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1、热连轧机震颤的识别和解决对策1导论对任何轧机来说保证质量和生产力是主要的要求。无论是操作还是维修人员，目标都是保证成品的性能和外观。实现这些目标必须要求所有的设备都正常运行。在热、冷连轧工艺中，机械振动在大多数情况下是可见的，某些特定的条件下甚至产生震颤。由于这个震颤,轧机机座的出口处横向标志覆盖宽度都留下了明显的痕迹,。过去研究人员已经注意到在冷轧线发生这种现象,但问题并不像热轧中那么广泛。这种情况是极其有害的,因为它不仅改变了产品的表面质量,而且在某些严重的情况下使仪表也发生了震颤Siderar的66英寸热连轧生产线包含四个加热炉、一个粗轧机、除鳞机，生产速度每分钟640公尺,产品范围从1
2、61250mm厚、291560mm宽。一个热轧厂的概图显示。在处理小断面小宽度的马口铁产品时，重复发生振动问题，并由此,工作辊磨损增加,影响效率，次品率也在增加。这个问题是只发生在第二架轧机处，轧辊和轧制速度每分钟接近120米时。一般来说,这个振动伴随着一个强度变化的低频的嗡嗡声。1997年8月,Siderar决定建立一个与尺寸数据相关的计算模型来寻找震颤的源头。而从以前的工作,主要是一系列的测量轧制速度和观测主轴齿轮轮齿的振动特性。为了改进对发生在Siderar的轧机上的现象的理解，我们做了一个额外的测量和模式分析研究。在二月,进行第二次测量来大体上完成一个颤动的波谱特性描述,包括运动系统和
3、轧制法测定了装配的固有频率和验证模型,发现在各个不同点中存在相关性。在后者情况下,同时计算了驱动系统中的扭转频率和立辊的振动的简化模型,模拟了大型有限元分析模型。在2000年5月, Anther测量了轧制马口铁轧件时，第二和第三轧机处的相关数据。从计算结果与实测值的比较,给出了一个对这些现象的解释。2所描述的问题在Siderar轧机最终轧制中的颤振问题可追溯到轧机的启动,并经历了相当数量的增加，因为两个因素:(1)介绍了在F2和F3轧机外壳的改良，即为变辊和弯辊的移动块增加了窗口。(2)对产品表面质量的要求增加，放任了震颤缺陷。在轧制轻薄材料时最大的振动条件出现了,比如马口铁, 或在迟于材料滚
4、轧时间表时,如1020mm宽、1.60mm厚的。产生这一现象可能突然的,在某些情况下是在轧制的第一卷时,在其他情况中,也可能是在轧制过程中经过逐渐变化后达到最大幅度。当振颤在首轧时产生后，随后进入第四，第五和第六轧机会修正表面差异。在最不利的情况下，基于观察到成品样品上的问题会需要一次换辊。被移走的轧辊会通过不同强度和数量的振动频率显示在整个宽度表面上的振颤。类似的，在第二和第三轧机的出口处带卷的上表面，就能观察到振颤的标志。但是大多数轧辊的不均匀磨损发生在下辊。3进行测量进行了三套测量: 1997年8月,1998年2月,1998年7月。在第二架轧机处，最初的两个表示振动行为的特征通过加速表的
5、信号频谱分析在图3中显示。在第一个数据集，仅仅锁定了每个信号的线性谱,目的就是确定主轴的磨损是否是振颤最主要的起因。在这种情况下,通过固有频率的计算分析了基于关联测量光谱特征频率的运动学系统。得到如图所示的一个特征谱图。主轴的牙齿啮合运行过程中,大约60r/min转速时，观察到一个频率大约40到41赫兹的频率。当轧制厚板带时,第二架轧机的速度大约降低25%和没有产生振颤。因此,我们可以推断一个来源于磨损的主轴的轮齿的周期的力激起了共振。下辊比上辊的振动更强烈是由于下辊刚度比上辊大。此外,高的主轴刚度更有容易将振动传递到工作辊。作用第二架轧机运动系统部分的主动力和第一组数据中产生过程变量可以见表
6、。为了验证结果,进行了另一种更完整的测量,包括对不同的振动的波形进行了测定以及光谱分析与对比。通过加速度计和邻近的一个放在上工作辊和移动块之间的传感器测量，经过惠普3560A分析仪得到数据。1998年7月进行的测量目的就是利用技术来确定第二架轧机的固有频率。估算中的传递函数在每一个测试图中的分析真实的和虚构的自然的频率的方法，显示出各方面垂直测量的函数的大小。频率为60.75 和 72.75 赫兹时共振是最明显的。在图中，大量的传递函数表明，在垂直方向存在一个横向激励。在这种情况下,主共振在10至90赫兹的范围内大约在39.5赫兹时很明显。在2000年5月,另一个是在第二第三架轧机的正常的工艺
7、验证条件,利用相同的测试点评估表格中主动力的影响。结果表明了实质性的进步。4计算模型的结果说明下测量方法，通过不同的形式执行一个关于第二架轧机的特性模型。主要的目的是为了确定运动学系统的哪些部分在振颤的共振中表明一种共振条件,如光谱特性。再者，在轧制带材时发现了振颤痕迹，这只有轧辊和机架的垂直移动能产生，正如两者覆盖了带卷宽度。主要的前提是寻找一种形式的在主轴上放大的扭转振动,源于它是热轧中的振动的主要原因。最复杂的计算是确定正常频率和振型的正常利用振型的有限元法的整体结构。运用整个体系结构分析程序,区分机架的主要部分为有限的立体元件的类型、模拟六面体旋转构件与梁式的元素。该模型包括了主轴、上
8、分离器和钢柱支承。表格显示最重要的计算的频率。例如,第三振型在35赫兹。为了估计传动体系中的扭转频率,从工作辊和支承辊经过整个运动系统直到电动机,为整个传动体系建模，划分汇编成大约1100元素,最大的数目为主轴。用Holzer法来解决问题。频率的影响显示在表格中。进行了灵敏度研究,改变组件和惯性矩。计算结果影响不大,这表明改变固有频率也有必要做出重大修改装配、堆叠装配的四个轧辊的垂直振动频率。这是基于一项类似于利用参考的方案。主要结果显示在表格。5解释测量结果现场检测的非临界的资料显示轧制过程中主要的频率,13、17、32、55Hz没有哪个激起机架的特征频率。在窄带的轧制中，出现在主频35.7
