372· 北京科技大学学报 2000年第3期 扰动将在阻尼的作用下逐渐消失：扰动达到或 表1轧制工艺参数表因 超过临界条件所确定的数值时，轧辊会出现类 Table 1 Rolling process parameters 似低速滑动机械运动中常见的“爬行”振动现 压下量d维F乳 b 机架号 象，即轧辊沿轧制方向（横向）发生振颤，也就是 mmmm kN kg.mm-mm 说轧辊是不稳定的，扰动达到临界条件时，轧辊 0 1.974 56 1018 1.420 28.1 562833 130 1018 是不稳定的，但不稳定状态并不发散，轧制过程 0.965 32.1 555 854 140 1018 仍可维持，轧件表面可出现摩擦痕迹：扰动超过 3 0.657 31.9 574 878 150 1018 临界条件时，轧辊不稳定呈发散状态，轧制过程 0.470 28.5600 905 160 1018 将无法维持. 5 0.4602.30605878 35 1018 轧辊不稳定时，轧制张力同样也是不稳定 2.5 的.在此条件下出现的张力波动具有以下特征： 波动频率为轧辊（工作辊）水平支撑的固有频率； 波动幅值与轧辊横向振动速度和摩擦因数的变 兰 -2.5 21.6 24.8 化梯度有关.由于轧辊水平支撑的固有频率一 r/s 般远远高于轧制张力自控调节系统的响应频 587.11 率，所以轧制张力自控调节系统对此类张力波 动不能起到有效的调节作用. 0 由于轧制张力自控调节系统对此类张力波 0 f/Hz 640 动不能起到有效的调节作用，所以研究轧辊动 图4入口张力失稳的实测记录.(a)时域图；(b)频谱图 态失稳临界条件具有重要实际意义，实际上，失 Fig.4 Variation of tension measured at 5-stand tandem 稳临界条件与很多因素有关，特别是其中一些 cold mill(4th) 工艺、设备结构参数还涉及轧机装备和轧机运 为此对轧制乳化液的摩擦因数进行实验研 行系统，有较大的分析难度.但是针对指定轧机 究.不同质量分数乳化液摩擦因数的测试结果 的实际运行情况，工艺、设备结构参数为一些己 如图5所示.由图中所示的结果可以看出：随 知数据，借助现代计算机数值计算方法，可以分 着乳化液质量分数的下降，摩擦曲线右移.这对 析摩擦状态及其他有关参数对轧辊动态失稳临 提高轧制张力稳定性具有十分重要的作用.由 界条件的影响， 于辊缝有效后滑摩擦力可视为扰动F:与阻尼 F2之和，而扰动摩擦与阻尼摩擦在有效后滑摩 3提高轧制张力稳定性的措施 擦力中各自所占的比例是由辊缝摩擦状态决定 轧制速度越高，阻尼摩擦所起的稳定作用 的，所以摩擦曲线的右移，可使扰动摩擦力F 越小，张力失稳现象越容易发生.实际生产过程 的比例减小，而体现阻尼特性的摩擦力F:增 中（有关轧制参数见表1）测试记录的轧制入口 加，轧制入口张力的稳定性提高， 张力失稳的现象如图4所示.当轧制速度提高 0.10 95% 至1000m/min时，张力波动呈发散状态.频谱 0.08 分析表明张力波动的频率为134Hz,与轧辊横向 振动的固有频率一致，符合上述失稳条件的特征. 0.06 张力波动使轧制过程不能维持，被迫降低轧制速 0.04 度，以避免断带或引发其他设备事故. 如上所述，失稳条件与很多因素有关，有较 0.02 3.5%℃ 大的分析难度.又由于轧制工艺、设备的限制， 0.00 这些因素可能不能按提高轧制张力稳定性的要 00.250.500.751.001.251.50 求进行调整，使轧制张力稳定性的提高具有更 wm.s- 大的操作难度.因此，控制辊缝润滑成为提高轧 图S不同乳化剂质量分数乳化液的摩擦特性 制张力稳定性的重要方法之一， Fig.5 Friction characteristics of the emulsion. 3 7 2 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 0年 第 3期 表 1 轧制工艺参数表阎 机架号 Ta b l e 1 R o il n g P or e e s s P a r a m e t e r s J 压下量 人 凡 只 m 幻口 为 m 幻比 长洲 铭 ` 口r 幻以 ’ 一 m m 一一 一 一一 一 一 O / 一一 L、 T , ~ 一 一 一 1 一 一 0non ō I 峙气一哎曰了、J à O ,、 . 上.1 伟 且1 j 4 八0 ō、 八入OùnR 内ù,八J ō t矛Uz àO 9 `, 0 ó、r 4 `工曰月Uō2“」n产 0 ō、 àó、 ù、 6 ù 6 扰动 将在 阻 尼 的 作用 下 逐渐消 失 ; 扰动 达到 或 超过临界 条件所确定的数值 时 , 轧辊会 出现类 似低速滑动 机械运动 中常见 的 “ 爬 行 ” 振动 现 象 , 即 轧辊沿 轧制方 向(横 向)发 生振颤 , 也 就 是 说轧辊是不 稳 定 的 . 