平整机支撑辊振动纹分析及控制

ａ 支撑辊表面振动纹形貌
支撑辊使用中后期 ，机架 内的振动为 自激振 动和强迫振动共存 ，由振纹引起的强迫振动进一 步 加速 了振纹 的形 成 。而支撑 辊表 面 的振纹 又作 为 激振源 出现 ，对 系统 的振动 有促进 作用 ，进 一 步 加剧 了振 纹 的形 成 ，从 而导 致带 钢板 面 出现 振 动 纹 。
ａｂｌｅ－ｓｐｅｅｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｒｅｇｉｏｎ，ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒ ｉｎｇ ｌｕｂｒ ｉｃａｎｔ，ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ
ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍ ａｉｎ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｂａｃｋｕｐ ｒｏｌｌ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｍａｔｃｈｅｄ ｒｏｌｌｅｒ ｄｉ－ ａｍｅｔｅｒ，ｗｅｒｅ ｓｕｍ ｍａｒｉｚｅｄ．
区 ，能降低振动纹 的产生速度 ，提高轧制量 ， 换 了主传动下轴定位咖 球 ，轧制咖量咖有咖所咖 提高咖。０ 经
减 少辊耗 。
过 长 时 间 采集 数 据 分 析 得 出 ，只 要 定 位 球 没 有
３．３ 调 整 平整液 浓度试 验
轧制过程 中轧辊需 要平整液 冷却 润滑。由 于 支 撑 辊 被 工作 辊 带 动 旋 转 ，平 整 液 在 规定 的 温度下 ，浓度过低 、过高都会对 辊系稳定性产 生影响 ：过低会造成润滑不 良，过高有 可能会 造成 辊 间相 对 周期 性 打滑 ，加 速振 动 纹 的产 生 。 国 内 某 冷 轧 板 带 厂 有 过 这 方 面 的 案 例 【ｌＪ。 ２０１ １—０２开 始进行 适 宜 的平整 液浓 度试 验 ，平整
ｔ，很 不稳 定 ；而经 过 优 化０２ １５ ３０４ ，４６９ＯＯ １６０００ 厂＼ ／＼ ， ＼ １ ６０ Ｊｒ＼ ／、 ／ ＼１ ： ， ，－ ＼扇 鹄０ ＼１２ ｊ ． ２７１６，５“ ｒ２．０
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平整机支撑辊振动纹分析及控制
彭仕 军 梁 民勤 郭 志杰 （冷轧 板带 厂）
摘 要 ：介 绍 冷轧 平 整机 支撑 辊表 面振 动纹 的形 貌 ，其 产 生原 因：机 组 刚性和 稳 定性 降低 ，受 轧 制 中的振 源 引起 平整 机 自激 振 动 ，以及 轧 制 中的各 项振 动 的耦 合 。总结 实施 的排 查 液 压辅 助 系统 及 机 架辊 系、采 用 变速 轧 制避 开 共振 区、调 整 平整 液 浓度 、排 除 主传 动机械 故 障、 更换 大辊 径 支撑 辊及 优化 轧辊 直径 配对等控 制振 动纹 的措 施及 其效 果。
测 试 数 据 表 明 ，支 撑 辊 辊 径 小 ，硬 度 低 ， 更 容 易 出现 振动纹 。平 整支撑 辊 硬度 （ＨＳＤ）使
液质 量 分数 试 验 范 围 ：３．０％ ４．６％ （试 验 结果 见图 ２）。试验结果与生产现场验证证 明，维持 平整液质量分数在 ３．６％ ～４．２％，对抑制振动纹 的快 速 出现 有 良好 的效 果 ，浓 度过 高 或者 过 低 ， 产生 振动纹 的时间就会 缩短 。
平 整液质量分数 ／％
一 － Ｏ－·３．０～３．６ —— ３．６￣４．２ —
４．２～４．６
用 范 围 ６３～７０，直 径范 围 １ ２２０～１ ３４０ ｍｍ。 生 产至今 ，部分支撑辊直径变小 接近报废 ，生产 ３～４天 就 有 可 能 出现 振 动 纹 。２０１１—０３购 回一 套新的支撑辊 ＧＡＩ１０１ （０２），硬度和直径都是上 限 。为均衡 使用 新 旧辊 ，２０１ ｌ一０９优化 支撑 辊 的 配对 直 径 ，把 新 旧支 撑 辊按 大辊 在 上 ，小 辊 在 下 的 原 则 合 理 地 配 对 使 用 。从 图 ３可 以 看 出 ， 没有优化配对前旧辊轧制量大都在 ４ ０００ ９ ０００
脱落 ，轧制量便可 以稳定在 １５ ０００ｔ以上 ，甚至 可达到 ２１ ０００ ｔ；若轧制量 突然 降到 １０ ０００ｔ左 右连续出现 ２次 ，则必须检查主传动两接轴 是 否 有 问题 。这 也 说 明 主传 动 机 械 故 障是 引起 振 动纹 的一个 主要 因素 。
３．５ 更 换大辊 径 支撑辊 ，优化 轧辊 直径 配对
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ： Ｃｏｌｄ－ｒｏｌｌｉｎｇ； Ｔｅｍｐｅｒ Ｍｉｌｌ； Ｂａｃｋｕｐ Ｒｏｌｌ； Ｃｈａｔｔｅｒ Ｍａｒｋ
１ 前 言
冷 轧板 带 厂平 整 机 改造 自英 国 ＣＯＲＵＳ公 司 平 整 机 。２０１０年 中旬 生 产 中发 现 ，平 整 机 支 撑 辊 表 面 出现 明 暗 相 间 的条 纹 。这 种 由于 机 架 振 动在支撑辊面产生一种垂直于轧制方 向的明暗 相 间 的条 纹 称 为 振 动 纹 。振 动 纹 的 出现 会 直 接 复制到带钢表面上 ，造成表面质量缺陷 。为 了 避 免 带 钢 表 面 出现 振 动纹 迹 象 就 需 要 更 换 支 撑 辊 ，导 致支 撑 辊轧制 量 由原计 划 量 的 （２５ ０００±
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速 度保 持 在 ２ｍ／ｓ，快 速 避开 速 度 为 ５～６ｍ／ｓ的 变形 ，导致在高速 轧制过程 中传动轴有严重轴
