层流就是使低水头的水从水箱或集水管中通过弯曲管的作用形成一无旋和无脉动的流股，这种流股从外观上看如同透明的棒一样，液体质点无任何混杂现象。

定义

具体描述

冷却方式

工艺流程

结构

定义

层流就是使低水头的水从水箱或集水管中通过弯曲管的作用形成一无旋和无脉动的流股，这种流股从外观上看如同透明的棒一样，液体质点无任何混杂现象。这样的层流态的水从一定高度降落到钢板表面上会平稳地向四周流去，从而扩大了冷却水同板材的有效接触，大大提高了冷却效率。层流冷却的特点是冷却设备的流量范围基本上是一定的。

层流冷却广泛应用于热轧板带生产线上，安放在热连轧机组的后方、卷取机的前方。

采用层状水流对热轧钢板或带钢进行的轧后在线控制冷却工艺。将数个层流集管安装在精轧机输出辊道的上方，组成一条冷却带，钢板(带)热轧后通过冷却带进行加速冷却。

具体描述

日本栅艺艮对各种流体所作的实验得出系数Jet的定义，给层流、湍流、喷雾流以具体的描述：

Jet=γdv2/σg(γa/γ)0.55

式中d为喷嘴直径，m；γ为水的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2 ；v为喷出速度，m/s；σ为表面张力，kN/m；γa为空气密度，kg/m。并且得出Jet<0.1时水是一滴滴地流下；Jet≥0.1～10时是层流；Jet>10～400时是湍流；Jet>400时则是喷雾流。由于喷嘴结构和层流水流的形状不同，层流冷却又分为管层流冷却和幕状层流冷却。

冷却方式

管层流冷却(pipe laminar flow cooling) 管层流冷却方式是最早应用于带钢加速冷却的层流冷却方式。将若干个装有U形管的集管安置在输出辊道的上方，组成一个几十米到100多米长的冷却带。对板带钢的上表面进行冷却，也称虹吸管层流冷却。整个冷却带分为若干个冷却段，通过控制水的流量、开启冷却段的数目和改变辊道速度来控制板带钢的冷却速度和终冷温度。在板带钢的下方装有多个喷射冷却喷嘴，对下表面进行冷却。层流冷却的工艺流程如图1所示。

工艺流程

1-微调段(7个倾翻架)；2-正常冷却段(11个倾翻架)；3-微调段(1个倾翻架) 。

管层流冷却装置中一个集管的示意如图2。在一个集管上安装若干个倒U形虹吸管，冷却水通过进水管进入集管内，再经U形管流到板带的上表面上。管内水压一般为1～3kPa，U形管的内径根据所需流量进行计算、选择，通常为15～30mm。从U形管流下的柱状层流水流，必须具有一定的冲击力，以冲破钢板上的水层和钢板表面产生的蒸汽膜，才能提高冷却效率。为此管层流集管必须设在辊道上方一定的高度上，一般为1.5～2m。这种冷却方式的特点是：(1)冷却集管数目多，冷却带长，占地面积大；(2)U形管数目多，并且容易堵塞，维修费用高；(3)耗水量较大。

图2管层流冷却集管示意图

1-U形管；2-集水管

水幕冷却(curtain wall cooling) 在精轧机出口输出辊道的上方设置数个水幕集管，从集管流下的幕状层流水流对钢板的上表面进行冷却。也称幕状层流冷却。在辊道的下方设置下水幕(向上喷出幕状水流的集管)或喷射喷嘴，以冷却钢板的下表面。这种冷却方式的特点是：(1)冷却能力大；(2)集管数目少，可减少冷却带长度；(3)喷口不易堵塞，维修管理费用较低；(4)耗水量较大。

结构

水幕集管具有特殊的结构，集管的下部有一条与钢板宽度相当的狭缝。水从狭缝流下，形成连续透明的幕状层流，冷却钢板的上表面。图3为水幕冷却的示意图。上水幕集管内的压力一般为1～2kPa。下水幕集管放在钢板的下方，从辊道间向上喷水，向上的喷口也是狭缝式，但集管内部结构与上水幕不同。下水幕集管内的压力一般为10～20kPa。从上水幕集管流下的幕状水流，在落到钢板上时发生了宽度的减少，这叫水幕的宽缩现象。宽缩大小由宽缩率K(％)表示：

K=2Δl/l

式中l为水幕出喷口时宽度；Δl为落到钢板上的水幕宽度一侧的减少量。一个好的水幕集管。宽缩率应该很小，或接近于零。在实际应用中，将数对上下水幕集管放置在辊道的上、下方，对钢板(带)进行上下双面冷却。通过改变水幕集管的开启组数和改变辊道速度及水幕集管的流量，来控制钢板的冷却速度和终冷温度。

图3水幕冷却示意图

1-上水幕集管；2-上水幕水流；3-下水幕集管；4-辊道；5-钢板