平整机支撑辊振动纹分析及控制.docx
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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关键词：冷轧；平整机；支撑辊；振动纹Analysis and Control for the Chatter Marks on the BackupRoll of Temper MillPENG Shi- jun LIANG Min- qin GUO Zhi- jie（ Cold- rolled Strip Mil） lAbstract： The appearance and causes of chatter marks occurred on the backup roll surface of temper millwere 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 controlling the chatter marks, such as to investigate the hydraulic system and breast roll system, adopt vari- able- speed rolling to avoid the resonance region, adjust the concentration of tempering lubricant, reduce the displacement of main drive system, and change the large backup roll as well as optimize the matched roller di- ameter, were summarized.Key Words： Cold- rolling；T emper Mill； Backup Roll； Chatter Mark前 言 5 000） t 减 少 到 8 000 t 甚 至 更 低 ， 换 辊 周 期 由原 来 的 15 d 左 右 缩 短 到 5 d。
为 此 ， 冷 轧 板 带 厂 开 展 攻 关 ， 探 索 平 整 机 的 振 动 特 征 和 性 质 ， 观 测 振 纹 形 态 和 形 成 规 律 ， 分 析 其 形 成 原 因 ， 希 望 找 到 较 为 合 理 的 解 决 办 法 ， 降 低 振 动 纹 出 现 的频率本文总结攻关内容及其效果1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±支撑辊振动纹分析22.1 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 间作 者 ： 彭 仕 军 ， 大 学 学 历 ， 工 程 师 ， 现 任 冷 轧 板 带厂精整车间副主任 2012 年第 3 期 彭仕军等：平整机支撑辊振动纹分析及控制 33 距 分 布 ， 明 暗 条 纹 间 距 为 31.0～3 2.5 mm （ 见 图1a） 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 1b） ， 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。
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3.1 排查液压辅助系统及机架辊系 液压油源的清洁度会影响到平整液压机构的工 作 效 能 ， 尤 其 是 关 系 到 辊 系 的 AGC 缸 及 伺 服阀 工 况 的 稳 定 为 保 证 高 压 系 统 液 压 油 的 清 洁 度 ，在大修期间更换了高压油箱液压油，并清洗 油箱，同时更换了控制 AGC 缸的 伺 服 阀 但 是 ， 振动纹无缓解现象由于工作辊轴承采用滚动轴 承，轴承缺陷，包括在换辊和运行中出现的内外 道 缺 陷 ， 也 会 直 接 激 励 工 作 辊 持 续 振 动 ， 另 外 ， 支撑辊和工作辊轴承座衬板磨损后会造成尺寸偏 差，间隙变动于是，进行更换轧辊轴承并更换 磨损衬板的试验，但缓解振动纹并不明显。
说明 以上假设不是产生振动纹的主因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3a 支撑辊表面振动纹形貌轧制方向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。
2012 年第 3 期 34 柳 钢 科 技速 度 保 持 在 2 m/s， 快 速 避 开 速 度 为 5～6 m/s 的共 振 区 实 施 后 发 现 ， 采 取 变 速 轧 制 避 开 共 振 区 ， 能 降 低 振 动 纹 的 产 生 速 度 ， 提 高 轧 制 量 ， 减少辊耗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 [1]2011- 02 开始进 行 适 宜 的 平 整 液 浓 度 试 验 ， 平 整 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 /%变 形 ， 导 致 在 高 速 轧 制 过 程 中 传 动 轴 有 严 重 轴向窜动的 现 象 ， 进 而 产 生 扭 振 现 象 2011- 09 更 换 了 主 传 动 下 轴 定 位 球 ， 轧 制 量 有 所 提 高 经 过 长 时 间 采 集 数 据 分 析 得 出 ， 只 要 定 位 球 没 有 脱落，轧 制 量 便 可 以 稳 定 在 15 000 t 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 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 GAII01 （ 02） ， 硬 度 和 直 径 都 是 上 限 为均 衡 使 用 新 旧 辊 ， 2011- 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 t， 很 不 稳 定 ； 而 经 过 优 化 支 撑 辊 的 直 径 配 对 使 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3.0~3.6 3.6~4.2 4.2~4.620 00018 00016 00014 00012。
