后者的4.5倍；带钢中部上表面残余应力为+18 MPa的拉应力，而热应力仅仅为-2.9 MPa的压应力。由此可见，带钢在冷却过程中由于温度和相变的耦合作用导致产生很大的残余应力，甚至改变应力状态。
带钢宽度方向温差、整体厚度方向温度梯度、带钢头尾厚度方向温度差与长度方向上的温差造成带钢呈现边浪和弓形等不同形式的板形缺陷。研究表明，在整个冷却过程中，带钢上表面和中心面的应力变化规律不同，但在水冷结束以后，上表面和中心面的残余应力值逐渐趋于一致。
带钢从精轧机出口到水冷开始时刻(2.11 s)为空冷阶段，此时带钢仍处于奥氏体区，没有相变发生。但由于带钢边部和中部初始温差的存在，沿带钢宽度各点轧向应力不同，边部局部区域呈现微小的压应力状态，中部为拉应力，轧向应力的数值不超过15 MPa。当带钢进入水冷区时，由于受到冷却水的冲击，带钢冷却速率达到一个极大值，带钢上表面温度迅速下降，上表面快速收缩，厚度方向的中心面温度随后降低，厚度中心面的温度大于上表面的温度。而且随着温度的降低，奥氏体向铁素体相变开始，相变的过程会释放一定的相变潜热，并且相变过程还将发生体积膨胀。水冷使得带钢温度快速下降时，带钢边部上表面首先发生相变，但由于刚开始相变时相转变量少，其带来的体积膨胀和释放的相变潜热抵消不了水冷带来的体积收缩量，因此此时带钢边部和中部的上表面都为拉应力状态，其数值在50 MPa左右。
随着边部相变量的增加，带钢边部逐渐进入压应力状态。随着温度的进一步降低，带钢中部也发生铁素体相变，中部的拉应力也逐渐下降。当边部铁素体相变速率达到最大值时(7.18 s时)，其轧向压应力达到最大值-191 MPa，此时带钢中部也进入了压应力状态。而后中部相变速率增加，边部的相变速率减小，当中部相变速率达到最大值时，中部的压应力也达到最大值-10 MPa。随后边部和中部的相变速率都逐渐减小。
当边部与中部的铁素体转变量之差达到最大值以后，随着转变量之差的减小，中部的逐渐转向拉应力状态，并趋于稳定。边部的压应力先减小后增大，这主要是因为边部铁素体转变完成以后，将发生珠光体转变，而中部此时还没有发生珠光体转变，中部和边部的珠光体转变量之差逐渐增加，因此边部的压应力又逐渐增加。最终，层流冷却结束时，带钢边部为-187 MPa的压应力，中部为+18 MPa的拉应力。带钢边部受压、中部受拉的应力分布形式。
轧后带钢的初始温度分布不均匀，在带钢边部有一温度降，随着冷却进行，这种温度降一直存在。这种非均匀的温度分布是造成带钢内部相变不均的主要内因。相变行为
的主导因素为温度和冷却速率，带钢横向温度分布的不均导致相变行为在带钢横向存在着差异。由于带钢边部存在温降，相变行为首先在带钢边部发生。相变产生的体积膨胀和相变的不同时性，以及相转变量的差异，最终会导致带钢板形朝着边浪的方向变化。
因此，在层流冷却设备和工艺参数不变的条件下，为克服热轧带钢冷却过程可能产生的板形边浪趋势，在轧制过程中，控制精轧出口带钢板形为带一定程度的中浪，保证最终板形平直。
二、梅钢开展热轧高强钢板形控制技术开发的立项必要性
1）随着梅钢产品结构的调整，高强钢的比例逐年上升，产品的性能也趋于稳定，但用户时常提出翘曲的质量抱怨，翘曲包括带钢宽向(C翘)与长度方向(L翘)，在生产时通过板形仪或肉眼都难以观察，待用户使用时即冷卷打开后便会出现上述问题。因市场要求，目前曲服强度>500MPa的B600高强钢也正在开发之中，随着强度的提高会随之带来一些列问题，如板形问题、厚度精度问题、产品的性能问题、表面质量及卷形问题等等，而板形问题会是最为突出问题；
2）随着梅钢高强板酸洗线2011年的投产，对高强薄规格的大量需求，就会碰到高强钢的板形及相关质量问题，因此有必要对高强钢的板形缺陷提前进行研究；
3) 梅钢1780mm生产线将于2012年4月份投产，作为一条定位为高水平的热连轧生产线，1780mm将成为梅钢新的增长点和生命线。随着现代工业的发展，下游用户对热轧带钢的产品质量提出了越来越高的要求，市场激烈竞争的现实进一步加剧了产品质量的竞争。为新线(1780产线)生产更高强度高强板(大于700MPa)作技术贮备。
项目目标或达到的技术水平
由于高强钢大部分用于汽车结构件，有的将来用于酸轧后镀锌及镀铝锌，带钢厚度较薄，因此对产品的各项指标要求都极高。通过该项目的研究，针对新线产品大纲的80%的强度范围 500MPa<σb<700MPa能达到如下目的：
1）提高高强钢在后道工序的成形性，避免冲压时发生翘曲(C翘与L翘)现象，特别是满足对冷轧酸洗板直接出厂的板形及其它质量要求；
2) 降低薄规格生产时的浪形缺陷； 3）提高高强钢生产时的成材率。
