試析帶鋼冷軋機振動問題及研究進展

李曉麗

摘 要：軋機振動問題是關系到鋼鐵生產效率和生產質量的重要問題，成為鋼鐵產業中影響鋼鐵生產的主要問題，其涉及的相關技術問題一直很難得到解決。軋機振動的現象包括很多種，可以根據振動的特點和振動的原因進行歸類。目前，帶鋼冷軋機的振動問題主要集中在扭轉振動和三倍頻程振等問題上。文章主要分析帶鋼冷軋機振動問題的研究和未來的發展趨勢，希望能夠為促進鋼鐵生產提供相關的幫助。

關鍵詞：帶鋼冷軋機振動；問題研究；發展趨勢

前言

在帶鋼冷軋機振動的問題上，根據其振動產生的原理，主要可以分為兩種情況，分別是強迫振動和自激振動。軋機振動相關的問題研究與軋機的每個部件的相關振動形式密切相關[1]。帶鋼冷軋機的振動現象屬于其中比較復雜的一種，其中涉及的很多問題尚且有待探討。目前，我國國內對于軋機振動的問題的研究工作取得了一定的進展，并結合國際上的研究結果，進行了歸納和總結，為將來帶鋼冷軋機的發展指出了方向。

1 帶鋼冷軋機振動

帶鋼冷軋機的振動從振動的現象和載荷的傳遞系統上可以將其分為兩類，分別是軋機垂直系統和軋機記住傳動系統的振動。帶鋼冷軋扭轉振動主要是在生產的過程中經常出現一些傳動零部件的故障而慢慢被發現的，其發生振動的頻率通常是5-20Hz。在軋機中，其主要的傳動系統可以認為是由若干個元件來共同組成的，這個系統能夠在載荷出現突變的情況下發生一些不穩定的扭轉和轉動。如圖1所示。

圖1 軋機主傳動系統的簡化模型

但是，有的時候可能會因為軋輥之間存在某些東西而導致打滑的情況出現，這樣也會出現主傳系統發生扭轉振動，一般情況下這種振動屬于發散性的自激振動。在發生振動的情況下，如果不能及時減速可能會造成設備的破壞，這是一種非常危險的振動形式。除此之外，主傳系統中的電機調控系統如果出現了問題也可能會導致主傳動系統出現扭轉振動的情況。針對軋機出現扭轉振動的研究需要涉及到的是傳動軸扭矩的變化，但是對扭矩的影響主要和三個方面有關，分別是電機驅動、軋輥和中間的機械傳動部分。

2 帶鋼冷軋機振動的問題和研究

2.1 帶鋼冷軋機垂直振動問題

軋機垂直振動的發展和研究在軋機相關設備走向了高速化之后逐漸引起相關工作人員的注意。垂直振動在實際的生產過程中經常出現，按照振動的頻率來劃分就可以分為兩類，分別是低頻振動和高頻振動。低頻振動主要是在高速連軋機中出現的比較危險的一種振動現象，其發生的主要特點是突發性，可能往往可以在幾秒之內就集合大量的能量來使得振幅出現迅速的擴散，并且能夠產生巨大的噪音，如果在這個時候馬上降低速度可能會使得振動得到有效的抑制。這種振動的方式可能會引起軋件的厚度出現明顯的變化和機架之間的軋件出現有關張力方面的變化，如果情況嚴重，可能會造成廢品和斷帶并且會使得設備的安全性出現問題。高頻振動和低頻振動相比發生的速度不會那么快，這種振動的發生需要一個漸變的過程，雖然這種振動不會對扎件厚度產生影響，但是其在支承輥的表面上可能會形成一種和軋制的方向相垂直的振紋的相關現象，嚴重影響產品的質量問題。軋機出現垂直性振動的主要原因有很多種，其中只要是可能對于軋機的系統出現沖擊性影響或者是引起作用力的變化等相關的因素都有可能引起軋機的振動。

2.2 理論研究

在垂直振動的相關性的理論研究中，主要是涉及自激振動的相關研究，包括機架輥系的振動模型的合理性簡化以及對于軋制力的相關性研究。在機架輥系的振動模型中，軋機垂直振動的相關性振動系統一般是由軋輥以及立柱等部分共同組成的。在針對機架輥系的相關結構的動態性分析中，主要是以軋機的實際結構性簡化來作為線性集中的參數振動式的模型。另外，在對振動的穩定性方面的問題進行分析的時候，一般會認為振動的模型是有關扎件的上下對稱并且能將系統的相關自由度減少一半的部分。在針對軋機的實際情況以及分析中，還建立自由度的模型等。之前，在一些早期的研究中一般都是將輥縫簡化成為一線性的彈簧，主要是使用了穩態軋制的理論來求出軋制力，其中并沒有將軋制力的非線性以及輥縫模型的動態變化考慮在內。

2.3 振動仿真研究

振動仿真研究在軋機的振動分析中屬于比較實用的一種重要方法，對于振動出現的原因以及抑制振動出現的相關性措施的提出都能夠取得一定的作用，仿真分析主要包括顫振模型的仿真研究和有限元技術的仿真分析。德國曾采用一次仿真的方法來對于冷連軋機的垂直振動問題進行研究。主要是將單個的軋機進行簡化成為一個五自由度集中的質量相關模型，之后再將軋機進行串聯。

3 未來發展趨勢

帶鋼冷軋機的振動問題的研究已經持續了很長時間，并且在研究的過程中取得了一定的成果，但是從整體上來說軋機的振動問題并沒有得到徹底的解決，尤其是針對自激振動的機理，依舊沒有得到好的研究結果，在帶鋼和軋輥表面振紋的形成和機理等方面的問題和矛盾都仍然存在[2]。在未來的發展中，軋制潤滑界面需要進行動力學的相關分析，軋制界面是軋機振動其中的一個振源，所以軋制界面潤滑的情況對于軋機的振動能夠產生嚴重的影響，但是目前對于其中的機制并沒有得到明確的解釋，所以未來的發展之中，潤滑界面的動力學模型將建立起來。潤滑界面的相關性問題十分復雜，其中和很多個學科都出現交叉，并且軋制軟化的狀態相對一般的潤滑問題的研究要更加困難，所以潤滑界面的動力學模型將是未來的發展方向。

4 結束語

帶鋼冷軋機振動的問題是影響鋼鐵生產的重要問題，不僅會影響生產效率和產品的質量，還會影響生產機器的運行，從而導致機器出現損壞，造成更大的經濟損失[3]。作者主要分析了帶鋼冷軋機振動的相關性問題，深入地討論了帶鋼冷軋機振動問題研究的未來發展趨勢，認為潤滑界面的動力學模型將是未來的發展方向，希望能夠為解決冷軋機振動的相關性問題提供建議。

參考文獻

[1]李峰，王康健，李有元，等.極薄帶鋼冷軋過程振動紋成因分析及抑制[J].重型機械，2009，1.

[2]楊旭，童朝南.板帶軋機振動問題研究[J].鋼鐵研究學報，2009，11.

[3]孫彬.熱軋工藝參數和供氧差異對氧化鐵皮結構和厚度的影響[J].熱加工工藝，2014，15.