D0I:10.13374/j.issnl(001-t03.2007.06.03 第29卷第6期 北京科技大学学报 Vol.29 No.6 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2007 冷轧平整机振纹实测研究 侯福祥)张杰)史小路)曹建国)谢建强)王 聪2) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)武汉钢铁（集团）公司，武汉430083 摘要针对某1700冷轧平整机支持辊表面振纹问题进行了连续跟踪测试.在对平整机固有特性研究的基础上，通过对支 持辊各个使用时期内振动信号的分析与比较，得到了平整机的振动特征以及振动与振纹之间的相互影响关系：在支持辊使用 初期，平整机系统的振动以自激振动为主，振动频率为150，在稳定轧制阶段工作辊对支持辊的相对运动形成支持辊表面振 纹：在支持辊使用中后期，由振纹引起的强迫振动进一步加速了振纹的形成，系统的振动为强迫振动和自激振动共存·在对振 纹形成过程认识的基础上提出了振纹抑制措施，即在轧件入口侧增加抑振辊或改变轧制速度. 关键词平整机：振纹：自激振动：强迫振动 分类号TG335.21:TH113.1 带钢生产中轧件和轧辊表面振纹缺陷是普遍存 在的问题，国内外学者从不同的角度做过许多研究 1平整机振动测试 工作-].由于平整机系统的复杂性和振纹诱因的 1.1振动测试方法 多样性，对振纹问题还未找到普遍适用的抑制措施， 采用加速传感器拾取平整机机架和辊系的振动 只能采取具体问题具体分析的方法， 信号，以专用振动信号处理软件对各测点信号进行 某冷轧厂1700平整机出现了振纹现象，支持辊 实时观测和记录.测试从新支持辊上机使用开始直 在使用一段时间后，表面常出现明暗相间的条纹，如 到辊面出现振纹下机止，连续记录各测点的振动信 图1所示，条纹与轧辊轴线平行，间距均匀，约为 号，同时观测支持辊表面振纹的形态 30.3mm,条纹会随支持辊使用时间的增加而逐渐 1.2振动信号分析 加强并最终导致带钢表面出现特征相同的条纹，为 在一卷带钢的平整过程中，根据带钢的速度，平 了避免这个情况的出现，不得不提前更换支持辊，换 整机的工作状态分为升速、稳定和降速三个阶段 辊周期由原来的25d左右缩短到了10d左右： 在支持辊的一个换辊周期中，根据辊面振纹的强弱， 把支持辊的使用状态分为初期、中期和后期三个时 期.测试结果表明，在各测点中，工作辊垂直振动信 号最具代表性，以上工作辊传动侧垂直振动信号为 例，从时域和频域两个方面对不同时期，不同速度阶 段的平整机振动情况进行对比分析，以了解平整机 的振动特征及振动与振纹的关系， (1)持辊使用初期.此阶段支持辊表面还未出 现振纹，轧制速度曲线、振动时域波形和相应频谱见 图1支持辊表面报纹 Fig.I Chatter marks on the surface of a backup roll 图2~4.参照速度曲线，由图3可见，在升速阶段 本文对平整机振纹问题进行了连续跟踪测试， 12 寻找振纹的形成原因，以便提出相应措施 收稿日期：2005-12-29修回日期：2006-09一06 003050100150200250300330 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(N。.59835170) 时间s 作者简介：侯福祥(1976-)，男，博士研究生：张杰(1960-)，男， 图2轧制速度曲线图 教授，博士生导师 Fig-2 Rolling speed curve
冷轧平整机振纹实测研究 侯福祥1） 张 杰1） 史小路1） 曹建国1） 谢建强2） 王 聪2） 1） 北京科技大学机械工程学院北京100083 2） 武汉钢铁（集团）公司武汉430083 摘 要 针对某1700冷轧平整机支持辊表面振纹问题进行了连续跟踪测试．在对平整机固有特性研究的基础上通过对支 持辊各个使用时期内振动信号的分析与比较得到了平整机的振动特征以及振动与振纹之间的相互影响关系：在支持辊使用 初期平整机系统的振动以自激振动为主振动频率为150Hz在稳定轧制阶段工作辊对支持辊的相对运动形成支持辊表面振 纹；在支持辊使用中后期由振纹引起的强迫振动进一步加速了振纹的形成系统的振动为强迫振动和自激振动共存．在对振 纹形成过程认识的基础上提出了振纹抑制措施即在轧件入口侧增加抑振辊或改变轧制速度． 关键词 平整机；振纹；自激振动；强迫振动 分类号 TG335∙21；T H113∙1 收稿日期：2005－12－29 修回日期：2006－09－06 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（No．