三、主要研究内容
1) 高强钢在热轧不同工艺控制温度下的材料特性与变形机理的研究
2) 针对高强钢在模型中采取相对应的控制策略 3) 针对高强钢穿带稳定采用特定的生产工艺 4) 优化精轧辊型以满足高强钢生产的需要 5) 轧后控制冷却过程中的温度场分析； 6) 不同钢种冷却过程中的内应力分析；
7) 对高强钢的翘曲原因进行分析与采取相应措施。
四、合作方介绍
东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室是我国轧制领域唯一的国家重点实验室，长期从事轧制技术及过程控制方面的科研开发及工程应用研究，取得了丰富的研究成果。在板形控制研究方面具有多年的工作积累，与宝钢、梅钢等钢铁企业有长期的合作历史。所承担的梅钢项目“F4~F6CVC辊型曲线模型开发”2006年结题，开发了CVC辊型曲线设定软件，并投入实际应用，有效地提高了板形和板凸度质量，每年可为梅钢创造经济效益800多万元。
在辊系弹性变形研究、轧辊热凸度计算、轧辊磨损研究以及有限元在轧制中的应用方面东北大学均有很好的研究基础。已经完成了以“提高本钢1700mm热轧带钢板形精度的研究”“宝钢2050mm热轧机板形控制系统引进消化和新功能开发”、“宝钢1580mm、热连轧机组过程机软件消化”及上海梅山热轧厂“1442热连轧机组过程机软件消化”等研究课题为代表的板形控制方面的课题。同时在板形预设定和回馈控制方面也已经取得了一定的研究成果。
东北大学经过长期理论研究与实际生产经验总结，开发出了具有稳定性强、控制精度高、通用性好的冷轧板形控制系统，在实际冷轧生产应用中，取得了良好的板形控制效果。在实际生产中，带钢板形质量在控制在7I之内，板形控制效果达到了国际先进水平。研制出的一系列具有自主知识产权的控制模型和关键控制技术。
所开发出的板形控制系统具有以下突出优点：
? 可实现四辊（以及CVC类）、六辊（以及CVC/UC类）等常规轧机以及森吉米尔等多辊轧机的精确板形控制；
? 适用于单机架轧机和平整机组，也适用于连轧机上末机架的板形控制； ? 可用于冷轧带钢板形控制，也可用于铝/铜带轧机的板形控制； ? 可兼容压磁式（ABB）、压电式（BFI）以及空气轴承式板形辊。 开发出的板形控制系统已应用到鞍钢1250单机架六辊可逆冷轧机生产中，在进行0.18 mm超薄规格带钢轧制过程中，板形控制系统运行稳定，带钢平直度达到国际先进板形指标，控制精度小于7I。部分研究成果业已推广到唐钢等钢铁企业的冷轧生产线升级改造项目中。另外，冷轧板形控制的相关研究成果通过了由中国工程院院士干勇、王
一德、殷国茂等专家组成的省级鉴定，鉴定组专家认为，该冷轧带钢板形控制的技术成果保证精度达到优于7I的国际领先水平，填补了国内空白，打破了国外对冷轧板形控制系统的长期技术垄断，是我国冶金领域核心技术自主创新的重大进步。以“冷轧机板形控制系统核心技术自主研发与工业应用”命名的该项目荣获2010年冶金科技进步一等奖。
早在1999年，东北大学就以热轧带钢生产过程为对象，依据带钢在冷却过程中温度——相变——应力的耦合关系，建立了描述带钢残余应力和最终板形参量演变行为的数学模型，以此达到根据冷却工艺和轧制过程设定参数预测室温下的板形。提出了微中浪轧制策略补偿冷却不均造成的板形不良，并给出了不同规格带钢的最佳设定值。
截止2011年3月，东北大学室在板形控制方面所开发的软件： 1) 过程控制平台；
2) CVC、PC和UC轧机板形设定模型；
3) CVC、CVC-plus和SMART Crown 辊型曲线设计软件； 4) 辊系弹性变形分析计算软件； 5) 工作辊和支承辊辊型曲线优化软件； 6) 单机价可逆式UCM轧机板形设定软件； 7) 辊缝保持代码；
8) 非对称条件下轧辊弹性变形分析软件； 9) 板形反馈控制代码。
东北大学在板形控制方面所承担的的科研项目： 1) 宝钢2050mm热轧机组板形控制参数优化 2) 本钢1700mm热轧机组板形控制参数优化 3) 涟钢1720mm冷轧机组板形控制参数优化 4) 本钢酸轧机组板形控制参数优化 5) 首钢6H3C冷轧机板形控制与优化 6) 唐钢1800mm冷轧机组轧机设定系统 7) 港陆1250mm热轧机组板形控制系统 8) 鞍钢冷轧机组板形控制系统
9) 梅钢1422mm热轧机组F4~F6CVC辊型曲线设计与优化 10) 台湾中钢热轧机组支承辊辊型曲线优化
11) 济钢双机架可逆式冷轧机组板形控制与优化 12) 铝合金板带箔板形控制参数优化
13) 中山中粤马口铁六辊UCM可逆轧机板形设定系统