試析帶鋼冷軋機(jī)振動問題及研究進(jìn)展

李曉麗

摘 要：軋機(jī)振動問題是關(guān)系到鋼鐵生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的重要問題，成為鋼鐵產(chǎn)業(yè)中影響鋼鐵生產(chǎn)的主要問題，其涉及的相關(guān)技術(shù)問題一直很難得到解決。軋機(jī)振動的現(xiàn)象包括很多種，可以根據(jù)振動的特點和振動的原因進(jìn)行歸類。目前，帶鋼冷軋機(jī)的振動問題主要集中在扭轉(zhuǎn)振動和三倍頻程振等問題上。文章主要分析帶鋼冷軋機(jī)振動問題的研究和未來的發(fā)展趨勢，希望能夠為促進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)提供相關(guān)的幫助。

關(guān)鍵詞：帶鋼冷軋機(jī)振動；問題研究；發(fā)展趨勢

前言

在帶鋼冷軋機(jī)振動的問題上，根據(jù)其振動產(chǎn)生的原理，主要可以分為兩種情況，分別是強(qiáng)迫振動和自激振動。軋機(jī)振動相關(guān)的問題研究與軋機(jī)的每個部件的相關(guān)振動形式密切相關(guān)[1]。帶鋼冷軋機(jī)的振動現(xiàn)象屬于其中比較復(fù)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(nèi)對于軋機(jī)振動的問題的研究工作取得了一定的進(jìn)展，并結(jié)合國際上的研究結(jié)果，進(jìn)行了歸納和總結(jié)，為將來帶鋼冷軋機(jī)的發(fā)展指出了方向。

1 帶鋼冷軋機(jī)振動

帶鋼冷軋機(jī)的振動從振動的現(xiàn)象和載荷的傳遞系統(tǒng)上可以將其分為兩類，分別是軋機(jī)垂直系統(tǒng)和軋機(jī)記住傳動系統(tǒng)的振動。帶鋼冷軋扭轉(zhuǎn)振動主要是在生產(chǎn)的過程中經(jīng)常出現(xiàn)一些傳動零部件的故障而慢慢被發(fā)現(xiàn)的，其發(fā)生振動的頻率通常是5-20Hz。在軋機(jī)中，其主要的傳動系統(tǒng)可以認(rèn)為是由若干個元件來共同組成的，這個系統(tǒng)能夠在載荷出現(xiàn)突變的情況下發(fā)生一些不穩(wěn)定的扭轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動。如圖1所示。

圖1 軋機(jī)主傳動系統(tǒng)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(dǎo)致打滑的情況出現(xiàn)，這樣也會出現(xiàn)主傳系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動，一般情況下這種振動屬于發(fā)散性的自激振動。在發(fā)生振動的情況下，如果不能及時減速可能會造成設(shè)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(tǒng)中的電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)如果出現(xiàn)了問題也可能會導(dǎo)致主傳動系統(tǒng)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動的情況。針對軋機(jī)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)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(guān)，分別是電機(jī)驅(qū)動、軋輥和中間的機(jī)械傳動部分。

2 帶鋼冷軋機(jī)振動的問題和研究

2.1 帶鋼冷軋機(jī)垂直振動問題

軋機(jī)垂直振動的發(fā)展和研究在軋機(jī)相關(guān)設(shè)備走向了高速化之后逐漸引起相關(guān)工作人員的注意。垂直振動在實際的生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)，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(jī)中出現(xiàn)的比較危險的一種振動現(xiàn)象，其發(fā)生的主要特點是突發(fā)性，可能往往可以在幾秒之內(nèi)就集合大量的能量來使得振幅出現(xiàn)迅速的擴(kuò)散，并且能夠產(chǎn)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(xiàn)明顯的變化和機(jī)架之間的軋件出現(xiàn)有關(guān)張力方面的變化，如果情況嚴(yán)重，可能會造成廢品和斷帶并且會使得設(shè)備的安全性出現(xiàn)問題。高頻振動和低頻振動相比發(fā)生的速度不會那么快，這種振動的發(fā)生需要一個漸變的過程，雖然這種振動不會對扎件厚度產(chǎn)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(guān)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量問題。軋機(jī)出現(xiàn)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(jī)的系統(tǒng)出現(xiàn)沖擊性影響或者是引起作用力的變化等相關(guān)的因素都有可能引起軋機(jī)的振動。

