程 江,周存龙,陈志鑫,赵 剑

(太原科技大学机械工程学院 山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室,太原 030024)

宽厚板以及特厚板广泛应用于基建、军事、工业等重要领域,随着行业要求的不断提高,对宽厚板的质量要求不断提高,同时宽厚板的板型矫直技术提出了更高的挑战[1-3]。宽厚板在生产过程中,由于板坯温度不均匀,冷却不均匀以及轧制过程中的不稳定轧制都会产生板型缺陷,如翘曲,边浪等[4-5]。根据ISO7452-84规定:厚板(40～150)mm,在2 000 mm内不平度不得超过11 mm[6].在一些重要场合,对平直度提出更高的要求,如航空母舰用于建造飞机跑道所用(40～50)mm厚结构钢板,其不平度要小于5 mm/m[7].

当宽厚板厚度达到30 mm以上时,传统辊式矫直机无法提供巨大的圧下载荷和足够的压下行程,其板型问题不能得到有效解决[8-9]。因此采用压平机进行压平,目前常用的是压头可横向移动的框架式压平机。然而压平过程中垫铁的距离和压头的压下量只能依靠经验进行调节,导致使用压平机压平宽厚板板型缺陷的效率低下,耗能增加。孙登月[10-11]等计算了垫铁距离不变情况下压平所需反弯量,但未对垫铁距离进行确定。同时,宽厚板由于厚度问题,其热处理后内部热量大量聚集,随后冷却造成内应力分布不均,极易导致横向、纵向曲率均不一致从而形成凸起缺陷,其形状复杂程度远高于常规二维板型缺陷,成为宽厚板矫直的一大难题。

本文以有凸起缺陷的宽厚板为研究对象,对模型进行合理简化,通过计算曲率,及压平所需能量,基于变形能量最小原则,制定消除宽厚板凸起缺陷的最优工艺参数,为宽厚板的凸起缺陷压力矫直提供理论依据,对实际生产具有指导意义。……