孙娥子

摘 要：轧机振动问题是关系到钢铁生产效率和生产质量的重要问题，成为钢铁产业中影响钢铁生产的主要问题，其涉及的相关技术问题一直很难得到解决。轧机振动的现象包括很多种，可以根据振动的特点和振动的原因进行归类。目前，带钢冷轧机的振动问题主要集中在扭转振动和三倍频程振等问题上。文章主要分析带钢冷轧机振动问题的研究和未来的发展趋势，希望能够为促进钢铁生产提供相关的帮助。

关键词：带钢冷轧机振动；问题研究；发展趋势

前言

轧机振动是困扰钢铁产业界多年、给生产带来严重影响与危害的技术难题。轧机存在多种形式的振动现象，其振动特点和发生原因也各不相同。在带钢冷轧机振动的问题上，根据其振动产生的原理，主要可以分为两种情况，分别是强迫振动和自激振动。轧机振动相关的问题研究与轧机的每个部件的相关振动形式密切相关。带钢冷轧机的振动现象属于其中比较复杂的一种，其中涉及的很多问题尚且有待探讨。目前，我国国内对于轧机振动的问题的研究工作取得了一定的进展，并结合国际上的研究结果，进行了归纳和总结，为将来带钢冷轧机的发展指出了方向。

1 带钢冷轧机振动

带钢冷轧机的振动从振动的现象和载荷的传递系统上可以将其分为两类，分别是轧机垂直系统和轧机记住传动系统的振动。带钢冷轧扭转振动主要是在生产的过程中经常出现一些传动零部件的故障而慢慢被发现的，其发生振动的频率通常是5-20Hz。在轧机中，其主要的传动系统可以认为是由若干个元件来共同组成的，这个系统能够在载荷出现突变的情况下发生一些不稳定的扭转和轉动。

但是，有的时候可能会因为轧辊之间存在某些东西而导致打滑的情况出现，这样也会出现主传系统发生扭转振动，一般情况下这种振动属于发散性的自激振动。在发生振动的情况下，如果不能及时减速可能会造成设备的破坏，这是一种非常危险的振动形式。除此之外，主传系统中的电机调控系统如果出现了问题也可能会导致主传动系统出现扭转振动的情况。针对轧机出现扭转振动的研究需要涉及到的是传动轴扭矩的变化，但是对扭矩的影响主要和三个方面有关，分别是电机驱动、轧辊和中间的机械传动部分。

2 带钢冷轧机振动的问题和研究

2.1 带钢冷轧机垂直振动问题

轧机垂直振动的发展和研究在轧机相关设备走向了高速化之后逐渐引起相关工作人员的注意。垂直振动在实际的生产过程中经常出现，按照振动的频率来划分就可以分为两类，分别是低频振动和高频振动。低频振动主要是在高速连轧机中出现的比较危险的一种振动现象，其发生的主要特点是突发性，可能往往可以在几秒之内就集合大量的能量来使得振幅出现迅速的扩散，并且能够产生巨大的噪音，如果在这个时候马上降低速度可能会使得振动得到有效的抑制。这种振动的方式可能会引起轧件的厚度出现明显的变化和机架之间的轧件出现有关张力方面的变化，如果情况严重，可能会造成废品和断带并且会使得设备的安全性出现问题。高频振动和低频振动相比发生的速度不会那么快，这种振动的发生需要一个渐变的过程，虽然这种振动不会对扎件厚度产生影响，但是其在支承辊的表面上可能会形成一种和轧制的方向相垂直的振纹的相关现象，严重影响产品的质量问题。轧机出现垂直性振动的主要原因有很多种，其中只要是可能对于轧机的系统出现冲击性影响或者是引起作用力的变化等相关的因素都有可能引起轧机的振动。

2.2 理论研究

在垂直振动的相关性的理论研究中，主要是涉及自激振动的相关研究，包括机架辊系的振动模型的合理性简化以及对于轧制力的相关性研究。在机架辊系的振动模型中，轧机垂直振动的相关性振动系统一般是由轧辊以及立柱等部分共同组成的。在针对机架辊系的相关结构的动态性分析中，主要是以轧机的实际结构性简化来作为线性集中的参数振动式的模型。另外，在对振动的稳定性方面的问题进行分析的时候，一般会认为振动的模型是有关扎件的上下对称并且能将系统的相关自由度减少一半的部分。在针对轧机的实际情况以及分析中，还建立自由度的模型等。之前，在一些早期的研究中一般都是将辊缝简化成为一线性的弹簧，主要是使用了稳态轧制的理论来求出轧制力，其中并没有将轧制力的非线性以及辊缝模型的动态变化考虑在内。

2.3 振动仿真研究

振动仿真研究在轧机的振动分析中属于比较实用的一种重要方法，对于振动出现的原因以及抑制振动出现的相关性措施的提出都能够取得一定的作用，仿真分析主要包括颤振模型的仿真研究和有限元技术的仿真分析。德国曾采用一次仿真的方法来对于冷连轧机的垂直振动问题进行研究。主要是将单个的轧机进行简化成为一个五自由度集中的质量相关模型，之后再将轧机进行串联。

3 未来发展趋势

带钢冷轧机的振动问题的研究已经持续了很长时间，并且在研究的过程中取得了一定的成果，但是从整体上来说轧机的振动问题并没有得到彻底的解决，尤其是针对自激振动的机理，依旧没有得到好的研究结果，在带钢和轧辊表面振纹的形成和机理等方面的问题和矛盾都仍然存在。在未来的发展中，轧制润滑界面需要进行动力学的相关分析，轧制界面是轧机振动其中的一个振源，所以轧制界面润滑的情况对于轧机的振动能够产生严重的影响，但是目前对于其中的机制并没有得到明确的解释，所以未来的发展之中，润滑界面的动力学模型将建立起来。润滑界面的相关性问题十分复杂，其中和很多个学科都出现交叉，并且轧制软化的状态相对一般的润滑问题的研究要更加困难，所以润滑界面的动力学模型将是未来的发展方向。

4 结束语

带钢冷轧机振动的问题是影响钢铁生产的重要问题，不仅会影响生产效率和产品的质量，还会影响生产机器的运行，从而导致机器出现损坏，造成更大的经济损失。作者主要分析了带钢冷轧机振动的相关性问题，深入地讨论了带钢冷轧机振动问题研究的未来发展趋势，认为润滑界面的动力学模型将是未来的发展方向，希望能够为解决冷轧机振动的相关性问题提供建议。

参考文献

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（作者单位：天津宏进工程有限公司）