9、赫兹。另一方面, 在固有频率测量中经由影响技术,这个影响是:39.5和60.5赫兹,代表机架的垂直运动；84.5赫兹，相当于轧辊的垂直运动；大约41赫兹,由于工作辊和齿轮耦合的切向冲击,用轴向的传感器测得。振动就会发生在接触弧的摩擦条件变得不稳定（即速度增加摩擦系数减小）。当扰乱发生,扭矩增加,产生了一种自我维持的振动。这个结果可以联系到大幅衰减和摩擦滑脱的条件。扭转频率焦点一般落在40到41赫兹，而机架的垂直振动在35赫兹。这些价值就是, 考虑到基于Siderar关于振颤特性的假设的简化描述，测量轧制马口铁材料中发生的振颤能得到频率为37.5赫兹。振动在板带进入轧机时产生，可能是由润滑不足(
10、摩擦系数) 产生的轴扭转振动。这些主轴扭转振动在机架上激起一个垂直振动模式,就像驱动了一个运动放大器，通过计算有限元模型可能相当于表格中的振动模式三。这个运动是从轧辊开始的。一旦这种情况发生时,由于振颤的工作辊中的振动，其效果是持续的。6 结论通过完美地识别源头来成功地止住热轧开始时的振动。这些测试进行分析,使Siderar得到的结果。振颤是一个出现在操作中的轧机上的特异的能自我维持的振动,由于三者之间的动态结构的设备装配和轧制过程本身。敏感的分析显示实际上不可能在这个时刻修改大部分被牵连部分的惯性。最有效的对策是,降低润滑油的间隙的移动组件和改进的频率变化的主轴。结果，这些措施大大降低热轧振
11、动。当主轴在这个状态的时候，想关心减少，温度和板带速度下降。Identification and Countermeasures to Resolve Hot Strip Mill Chatter1 IntroductionQuality and productivity are major requirements for any rolling mill. Physical and metallurgical properties and surface appearance of the finished product are goals shared both by the oper
12、ating and maintenance personnel. All equipment must function properly to achieve these goals.In both hot and cold rolling processes, mechanical vibrations called chatter can be observed under certain condition, in most cases audibly. As a result of this chatter, transverse marks covering the strip w
13、idth are impressed at the exit of the considered mill stand. The occurrence of this phenomenon in the last stands of cold rolling mills has been reported by several researchers, but information is not as widespread foe hot mills. The problem is highly undesirable, as it not only changes strip surfac
14、e appearance, but creates gauge chatter in sever case.Siderars 66-inch hot strip mill consist of four reheating furnaces, a condition roughing mill, a descaling mum speed of 640 meter per minute, Product ranges from 1.6 to 12.5 mm in thickness and 560 to 1525 mm in width. A schematic of the hot stri
15、p mill facility is shown in Fig. During the processing of light gauge and narrow tinplate product, a repetitive vibration problem occurred. Consequently, work roll wear increased, affecting mill productivity. Reject rates also increased. This problem was only when rolling strip with rolling speeds c
16、lose to 120meters per minute in stand F2. In general, the vibrations were accompanied by a low-frequency audible humming of variable intensity.In Aug. 1997, Siderar decided to carry out an intensive campaign of measurements and data correlation with calculation models to detect chatter origin. From previous work, a series of measurements
