D0I:10.13374j.issl001-03x.1998.04.010 第20卷第4期 北京科技大学学报 Vol.20 No.4 1998年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1998 四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之一 钢板波浪的诊断与消除 闫晓强)邹家祥)齐铁树)刘先礼)赵少华)任天宝2) 1)北京科技大学机被工程学院，北京100083 2)马按山钢铁股份有限公司 摘要运用现代综合测试技术诊断了中板轧机钢板表面生成随机性通宽波浪的主要根源，实施 了轧机改造和调整措施， 关键词轧机，中板，波浪；测试 分类号TG333.15;TG333.11 马钢2300四辊中板轧机采用上、下工作辊单独直接传动，在轧制较厚规格钢板时，钢板 生成明显的通宽波浪.现场观测发现：钢板越厚、变形抗力越大，波浪越严重，出现的几率越 高，严重影响产品表面质量~刘.本文通过对轧机的综合测试，确定了抑制钢板波浪生成的改 造措施并实施，消除了钢板的波浪，产品表面质量明显提高， 1钢板生成波浪的特征 经过对钢板波浪的测量和观察发现，其波浪特征如下：1)厚差无明显变化；2)通宽性或称 足宽性，即波浪贯穿整个板宽；3)随机性，即找不到任何2块相同波浪的钢板；4)严重波浪的 典型波长约为轧辊周长的1/2或1/4，或称波浪的频率约为2Hzr或4Hzr, 根据波浪的特征，将此种波浪定义为随机性通宽波浪（以下简称波浪） 2综合测试及信号分析 为了寻求钢板生成波浪的主要根源，首先对轧机运行状况进行了摸底测试，测试点布局 及所用仪器参见图1.现场采集的轧机振动信号经频谱仪分析后得到能量较大的主要频率见 表」和表2，用它来剖析钢板生成波浪的根源， 由测试结果分析可知： (1)轧机垂直振动信号中出现250Hz和5Hz频率成分.理论计算轧机垂直振动的二阶固 有频率是247Hz.出现的5Hz低频成分是来自液压压下系统的响应频率(AGC系统动态响 应时间为180~220ms).4个轧辊垂直振动的频率比钢板波浪的频率高得多.因此，钢板生成 的低频波浪与轧机的垂直振动无关. (2)工作辊水平方向振动频率范围为1.25~146.5z,包含了钢板的波浪频率.其余顿率 成分为零部件结构特征频率，运动频率和运转频率以及这些频率的倍频、差頫等.因此，钢板 1998-05-26收稿闫晓强男，36岁，副研究员
DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 04. 010
Vol.20 No.4 闫晓强等：四辊中板轧机钢波浪生成与抑制之一 ·365· 生成波浪与辊系水平的低频振动有关. 3425 988888% 丽 D 888 888888 3S399 B ☑B88 988888 图1四辊中板轧机综合测试简图 1位移传感器，2轧制压力传感器；3上支撑辊轴承座垂直加速度计；4上工作辊轴承座垂直加速度计；5上工 作辊轴承水平加速度计；6下工作辊轴承座垂直加速度计：7下支撑辊轴座垂直加速度计；8下工作辊瞬时速 度传感器：9上工作辊瞬时速度传感器；10上工作辊轴承座轴向加速度计：；11机架垂直加速度计；12上万向 接轴扭矩传感器，13上万向接轴弯矩传感器；14下万向接轴扭矩传感器；15下万向接轴弯矩传感器；16.17 万向接轴平衡装置轧制方向加速度计：18下电动机电枢电压；19下电动机电枢电流分流器，20下电动机测速 机：21下电动机转速码盘：22上电动机电枢电压：23上电动机电枢电流分流器；24上电动机测速机：25上电动 机速度码盘；A,E,K隔离开关转换板；B.F磁带记录机；C、电荷放大器，D双踪示波器，H隔离放大器：1动态 应变仪：J光线示波器 表1轧机垂直系统振动信号主要频率表 参 数 操作侧主要频率范围/比 传动侧主要频率范围/Hz 机架垂直方向振动 5,250 上支承辊轴承座垂直振动 2.5~58,150~295 172.250 上工作辊轴承座垂直振动 5287,725~780 182,250 下工作辊轴承座垂直振动 250,391 250 下支承辊轴承座垂直振动 250 上工作辊轴承座水平振动 1.25~97.5 2.146.5 上工作辊轴承座轴向振动 84,250 250 (③)上，下主电动机电枢电流出现低频振荡现象，如图2所示，振荡频率随着轧制速度在 0~4Hz之间变化，该频率除以电动机的转速恒等于2.随着轧制道次增加，上、下电动机电枢 电流之间出现明显交替变化，即上，下电动机电枢电流振荡相位几乎呈反向（约180°）.万向 接轴扭矩的变化规律基本同主电机电枢电流，见图3.万向接轴的弯矩振荡频率也随着转速