共 振 区。 实施 后 发 现 ，采 取 变 速 轧 制 避 开 共 振
向窜
动
的现象
，进
而产 生扭 振现 象 。２０１ ｌ一０９更 ． 咖器１毒莒 鞲群丑霹靴 ０ ８ ６ ４ ２ ０ ８ ６ ４ ２
换辊 投用前 期 ，平整 机在该 振源 作用 下 以固 有频 率发 生 自激振动 ，此 振动 在一定 速度 范 围内 特别明显 ，加上轧制 中速度 、轧制力的频繁波动 会产 生扭 振 、垂 振 、水平 振动 相互叠 加 ，因各 项 振 动 的耦 合 ，机组 的刚性 平衡 被打破 ，从 而在 支 撑辊 表 面逐 步产 生振 动纹 。
关键 词 ：冷轧 ；平整机 ；支撑辊 ；振 动纹
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｈａｔｔｅｒ Ｍ ａｒｋｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｂａｃｋｕｐ Ｒｏｌｌ ｏｆ Ｔｅｍ ｐｅｒ Ｍ ｉｌｌ
ＰＥＮＧ Ｓｈｉ－ｊｕｎ ＬＩＡＮＧ Ｍｉｎ－ｑｉｎ ＧＵＯ Ｚｈｉ￣ｉｅ （Ｃｏｌｄ—ｒｏｌｌｅｄ Ｓｔｒ ｉｐ Ｍｉｌ１）
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用 ，可较好地抑制振动纹 的出现 ，对轧制量有 明显的提高，轧制量稳定在 １５ ０００ ｔ以上 ，多次 达 到计 划换 辊量 。
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Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｃｈａｔｔｅｒ ｍａｒｋｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｃｋｕｐ ｒｏｌｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒ ｍｉｌ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ：ｔｈｅ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｉｌｌ ｗｅｒｅ ｒｅｄｕｃｅｄ；ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｅｘｃｉｔｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒ ｍｉｌｌ ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｒｏｌｌｉｎｇ．Ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｔｔｅｒ ｍａｒｋｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｂｒｅａｓ ｔ ｒｏｌｌ ｓｙｓｔｅｍ，ａｄｏｐｔ ｖ 一
３．１ 排查 液压辅 助 系统及 机架辊 系
ｂ 支撑辊和带钢表面振动纹传导示意图
图 １ 振动纹 形貌
２．２ 产 生振动纹 的原 理分 析
平 整机投 产 以来 ，由于机 架机 械设 备的松 动 和磨损 、传动机构及辊系轴承间隙加大 、轧辊磨 削 直径 变小硬 度变低 等 问题 的积 累 ，都会 造成 整 个机组刚性和稳定性 的逐步降低。轧制过程 中， 轧 辊辊 系受 到 偏 心 、传 动 冲击 等 多 种外 界 影 响 ， 形 成复 杂的振 源 。
２１ ３２０ ２１ ３４０
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２ 支撑辊振动纹分析
２．１ 振动 纹形 貌及 其特征
现 场 测试 发 现 ，当上 下 支 撑 辊 达 到 一 定 轧 制量 以后 ，会 产 生 振 动 纹 。振 动 纹 与 轧 辊 轴 线 平 行 ，明 暗相 间且 连 续 ，沿 支 撑 辊 表 面 均 匀 间
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距 分 布 ，明暗 条 纹 间距 为 ３１．０～３２．５ ｍｍ （见 图 ｌａ）。如果 不及 时 更换 支 撑 辊 ，继 续 轧 制 生 产 ， 振 动纹 就会加 深 、加 重并 复制 到带 钢表 面 ，在 带 钢 表面形 成 和支撑辊 一样 明 暗相 间 、距离 相 同的 条 纹 （见 图 ｌｂ），虽然 条纹 间无 手 感差 异 ，粗 糙 度 无变 化 ，但 冷 轧产 品表 面质 量受 到很 大影 响 。 另 外 ，如果生 产过程 中更 换工 作辊 的周期 短 ，工 作 辊不会 形成 振动 纹现 象 。
３．２ 采用 变速 轧制 ，避开 共振 区
在 轧制过 程 中 ，随着机组 速度 变化 ，平整 机 有一个系统固有频振 区，如果在这个速度区域一 直 轧制 ，机架 会发 出 “嗡嗡 ” 的共 振声 ，平整 机 振动纹出现得更快。为此 ，采用变速轧制，尽量 避开辊系之间的共振频率 ，进而能延缓振动纹的 产生。同时 ，在启车运行稳定后立即提高轧制速 度 ，尾部停 车阶段使速度大斜率下降并且将停车
３ 控制振动纹 的措施
自平整机产生振动纹 以来 ，冷轧板带厂跟踪 并采集了大量 的数据进行分析和研究 ，力求摸索 产生振动纹的规律 ，延长支撑辊使用的寿命。虽 然在排查液压辅助系统 、更换机架内部铜衬板 、 更 新 轧 辊 轴 承 的效 果 不 明显 ，但 在 实 施 变 速 轧 制 、调整平整液浓度 、检查主传动系统 、优化大 辊径支撑辊直径配对等措施后 ，对遏制振动纹的 快 速 出现 ，效果有 了明显改善 。