59835170） 作者简介：侯福祥（1976－）男博士研究生；张 杰（1960－）男 教授博士生导师 带钢生产中轧件和轧辊表面振纹缺陷是普遍存 在的问题国内外学者从不同的角度做过许多研究 工作［1－7］．由于平整机系统的复杂性和振纹诱因的 多样性对振纹问题还未找到普遍适用的抑制措施 只能采取具体问题具体分析的方法． 某冷轧厂1700平整机出现了振纹现象支持辊 在使用一段时间后表面常出现明暗相间的条纹如 图1所示条纹与轧辊轴线平行间距均匀约为 30∙3mm．条纹会随支持辊使用时间的增加而逐渐 加强并最终导致带钢表面出现特征相同的条纹．为 了避免这个情况的出现不得不提前更换支持辊换 辊周期由原来的25d 左右缩短到了10d 左右． 图1 支持辊表面振纹 Fig．1 Chatter marks on the surface of a backup roll 本文对平整机振纹问题进行了连续跟踪测试 寻找振纹的形成原因以便提出相应措施． 1 平整机振动测试 1∙1 振动测试方法 采用加速传感器拾取平整机机架和辊系的振动 信号以专用振动信号处理软件对各测点信号进行 实时观测和记录．测试从新支持辊上机使用开始直 到辊面出现振纹下机止连续记录各测点的振动信 号同时观测支持辊表面振纹的形态． 1∙2 振动信号分析 在一卷带钢的平整过程中根据带钢的速度平 整机的工作状态分为升速、稳定和降速三个阶段． 在支持辊的一个换辊周期中根据辊面振纹的强弱 把支持辊的使用状态分为初期、中期和后期三个时 期．测试结果表明在各测点中工作辊垂直振动信 号最具代表性．以上工作辊传动侧垂直振动信号为 例从时域和频域两个方面对不同时期不同速度阶 段的平整机振动情况进行对比分析以了解平整机 的振动特征及振动与振纹的关系． 图2 轧制速度曲线图 Fig．2 Rolling speed curve （1） 持辊使用初期．此阶段支持辊表面还未出 现振纹轧制速度曲线、振动时域波形和相应频谱见 图2～4．参照速度曲线由图3可见在升速阶段 第29卷 第6期 2007年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．6 Jun．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．06．037
.614 北京科技大学学报 第29卷 (0~30s),振幅随轧制速度的升高而发散，在速度 1.5 稳定阶段，振幅也相应稳定，160s处轧制速度因过 1.0 0.5 焊缝有一减速过程，图3中振幅也随之减小.可见， 0 振幅随轧制速度的变化而变化，由图4(a)可见，此 -0.5 -1.0 时振动能量主要集中在150z附近的低频区域，在 -1.503050100150200250300330 550五附近有能量很低的频率成分 时间/s (2)支持辊使用中期.此阶段支持辊表面已有 图3振动时域波形 轻微振纹出现，带钢表面还未出现振纹，此时的振动 Fig.3 Time domain diagram of the chatter 1000 100 100 00 800 800 200 00 300 200 200 400 150 200 100 100 00 时间/s 100 00 时同5 00 时间s (a) (b) (c) 图4振动频谱.(a)初期：(b)中期：(c)后期 Fig.4 Frequency domain diagram of the chatter:(a)initial stage:(b)middle stage:(c)final stage 时域波形和初期类似，振动频谱已经和初期有明显 中出现了频移现象 不同，如图4(b)所示，可见，此时的振动能量已经 1.3振纹和振动的联系 向高频阶段偏移，原来能量集中的150Hz附近的频 通过以上分析发现支持辊表面形成的振纹间 率峰值已变得很微弱，550Hz附近的高频区成为能 距、轧制速度和振动峰值频率三者之间存在着密切 量最集中的区域，并在300~400z的频域内出现 的对应关系，由现场测试知该平整机的稳定轧制速 了能量较弱的宽频振动， 度为v=1000mmin-1,振纹间距λ=30.3mm,可 (3)支持辊使用后期.支持辊使用到后期，表 以推算出振动频率∫： 面振纹已经非常明显，若不及时换辊，轧件表面将出 ∫=及=550k (1) 现振纹，此时振动频谱如图4(c)所示，图5为相应 的轧制速度曲线，可见，此时的振动频谱图上振动 这一结果与实际测量结果完全一致，由以上频 能量已非常集中，在升、降速阶段出现了振动峰值频 谱分析知，该峰值频率在轧辊使用初期就已经存在， 率随轧制速度移动的“频移”现象，在1000mmin1 故可以认为支持辊表面的振纹是在稳定阶段由 的稳定轧制速度下，振动能量集中在单一的550业 550所对应振动引起. 