2.2 理論研究

在垂直振動的相關(guān)性的理論研究中，主要是涉及自激振動的相關(guān)研究，包括機(jī)架輥系的振動模型的合理性簡化以及對于軋制力的相關(guān)性研究。在機(jī)架輥系的振動模型中，軋機(jī)垂直振動的相關(guān)性振動系統(tǒng)一般是由軋輥以及立柱等部分共同組成的。在針對機(jī)架輥系的相關(guān)結(jié)構(gòu)的動態(tài)性分析中，主要是以軋機(jī)的實際結(jié)構(gòu)性簡化來作為線性集中的參數(shù)振動式的模型。另外，在對振動的穩(wěn)定性方面的問題進(jìn)行分析的時候，一般會認(rèn)為振動的模型是有關(guān)扎件的上下對稱并且能將系統(tǒng)的相關(guān)自由度減少一半的部分。在針對軋機(jī)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(wěn)態(tài)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(tài)變化考慮在內(nèi)。

2.3 振動仿真研究

振動仿真研究在軋機(jī)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(xiàn)的原因以及抑制振動出現(xiàn)的相關(guān)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(shù)的仿真分析。德國曾采用一次仿真的方法來對于冷連軋機(jī)的垂直振動問題進(jìn)行研究。主要是將單個的軋機(jī)進(jìn)行簡化成為一個五自由度集中的質(zhì)量相關(guān)模型，之后再將軋機(jī)進(jìn)行串聯(lián)。

3 未來發(fā)展趨勢

帶鋼冷軋機(jī)的振動問題的研究已經(jīng)持續(xù)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(jī)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(jī)理，依舊沒有得到好的研究結(jié)果，在帶鋼和軋輥表面振紋的形成和機(jī)理等方面的問題和矛盾都仍然存在[2]。在未來的發(fā)展中，軋制潤滑界面需要進(jìn)行動力學(xué)的相關(guān)分析，軋制界面是軋機(jī)振動其中的一個振源，所以軋制界面潤滑的情況對于軋機(jī)的振動能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，但是目前對于其中的機(jī)制并沒有得到明確的解釋，所以未來的發(fā)展之中，潤滑界面的動力學(xué)模型將建立起來。潤滑界面的相關(guān)性問題十分復(fù)雜，其中和很多個學(xué)科都出現(xiàn)交叉，并且軋制軟化的狀態(tài)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(xué)模型將是未來的發(fā)展方向。

4 結(jié)束語

帶鋼冷軋機(jī)振動的問題是影響鋼鐵生產(chǎn)的重要問題，不僅會影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，還會影響生產(chǎn)機(jī)器的運行，從而導(dǎo)致機(jī)器出現(xiàn)損壞，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。作者主要分析了帶鋼冷軋機(jī)振動的相關(guān)性問題，深入地討論了帶鋼冷軋機(jī)振動問題研究的未來發(fā)展趨勢，認(rèn)為潤滑界面的動力學(xué)模型將是未來的發(fā)展方向，希望能夠為解決冷軋機(jī)振動的相關(guān)性問題提供建議。

參考文獻(xiàn)

[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(jī)械，2009，1.

[2]楊旭，童朝南.板帶軋機(jī)振動問題研究[J].鋼鐵研究學(xué)報，2009，11.

[3]孫彬.熱軋工藝參數(shù)和供氧差異對氧化鐵皮結(jié)構(gòu)和厚度的影響[J].熱加工工藝，2014，15.