shù)，即Avrami方程： (68)式中X相變比例； t為從相變開始所經(jīng)過的時(shí)間； b和n為可以通過TTT圖確定的材料參數(shù)，由下面公式確定： (69)式中起始相變比例；最終相變比例。如果相變動力方程可以寫成兩個分離函數(shù)之積，相變率方程具有相加性，即分別為溫度和相變比例的單獨(dú)函數(shù)。 (610)利用Scheil的可加性法則，Avrami方程可以寫成： (611)b為溫度的函數(shù)，n在相變過程中保持不變，則式(611)的右側(cè)其他部分是相變比例的函數(shù)，即相變動力僅是溫度和已轉(zhuǎn)變相百分含量及其應(yīng)變的函數(shù)?？紤]材料彈性模量、泊松比、屈服應(yīng)力、線性膨脹系數(shù)和相變膨脹系數(shù)等都是溫度和相變比例的函數(shù)，根據(jù)塑性區(qū)內(nèi)材料的屈服符合VonMises準(zhǔn)則，如下式所示： (612)式中的下標(biāo)A、F、P分別表示奧氏體、鐵素體和珠光體，可以利用公式(612)建立應(yīng)力－相變－溫度耦合的方程組，通過有限元方法，最終可以得出殘余應(yīng)力分布。－平坦度模型沿帶鋼寬度方向把帶鋼按Δw進(jìn)行等分，以其中任意的一條帶鋼作為研究對象，對這一窄條帶鋼存在一臨界受力Pc使其發(fā)生翹曲，Pc是彈性模量E、長度L和界面慣性量It的函數(shù)，如下式所示： (613) (614)式中t帶鋼的厚度值，以t為下標(biāo)表示是沿著厚度方向計(jì)算的慣性量。根據(jù)計(jì)算出的帶鋼殘余應(yīng)力分布，可以得出這條帶鋼相對于平均長度的伸長量，就可以計(jì)算出這條帶鋼所受的力： (615)式中A橫截面積；帶鋼的平均長度；l窄條帶鋼的長度。平坦度的值可以由下式計(jì)算出來： (616) 上述數(shù)學(xué)模型是很難通過解析的方法求解，有限元方法是一非常有效的求解手段，利用這一方法可以求解帶鋼的溫度、應(yīng)力和應(yīng)變的分布，最終可以求出帶鋼的平坦度。 板形控制策略選擇最優(yōu)的帶鋼板形缺陷補(bǔ)償措施是層流冷卻對板形影響機(jī)理研究的最終目的，所確定策略也是在不改變原卷取溫度控制目標(biāo)的前提下，即在保證帶鋼材料機(jī)械性能又能改善帶鋼板形的前提下進(jìn)行的。一種方式是：在精軋過程中保持良好的板形，合理選擇冷卻策略使帶鋼盡量溫度均勻，空冷后沒有板形缺陷，如文獻(xiàn)中所述，控制冷卻設(shè)備必須具有均勻控制長、寬、厚方向鋼板的性能，并且是不會產(chǎn)生變形等缺陷的冷卻系統(tǒng)，這似乎很簡單，卻需要很高的技術(shù)。必須均勻冷卻整個鋼板（含端部在內(nèi)的寬度方向、縱向、板厚方向），盡量減少冷卻帶來的應(yīng)變等形狀不良或殘余應(yīng)力。例如，板端部（寬度邊部、上、下部）由于在軋制結(jié)束時(shí)溫度已經(jīng)降低，若在鋼板上面向?qū)挾确较蚓鶆驀娝瑒t冷卻水會產(chǎn)生寬度方向的水流，因此存在越靠近邊部，冷卻越變強(qiáng)的問題。在均勻冷卻，防止變形的措施方面，有某種程度的共性，即上下水量的平衡、寬度方向水量分布的最佳化、在寬度邊部設(shè)置遮水板（Edge Masking）及上、下部的水量控制等。另外一種方式是：在清楚了解和掌握層流冷卻對板形影響的機(jī)理的前提下，在精軋過程中軋出有特定板形缺陷的帶鋼，經(jīng)過層流冷卻后在殘余應(yīng)力作用下又能夠消除板形缺陷。在熱軋機(jī)的軋制實(shí)踐中進(jìn)行微中浪軋制，經(jīng)過層流冷卻后獲得的板形良好，說明第二種方式是很好的選擇，這種方式不需對設(shè)備進(jìn)行任何改動，具有明顯的優(yōu)勢。7基于板形控制的軋機(jī)選型軋機(jī)機(jī)型是板帶軋制生產(chǎn)中最關(guān)鍵的一環(huán)，它決定了軋機(jī)板形控制性能的第一因素和基礎(chǔ)，并將對軋機(jī)板形控制性能的優(yōu)劣長期起作用。在常規(guī)四輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上，各國相繼開發(fā)出了一些具有更加強(qiáng)大板形調(diào)控能力的現(xiàn)代化軋機(jī)。較為典型的有日本日立公司與新日鐵公司合作開發(fā)的HC（High Crown）軋機(jī)，原德國西馬克（SMS）和蒂森廠合作開發(fā)的CVC(Continuously Variable Crown)軋機(jī)，日本三菱公司開發(fā)的PC(Pair Crossed Mill)軋機(jī)，法國CLECIM的工作輥長行程竄輥(WRS)型軋機(jī)。這四種機(jī)型加上常規(guī)四輥軋機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今熱軋板帶生產(chǎn)的主流機(jī)型。它們各具特色，輔以工作輥彎輥（WRB）裝置，極大地?cái)U(kuò)展了軋機(jī)對板帶材板形的調(diào)節(jié)能力。對其合理的選擇將成為決定板帶產(chǎn)品質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。不同機(jī)型軋機(jī)的板形控制特性可以用輥縫剛度特性和輥縫調(diào)節(jié)域來界定。輥縫剛性特性是指單位板寬軋制壓力波動對輥縫的影響。，B，C和K，L，M分別對應(yīng)于常規(guī)支持輥及邊接觸支持輥，三種工況依次為PS=0amp。FW=0，PS=amp。FW=0，PS=0amp。FW=FWMAX。其中PS軋制力分布系數(shù)，；qc帶鋼寬度中點(diǎn)的單位軋制壓力值，9800N/mm；qav帶鋼全板寬內(nèi)平均單位軋制壓力值，9800N/mm；FW彎輥力；FWmax最大彎輥力。，代表軋制輥縫剛性越大，意味著輥縫抵抗軋制壓力波動的能力越強(qiáng)，輥縫越穩(wěn)定。高剛度輥縫是板形控制追求的目標(biāo)。輥縫調(diào)節(jié)域表明了輥縫的調(diào)節(jié)柔性。，調(diào)節(jié)手段分別為工作輥彎輥與CVC竄輥。輥縫調(diào)節(jié)域即圖中相應(yīng)線段所圍成的面積。圍成的面積越大，說明軋機(jī)對于輥縫的調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，即輥縫呈現(xiàn)的柔性越大。輥縫的柔性也是板形控制所追求的目標(biāo)。 輥縫剛性特性50ABCLKM輥縫凸度 /μm軋制壓力q /9800N/mm350300250200150100050100 四輥軋機(jī)輥縫調(diào)節(jié)域輥縫曲線二次分量 CW /μm輥縫曲線四次分量 CQ /μm由上所述，理想的輥縫應(yīng)該兼