附近 2振动类型判断 18 2.1系统固有频率 12 根据平整机结构特点，建立了平整机的六自由 度非对称集中质量垂直振动计算模型，辊系简化为 四个等效质量，机架与上、下横梁以及压下油缸简化 50 100 150 200 时间s 为两个等效质量.由该模型计算的固有频率见表1. 图5轧制速度曲线 表1平整机固有频率 Fig.5 Rolling speed curve Table 1 Natural frequency of the temper mill f3 fu fs f6 总结以上三个阶段的分析可知，系统振动能量 78.6 115.3 167.7324.9 413.9 532.7 随支持辊使用时间的延长而增强，初始阶段振动能 量集中在低频阶段，然后向高频阶段移动，最后集中 由表1可见，第6阶固有频率与实际测量得到 在550z附近，在支持辊表面形成振纹时，频谱图 的垂直振动频率550z十分接近，而该阶振型如
（0～30s）振幅随轧制速度的升高而发散在速度 稳定阶段振幅也相应稳定160s 处轧制速度因过 焊缝有一减速过程图3中振幅也随之减小．可见 振幅随轧制速度的变化而变化．由图4（a）可见此 时振动能量主要集中在150Hz 附近的低频区域在 550Hz 附近有能量很低的频率成分． （2） 支持辊使用中期．此阶段支持辊表面已有 轻微振纹出现带钢表面还未出现振纹此时的振动 图3 振动时域波形 Fig．3 Time domain diagram of the chatter 图4 振动频谱．（a） 初期；（b） 中期；（c） 后期 Fig．4 Frequency domain diagram of the chatter：（a） initial stage；（b） middle stage；（c） final stage 时域波形和初期类似振动频谱已经和初期有明显 不同如图4（b）所示．可见此时的振动能量已经 向高频阶段偏移原来能量集中的150Hz 附近的频 率峰值已变得很微弱550Hz 附近的高频区成为能 量最集中的区域并在300～400Hz 的频域内出现 了能量较弱的宽频振动． （3） 支持辊使用后期．支持辊使用到后期表 面振纹已经非常明显若不及时换辊轧件表面将出 现振纹．此时振动频谱如图4（c）所示图5为相应 的轧制速度曲线．可见此时的振动频谱图上振动 能量已非常集中在升、降速阶段出现了振动峰值频 率随轧制速度移动的“频移”现象在1000m·min －1 的稳定轧制速度下振动能量集中在单一的550Hz 附近． 图5 轧制速度曲线 Fig．5 Rolling speed curve 总结以上三个阶段的分析可知系统振动能量 随支持辊使用时间的延长而增强初始阶段振动能 量集中在低频阶段然后向高频阶段移动最后集中 在550Hz 附近．在支持辊表面形成振纹时频谱图 中出现了频移现象． 1∙3 振纹和振动的联系 通过以上分析发现支持辊表面形成的振纹间 距、轧制速度和振动峰值频率三者之间存在着密切 的对应关系由现场测试知该平整机的稳定轧制速 度为 v＝1000m·min －1振纹间距 λ＝30∙3mm可 以推算出振动频率 f： f＝ v λ ＝550Hz （1） 这一结果与实际测量结果完全一致．由以上频 谱分析知该峰值频率在轧辊使用初期就已经存在 故可以认为支持辊表面的振纹是在稳定阶段由 550Hz所对应振动引起． 2 振动类型判断 2∙1 系统固有频率 根据平整机结构特点建立了平整机的六自由 度非对称集中质量垂直振动计算模型辊系简化为 四个等效质量机架与上、下横梁以及压下油缸简化 为两个等效质量．由该模型计算的固有频率见表1． 表1 平整机固有频率 Table1 Natural frequency of the temper mill f1 f2 f3 f4 f5 f6 78∙6 115∙3 167∙7 324∙9 413∙9 532∙7 由表1可见第6阶固有频率与实际测量得到 的垂直振动频率550Hz 十分接近而该阶振型如 ·614· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第6期 侯福祥等：冷轧平整机振纹实测研究 .615. 图6所示，图中各等效质量从左至右依次为上横梁、 0102 2Av2 (5) 上支持辊、上工作辊、下工作辊、下支持辊与下横梁. h1sin=u1,十01r 可见工作辊振幅大于支持辊，也与实测结果一致，故 入口速度变化造成平整机入口和开卷机之间轧 可以认为实测到的550Hz振动为第6阶振动，辊系 件长度的变化为： 间的这种相对运动有助于支持辊表面振纹的形成， Lvar= ladt=-2A02 37.2196 hiw cos a (6) 由此而得入口张力的变化为： -0.04861.6310 1.0000 0 -1.7201 e=g=-2oE。 