·366* 北京科技大学学报 1998年第4期 的变化在0~2Hz之间变化，其幅值较大.该频 表2轧机传动系统信号主要频率表 率除以电动机转速恒等于1，见图3.上、下万 参数 主要颍率范围业 向接轴弯矩间的相位差随着上、下工作辊之间 上万向接轴扭转振动 0~4,13.0 的咬钢相位差变化而变化.轧机空转时，万向 下万向接轴扭转振动 0~4,14.5 接轴也存在较大的弯矩.万向接轴平衡装置水 上万向接轴弯曲振动 0-2 平振动频率范围为1.25~85z,也包含钢板 下万向接轴弯曲振动 0-2 生成波浪的频率成分. 上电机电枢电流振荡 0一4 综上所述，钢板生成波浪主要原因与主传 下电机电枢电流振荡 0~4 动系统出现的低频振荡和辊系稳定性有关.为 轧辊侧接轴平衡装置振动 1.2525,42-85 进一步缩小寻找振源的范围，首先应该判断该 电机侧接轴平衡装置振动 11~29.5,72 低频振荡的振源是来自电气传动速度控制系 统还是机械传动系统.由于主传动用G-D机组控制，速度控制系统中无测速机反馈信号，这 就排除了测速机信号的波动可能引起的低频振荡，又由于该振荡的频率是随着轧制速度的变 化而变化，也排除了电气控制系统产生的振荡（控制系统产生振荡的频率一般来讲是不变 的)，因此，可以判断钢板生成波浪的根源是主传动系统机械部分和辊系稳定性， 下转速 第6道次 下电流 上电 第5道次 图2改造前主电机电枢电流示波图 下弯矩 t 上扭矩 下扭矩 空转 第5道次 第6道次 图3万向接轴扭矩，弯矩示波图 3改造方案确定及实施效果 经过剖析万向接轴结构和倾角、压下量、人口厚度、轧制温度，辊径、辊系稳定性、上下鞭 速差设定等对钢板波浪的影响，找到了主要根源，据此提出了轧机改造和调整措施
Vol.20 No.4 同晓强等：四辊中板轧机钢波浪生成与抑制之一 ·367· 这些措施为：(1)改造万向接轴的结构，即将万向接轴两端叉头呈垂直布置改成平行布 置：(2)将辊系偏移距由0改为12mm:(3)减小辊系和传动系统的间隙，使其处于最佳状态，并 保持叉头（虎口）具有良好的润滑条件，以提高辊系的稳定性；(4)重新安装和调整万向接轴平 衡装置中心位置，减小由于不对中引起较大的异常弯矩，图4为改造后主电动机电枢电流示 波图，与图2比较可看到，钢板的波浪和主电机电枢电流振荡已消除. 下电流 第9道次 第7道次 上电流 第6道次 第8道次 图4改造后主电动机电枢电流示波图 4结论 (1)当中板轧机上、下万向接轴倾角之和较大时，必须采用两端叉头呈平行（同相位）布置 结构，以避免轧制厚钢板时生成严重波浪.(2)尽量调整使万向接轴、工作辊、电机的轴线与平 衡托架中心在同一垂直平面内；保持铜滑块与扁头、虎口之间良好的润滑条件，以减小异常弯 矩和摩擦弯矩对辊系稳定性的影响.(3)在四辊可逆轧机上，若工作辊轴承座无侧向锁紧约 束，辊系必须有偏移距，且要足够大才能保证轧制时辊系的稳定性， 参考文献 1邹家祥等，轧钢机现代设计理论，北京：冶金工业出版社，1991 2沈久所.机械上程测试技术.北京：冶金工业出版社，1985 3治金部有色金属加工设计研究院.板带车间机械设备设计，北京：冶金工业出版社，1983 Forming and Curbing of Jobbing Sheet Waviness on Four High Jobbing Sheet Mill (1) Diagnosis and Elimination of Jobbing Sheet Waviness Yun Xiauqiang Zou Jiaxiung"Qi Tieshu Liu Xianli Zhuo Saohua Ren Tianbao 1)Mechanical Engineering School.UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Ma Anshan Iron and Steel Limited-Liability Company ABSTRACT The main source leading to random parallel waviness across the width on the jobbing sheet surface was found out by means of the latest comprehensive test technology and then took improvement measures and adjustments on the rolling mill. KEY WORDS rolling mill;jobbing sheet;waviness;test