扰动达到临界条件时 , 轧辊 是 不稳定的 , 但不 稳定状态并不 发散 , 轧制过 程 仍可维 持 , 轧 件表 面可 出现摩擦 痕迹 ; 扰动超过 临界 条件时 , 轧辊不稳定 呈 发散状态 , 轧 制过程 将 无法 维 持 . 轧 辊不 稳定 时 , 轧制张 力 同样也 是 不 稳定 的 , 在 此条件下 出 现的张 力波动具有 以下 特征 : 波动 频率为 轧 辊(工 作辊)水 平支 撑 的 固 有频 率 ; 波动幅值与轧辊横 向振动速度和 摩擦 因数的变 化梯度有关 . 由于 轧辊水平 支撑 的 固有频 率一 般 远远 高于 轧制 张 力 自控调 节 系 统 的 响应频 率 , 所 以轧制张 力 自控调 节 系统对 此类 张力波 动 不 能起 到有 效的 调 节 作 用 . 由于 轧 制张 力 自控调节 系统对 此 类张 力波 动 不 能起 到 有效的 调 节作用 , 所 以研 究轧辊动 态 失稳 临界 条件具 有 重要 实际意 义 . 实 际上 , 失 稳临界条件与很多 因素有关 , 特 别是其中一些 工 艺 、 设 备结构参 数还涉及 轧 机装 备和 轧机运 行系统 , 有较大的分析难度 . 但是针对指定轧机 的 实际运行情况 , 工 艺 、 设备结构参数为一 些 己 知 数据 , 借助 现代计算机数 值计算方 法 , 可 以分 析摩擦状态及 其他有关参数对 轧辊动态 失稳临 界 条件 的影 响 . 1 . 97 4 1 . 4 20 0 . 96 5 0 . 6 5 7 0 . 4 70 0 . 4 6 0 r口幻以 5 6 2 8 . 1 3 2 . 1 3 1 . 9 2 8 . 5 2 . 3 0 1 0 1 8 1 0 18 1 0 1 8 1 0 1 8 1 0 1 8 1 0 1 8 一 2 . 5 漏一喊翻卜一 吞彰只半 丹O0 峥一一刃 6 一以, 2 1 . 6 5 87 . 1 1厂了 0 侧窖浪 了泪 z 呱\\ 、 、 厂火 3 提高轧制张力稳定性的措施 轧 制速度越高 , 阻 尼 摩擦所起 的稳定 作 用 越小 , 张 力失稳现象越容易发生 . 实际 生产过程 中 ( 有 关 轧 制参数见 表 l) 测 试记 录 的轧制入 口 张 力失稳 的现象如 图 4 所 示 . 当轧 制 速度提高 至 1 0 0 0 n 岁m in 时 , 张力波动呈发散状态 . 频谱 分析表 明张力波动 的频率 为 134 H z , 与 轧辊横 向 振动的固有频率一致 , 符合上 述失稳条件的特征 . 张力波动使轧制 过程不能 维持 , 被迫 降低 轧制速 度 , 以避免断 带或引发其他设备事故 . 如上 所述 , 失稳 条件 与很多因 素有关 , 有较 大的 分 析难度 . 又 由于 轧 制工 艺 、 设 备 的 限 制 , 这些 因素可 能不 能按提 高轧制张力稳定性的要 求进 行调 整 , 使 轧制 张力稳 定性的 提高具有更 大 的操作难 度 . 因此 , 控制 辊缝润滑 成为 提 高轧 制 张力 稳定 性的 重 要 方法 之 一 图 4 入口 张力失稳的实测记录 . (a) 时域图; 伪)频谱图 F ig . 4 Va iar it o n o f t e n s io n m e a s u r e d a t s 一 , at n d at n d e m c o dl m il ( 4 t h ) 为此对轧制乳化液 的摩擦因数进行实验研 究 . 不 同质量 分数乳化液摩擦 因 数的测 试结果 如 图 5 所示 【6] . 由图中所示 的结果可 以看 出 : 随 着乳化液质量分数 的下 降 , 摩擦 曲线 右 移 . 这对 提高轧制张力稳定性具 有十分重 要 的作用 . 由 于 辊 缝有效后 滑 摩擦 力可视 为扰动 凡 与 阻 尼 只 2 之 和 , 而 扰动摩擦与阻尼 摩擦在 有效后 滑 摩 擦力中各 自所 占的比例是 由辊缝摩擦状态决定 的 , 所 以摩擦 曲线 的右 移 , 可 使 扰动 摩擦力 凡 1 的比例减 小 , 而 体现 阻 尼特 性的摩擦力 凡 增 加 , 轧制入 口 张力的稳 定性提 高 . 0 , 10 厅百习下硕污瓦 — 一一一一门 0 . 0 8 0 . 0 6 栽 0 . 0 4 0 . 0 2 0 . 0 0 掀杀幼\ 砚悉渭 0 0 . 2 5 0 . 5 0 0 . 7 5 1 . 0 0 1 . 2 5 1 . 5 0 v/ m · s 一 ’ 图 5 不 同乳化剂质l 分数乳化液 的靡擦特性 F 馆 . 5 F ir e ito n e h a ra e t e irs t i e s o f t h e e m u ls io n