hi wL cos at (7) -37.1758 式中，L为轧件入口到开卷机之间的距离，E为材 上横梁上支持辊上工作辊下工作辊下支持辊下横梁 料的弹性模量 图6平整机的第6阶振型 根据轧制理论，轧制压力可表示为： Fig.6 The 6th mode shape of the temper mill P=Q(k-o)bNR'△h (8) 式中，Q。为压力不均影响系数：k为平均变形抗力； 2.2振幅随速度升高而发散的机理分析 0a为平均张应力，一般取g=0.701十0.32,1为 由图3可知，工作辊振幅随轧制速度的升高而 后张力，2为前张力；b为轧件宽度；R为工作辊弹 发散，对其机理的揭示必将有助于抑振措施的提出， 性压扁半径；△h为轧制前后轧件厚度变化 根据实测和振型分析知，平整机发生550业z的 因此，由后张力变化造成的轧制压力的变化为： 振动时上下工作辊反向运动，工作辊的振幅远大于 支持辊，故该振动可简化为图7所示的单自由度振 P=1,40A2EbR△h hI oL cos at (9) 动模型.图中v1、v2分别为轧件进、出口速度，1、 2分别为轧件进、出口厚度.设上工作辊的位移为 在P,a作用下图7所示工作辊的振动方程为： y=y十Asin此，y为稳态轧制时工作辊位移，A为 megy+cegy+kegy=Pvar (10) 振幅，ω为振动角频率，t为时间.于是， 式中，mm为振动系统的等效质量，ceg为振动系统的 h2=h2十2Asin此 等效阻尼系数，k为振动系统的等效刚度 (2) 将式(9)带入式(10)得： 由轧制过程中秒流量相等的原则可得： memy+(cem一car)y十kemy=0 (11) v2h2=vih1-2(x2-x1)y (3) 其中， 式中，x1、x2为轧件的入口和出口位置 m-1.40n2EhR△ hiL Par对系统的作用表现为负阻尼特性，并且c,m 随轧制速度(v2)的升高而增大，可见，系统的振动 是由于张力变化引起的自激振动，振动幅度随轧制 速度的提高而增大， 2.3升频现象分析 由振动跟踪观测分析可知，升频现象出现在支 持辊表面形成振纹之后，因而有理由认为此现象是 图7轧制过程振动模型 Fig-7 Vibration model in rolling process 由振纹引起， 在系统自激振动的作用下，支持辊表面振纹一 由于平整机在实测振动中前滑率基本不变，可 旦形成，支持辊对工作辊的作用会因振纹的存在而 以认为轧件出口速度v2在振动过程中保持不变，假 形成一个附加激励，该激励可表示为： 设来料厚度均匀，则轧件入口速度可表示为： 2r2 1=2b2+2(2i Fa=sinm入9 (12) (4) 式中，S为振纹影响系数，？为轧制速度，入为振纹 将式(2)带入式(4)并略去高阶小量得： 间距
图6所示图中各等效质量从左至右依次为上横梁、 上支持辊、上工作辊、下工作辊、下支持辊与下横梁． 可见工作辊振幅大于支持辊也与实测结果一致故 可以认为实测到的550Hz 振动为第6阶振动．辊系 间的这种相对运动有助于支持辊表面振纹的形成． 图6 平整机的第6阶振型 Fig．6 The6th mode shape of the temper mill 2∙2 振幅随速度升高而发散的机理分析 由图3可知工作辊振幅随轧制速度的升高而 发散对其机理的揭示必将有助于抑振措施的提出． 根据实测和振型分析知平整机发生550Hz 的 振动时上下工作辊反向运动工作辊的振幅远大于 支持辊故该振动可简化为图7所示的单自由度振 动模型．图中 v1、v2 分别为轧件进、出口速度h1、 h2 分别为轧件进、出口厚度．设上工作辊的位移为 y＝ys＋ Asinωtys 为稳态轧制时工作辊位移A 为 振幅ω为振动角频率t 为时间．于是 h2＝h2s＋2Asinωt （2） 由轧制过程中秒流量相等的原则可得： v2h2＝v1h1－2（ x2－ x1） y · （3） 式中x1、x2 为轧件的入口和出口位置． 图7 轧制过程振动模型 Fig．7 Vibration model in rolling process 由于平整机在实测振动中前滑率基本不变可 以认为轧件出口速度 v2 在振动过程中保持不变假 设来料厚度均匀则轧件入口速度可表示为： v1＝ v2h2 h1 ＋ 2（ x2－ x1） y · h1 （4） 将式（2）带入式（4）并略去高阶小量得： v1＝ v2 h1 h2s＋ 2Av2 h1 sinωt＝v1s＋v1var （5） 入口速度变化造成平整机入口和开卷机之间轧 件长度的变化为： Lvar＝∫ t 0 v1vard t＝－ 2Av2 h1ω cosωt （6） 由此而得入口张力的变化为： σ1var＝ Lvar L E＝－ 2Av2E h1ωL cosωt （7） 式中L 为轧件入口到开卷机之间的距离E 为材 料的弹性模量． 