(北京科技大学高效轧制与人机一体化智能系统国家工程研究中心， 北京 100083)

  辊式矫直机的矫直功能是中厚板生产线上保证板带板形的重要手段，其矫直过程可以消除或均匀板带内部残余应力，对提高板带综合质量具备极其重大意义。为分析矫直机对带有边浪的板带的矫直过程以及矫直效果，首先建立了板带弯曲挠度的计算模型，为确定矫直辊的压弯量奠定了基础。在矫直模型作为压弯量设定的基础上，参考现场实际设备尺寸，通过借助大型商用有限元软件ANSYS建立了11辊的辊式矫直机有限元仿真模型，并针对研究目标设计了相应的仿真工况，将模型的矫直过程调整为采用上辊系整体压下倾斜的设置，对不同浪高的板带进行仿真分析。将有限元模型计算出的矫直力与生产实际设备的矫直力作对比，有限元模型的矫直力计算偏差约为8.3%，满足计算精度要求。设置边浪浪高分别为5、10、20 mm的板带作为仿真工况，对其矫直过程进行仿真计算，提取仿真结果中的有关数据进行分析，发现在不采用弯辊的条件下，矫直过程同样具有消除板带不平度的作用。根据结果得出，在浪高较大时，矫直过程消除不平度的作用明显，但是矫直后板带并不能够达到最终的平整度要求；在浪高较小时，矫直过程对不平度的消除能力较弱，但矫直后板带不平度能够达到最终的平整度要求。在分析的基础上，在工业现场的实际设备中进行有关试验，试验数据表明，仿真结果与试验结果趋势相同。

  中厚板辊式矫直机对矫正来料板材不平直度具备极其重大作用，其主要通过压弯量与弯辊量的设定实现对板材弯曲和浪形的矫正作用。目前矫直机压弯量设定模型较为成熟，各方学者从各个角度对矫直过程进行了相关研究。管奔等对H型钢矫直过程进行了研究；刘东冶等对塑性强化材料的弹塑性弯曲应力演变过程进行了研究，并建立了残余曲率二次收敛矫直模型；周存龙等采用大变形矫直策略并考虑材料强化阶段建立了上排矫直辊线性压弯量矫直模型；孙友昭等针对横切线矫直特点建立了辊式矫直模型；王效岗等针对厚板矫直机矫直能力的限制，提出不充分变形矫直方案；孙登月等提出多点柔性压力矫直方案，运用弹塑性理论推导出压弯量计算公式，基于有限元模拟的方法对反弯量计算公式进行修正；林海海等建立开平线矫直机有限元仿真模型，分析不同压弯量对板形质量的影响；高亚南等对引起边浪、中浪(肋浪)等典型浪形缺陷的残余应变(应力)进行求解；杨柳等根据带钢弯曲变形基础原理，对深弯辊防止横折印、深弯矫直组合降低残余应力等机理进行了分析；张立杰等利用数值模拟，对比了大变形、小变形、小倾角整体倾斜、大倾角整体倾斜4种矫直方案中板带的残留挠度和残余应力，并分析了矫直速度对矫直过程的影响。

  当前对矫直过程压弯量模型的研究大多分布在在对不同弯曲程度的板带进行修正，以最终得到良好的平直度。当板材带有边浪时，一般是通过施加弯辊方法来解决，但是矫直过程的压弯量本身能够使得板带纵向纤维均匀化，对边浪有一定矫正作用。本文根据现场矫直机结构，采用大变形矫直策略计算得到2号辊的压弯量设定值及上辊系翻转角度，得到整体压弯量设定。利用有限元仿真软件ANSYS建立辊式矫直过程仿真模型，针对不同浪高采用相同压弯量对板带矫直的过程进行仿真，得出在不施加弯辊作用的条件下矫直过程对边浪的修正作用效果。由于现场部分老旧设备无矫直机弯辊功能，压弯量对浪形影响的研究对无弯辊功能的矫直机具备极其重大意义。

  (2) 利用ANSYS有限元仿线 mm板带的矫直过程进行仿真，发现在浪高较高时，不采用弯辊矫直过程也能对初始浪形有较大的改善，但是矫直后残余曲率并不能够满足需求。初始浪高越小，矫直后可消除的不平度越小，但矫直后板带平整程度越好。

  (3) 对于存在浪形的板带，初始浪高越大，矫直过程中需要的矫直力越大，矫直后的残余应力分布越不均匀；反之，初始浪高越小，矫直过程中需要的矫直力越小，矫直后残余应力分布越均匀。经过现场试验表明，仿真模型浪形和矫直力计算结果与实际试验结果的误差均为10%以内。

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