根据轧制理论轧制压力可表示为： P＝ Qp（ k－σa） b R′Δh （8） 式中Qp 为压力不均影响系数；k 为平均变形抗力； σa 为平均张应力一般取 σa＝0∙7σ1＋0∙3σ2σ1 为 后张力σ2 为前张力；b 为轧件宽度；R′为工作辊弹 性压扁半径；Δh 为轧制前后轧件厚度变化． 因此由后张力变化造成的轧制压力的变化为： Pvar＝ 1∙4Qp Av2Eb R′Δh h1ωL cosωt （9） 在 Pvar作用下图7所示工作辊的振动方程为： meq y ··＋ceq y ·＋keq y＝Pvar （10） 式中meq为振动系统的等效质量ceq为振动系统的 等效阻尼系数keq为振动系统的等效刚度． 将式（9）带入式（10）得： meq y ··＋（ ceq－cvar） y ·＋keq y＝0 （11） 其中 cvar＝ 1∙4Qp v2Eb R′Δh h1ω2L ． Pvar对系统的作用表现为负阻尼特性并且 cvar 随轧制速度（ v2）的升高而增大．可见系统的振动 是由于张力变化引起的自激振动振动幅度随轧制 速度的提高而增大． 2∙3 升频现象分析 由振动跟踪观测分析可知升频现象出现在支 持辊表面形成振纹之后因而有理由认为此现象是 由振纹引起． 在系统自激振动的作用下支持辊表面振纹一 旦形成支持辊对工作辊的作用会因振纹的存在而 形成一个附加激励该激励可表示为： Fad＝ζsin 2πv λ t （12） 式中ζ为振纹影响系数v 为轧制速度λ为振纹 间距． 第6期 侯福祥等： 冷轧平整机振纹实测研究 ·615·
.616 北京科技大学学报 第29卷 对于图7所示的工作辊单自由度系统，在此附 成过程 加激励作用下的振动方程为： may+cay十kemy=Fad (13) 4结论 对此单自由度强迫振动系统，由振动理论可知， (1)在支持辊使用初期，平整机系统的振动以 响应频率和外激励F的频率一致，由式(12)知Fd 自激振动为主，在稳定轧制阶段因工作辊对支持辊 的频率∫=v/入，在振纹间距入已为定值的情况 的相对运动形成支持辊表面振纹 下，f随轧制速度的提高而升高，如图4(c)所示. (②)在支持辊使用中后期，系统的振动为强迫 可见，升频现象是由支持辊表面振纹引起的强迫振 振动和自激振动共存，由振纹引起的强迫振动进一 动的反映 步加速了振纹的形成 综上所述，在支持辊使用初期阶段，平整机的振 (3)在轧件入口侧增加抑振辊与实行变速轧制 动为自激振动：而在振纹形成之后，为自激振动和强 均可有效抑制振纹的形成， 迫振动共存 参考文献 3振纹抑制措施 [1]Nessler G L.Cory J F Jr.Cause and solution of fifth octave back- up roll chatter on 4-h cold mills and temper mills.Iron Steel 由以上分析知振纹的形成过程为：自激振动在 Eng1989,66(12):33 稳定轧件速度下形成支持辊表面振纹，辊面振纹形 [2]陈勇辉，李巍华.四辊冷带轧机五倍频再生颜振机理的研究 成后对工作辊产生激励作用，形成强迫振动，进一步 华中科技大学学报：自然科学版，2003,31(5)：55 加速了振纹的形成， [3]Neib J R.Nicolas V T.Automated monitoring and control of vi 基于对振纹形成过程的认识，对振纹的抑制可 bration and chatter in rolling processes.AISE Year Book,1991, 1:269 采取以下措施：(1)在轧件入口侧增加抑振辊；(2) [4]Hardwick B,Benhafsi Y.Measurement of chatter marks formed 实行变速轧制， during roll grinding-Alum Int Today,2004,16(3):10 由以上分析知，系统自激振动是由于入口张力 [5]Nessler G L,Cory J F Jr.Identification of chatter sources in cold 的波动引起，在轧件入口侧增加抑振辊可以调节张 rolling mills.Iron Steel Eng,1993,70(1):40 力变化，抑制或消除自激振动，从而消除振纹形成的 [6]Hofmann W,Aigner H.Reduction of chatter marks during the 基础：振纹是在稳定轧制阶段逐渐形成的，实行变速 temper rolling of steel strips.Stahl Eisen,1998.118(3):69 [7]陈培林，王泽济.带钢表面振动纹的研究.世界钢铁，2002， 轧制可以破坏振纹的形成条件，从而抑制振纹的形 4:28 Measurement of chatter marks on the backup roll of a cold temper mill HOU Fuxiang,ZHANG Jie,SHI Xiaolu,CAO Jianguo)XIE Jianqiang2,WANG Cong2) 1)Mechanical Engineering School.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Wuhan Iron &.Steel (Group)Co..Wuhan 430083.China ABSTRACI Continuous tracking measurements were conducted for eliminating the chatter marks of a 1700 temper mill.The character of vibration and the interaction between vibration and chatter marks were found based on the study of inherent characteristics of the temper mill and the analysis of vibration signals in different periods.The primary vibration model was self-sustained vibration and the vibration frequency was 150 Hz in ini- tial stage,but in steady stage the relative movement between the work roll and the backup roll induced chatter marks.In middle and final period the primary vibration model was a coexistence of forced vibration and self-sus tained vibration,and the forming process of chatter marks was accelerated by forced vibration resulted from chatter marks.Based on the above studies some countermeasures are derived as follows:adding a roll to control vibration in the inlet side or changing the speed of temper rolling. KEY WORDS temper mill;chatter marks;self-sustained vibration;forced vibration
对于图7所示的工作辊单自由度系统在此附 加激励作用下的振动方程为： meq y ··＋ceq y ·＋keq y＝Fad （13） 对此单自由度强迫振动系统由振动理论可知 响应频率和外激励 Fad的频率一致由式（12）知 Fad 的频率 f ad＝ v／λ在振纹间距 λ已为定值的情况 下f ad随轧制速度的提高而升高如图4（c）所示． 可见升频现象是由支持辊表面振纹引起的强迫振 动的反映． 综上所述在支持辊使用初期阶段平整机的振 动为自激振动；而在振纹形成之后为自激振动和强 迫振动共存． 3 振纹抑制措施 由以上分析知振纹的形成过程为：自激振动在 稳定轧件速度下形成支持辊表面振纹辊面振纹形 成后对工作辊产生激励作用形成强迫振动进一步 加速了振纹的形成． 基于对振纹形成过程的认识对振纹的抑制可 采取以下措施：（1） 在轧件入口侧增加抑振辊；（2） 实行变速轧制． 由以上分析知系统自激振动是由于入口张力 的波动引起在轧件入口侧增加抑振辊可以调节张 力变化抑制或消除自激振动从而消除振纹形成的 基础；振纹是在稳定轧制阶段逐渐形成的实行变速 轧制可以破坏振纹的形成条件从而抑制振纹的形 成过程． 4 结 论 （1） 在支持辊使用初期平整机系统的振动以 自激振动为主在稳定轧制阶段因工作辊对支持辊 的相对运动形成支持辊表面振纹． （2） 在支持辊使用中后期系统的振动为强迫 振动和自激振动共存由振纹引起的强迫振动进一 步加速了振纹的形成． （3） 在轧件入口侧增加抑振辊与实行变速轧制 均可有效抑制振纹的形成． 参 考 文 献 ［1］ Nessler G LCory J F Jr．Cause and solution of fifth octave backup roll chatter on 4－ h cold mills and temper mills．Iron Steel Eng198966（12）：33 ［2］ 陈勇辉李巍华．四辊冷带轧机五倍频再生颤振机理的研究． 华中科技大学学报：自然科学版200331（5）：55 ［3］ Neib J RNicolas V T．Automated monitoring and control of vibration and chatter in rolling processes．AISE Year Book1991 1：269 ［4］ Hardwick BBenhafsi Y．Measurement of chatter marks formed during roll grinding．Alum Int Today200416（3）：10 ［5］ Nessler G LCory J F Jr．Identification of chatter sources in cold rolling mills．Iron Steel Eng199370（1）：40 ［6］ Hofmann WAigner H．Reduction of chatter marks during the temper rolling of steel strips．Stahl Eisen1998118（3）：69 ［7］ 陈培林王泽济．带钢表面振动纹的研究．世界钢铁2002 4：28 Measurement of chatter marks on the backup roll of a cold temper mill HOU Fuxiang 1）ZHA NG Jie 1）SHI Xiaolu 1）CAO Jianguo 1）XIE Jianqiang 2）WA NG Cong 2） 1） Mechanical Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） Wuhan Iron ＆ Steel （Group） Co．Wuhan430083China ABSTRACT Continuous tracking measurements were conducted for eliminating the chatter marks of a 1700 temper mill．The character of vibration and the interaction between vibration and chatter marks were found based on the study of inherent characteristics of the temper mill and the analysis of vibration signals in different periods．The primary vibration model was self-sustained vibration and the vibration frequency was150Hz in initial stagebut in steady stage the relative movement between the work roll and the backup roll induced chatter marks．In middle and final period the primary vibration model was a coexistence of forced vibration and self-sustained vibrationand the forming process of chatter marks was accelerated by forced vibration resulted from chatter marks．Based on the above studies some countermeasures are derived as follows：adding a roll to control vibration in the inlet side or changing the speed of temper rolling． KEY WORDS temper mill；chatter marks；self-sustained vibration；forced vibration ·616· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
