黄金磊等：热轧过程中摩擦系数非对称性对轧机振动及稳定性的影响 1469. 表4E、B、F、G点稳定性失稳形式 Table 4 Eigenvalue and instability type of point E,point B,point F,and point G 数据点 1 d1.2/103 d34/103 失稳形式 E 0.27 0.07 0.0017±0.2456i -0.005+0.0932i 39.1Hz水平失稳 B 0.17 0.17 -0.0002±0.2418i -0.005+0.0755i 稳定 F 0.12 0.22 0.0004±0.2428i -0.002±0.0605i 38.6Hz水平失稳 39.1Hz水平失稳 G 0.07 0.27 0.0019±02457i 0.0034+0.0572i 9.10Hz扭转失稳 形式为水平失稳和扭转失稳 (a) 由以上现象可知，下表面摩擦系数恒定以及 F3 上下表面摩擦系数和恒定的条件下，摩擦系数的 非对称性均对轧机系统的稳定域有显著的影响， 摩擦系数配比形成的四个区域中，在上下摩擦系 数非对称性较小的21区域是稳定域，随着非对称 性的增加22和23区域出现水平失稳域，在非对 称性更大且下表面摩擦系数显著大于上表面摩擦 系数的24区域出现水平和扭转失稳域. 3现场测试验证 图4现场测试图.(a)试验台架：(b)水平振动测试点位置 Fig.4 Picture of field test:(a)rolling mill for test;(b)horizontal 3.1现场振动测试 vibration test point 针对某钢厂七连轧F3机架在轧制普板(Q235) 时不振动，而轧制集装箱板时振动这一现象，对轧 值0.342ms2.由测试结果可知，轧制普板(Q235) 机进行了振动测试，采用压电式加速度传感器拾 时轧机系统比较稳定，而轧制集装箱板时存在明 取轧机轴承座沿水平方向的振动加速度信号，试 显的振动现象，且振动的频率为水平振动的特征 验台架和水平振动测试点位置如图4(a)、4(b)所 频率 示，得到的振动信号（传感器校正系数0.1）如图5、 通过对振动方程的仿真分析，可以得到普板 图6所示 和集装箱板上辊系初始位移为1×106m时工作辊 比较图5和图6可知，F3在轧制普板(Q235) 的振动响应，如图7所示 时，图5峰值频率为38.75Hz,对应水平振动的 通过仿真和测试对比可知，普板和集装箱板 特征频率；F3在轧制集装箱板时，图6峰值频率 振动的频率都为水平振动的特征频率，且轧制集 为43.25Hz以及它的倍频，也是对应水平振动的 装箱板时不稳定，轧制普板时稳定 特征频率，但是轧制集装箱板时振动的加速度有 由于加热炉里面带材是上表面加热会造成板 效值6.209ms2远大于轧制普板时的加速度有效 带上下表面的温差，而温度对表面的摩擦系数有 (a) 最大值：12.578，有效值：3.418 (b) 主要频率：38.75Hz 15.1 Ch:动加速度ms .25 38.75 -15.1 0 600006080061600624006320064000 102 204307 409512 时间ms 频率Hz 图5F3轧制普板时上工作辊水平振动图.(a)时域：(b)颜域 Fig.5 Graph of upper work roll horizontal vibration during rolling of a Q235 plate:(a)time domain,(b)frequency domain形式为水平失稳和扭转失稳. 由以上现象可知，下表面摩擦系数恒定以及 上下表面摩擦系数和恒定的条件下，摩擦系数的 非对称性均对轧机系统的稳定域有显著的影响. 摩擦系数配比形成的四个区域中，在上下摩擦系 数非对称性较小的 Ω1 区域是稳定域，随着非对称 性的增加 Ω2 和 Ω3 区域出现水平失稳域，在非对 称性更大且下表面摩擦系数显著大于上表面摩擦 系数的 Ω4 区域出现水平和扭转失稳域. 3    现场测试验证 3.1    现场振动测试 针对某钢厂七连轧 F3 机架在轧制普板（Q235） 时不振动，而轧制集装箱板时振动这一现象，对轧 机进行了振动测试，采用压电式加速度传感器拾 取轧机轴承座沿水平方向的振动加速度信号，试 验台架和水平振动测试点位置如图 4(a)、4(b) 所 示，得到的振动信号（传感器校正系数 0.1）如图 5、 图 6 所示. 比较图 5 和图 6 可知，F3 在轧制普板（Q235） 时 ，图 5 峰值频率为 38.75 Hz，对应水平振动的 特征频率；F3 在轧制集装箱板时，图 6 峰值频率 为 43.25 Hz 以及它的倍频，也是对应水平振动的 特征频率，但是轧制集装箱板时振动的加速度有 效值 6.209 m·s−2 远大于轧制普板时的加速度有效 值 0.342 m·s−2 . 由测试结果可知，轧制普板（Q235） 时轧机系统比较稳定，而轧制集装箱板时存在明 显的振动现象，且振动的频率为水平振动的特征 频率. 通过对振动方程的仿真分析，可以得到普板 和集装箱板上辊系初始位移为 1×10−6 m 时工作辊 的振动响应，如图 7 所示. 通过仿真和测试对比可知，普板和集装箱板 振动的频率都为水平振动的特征频率，且轧制集 装箱板时不稳定，轧制普板时稳定. 由于加热炉里面带材是上表面加热会造成板 带上下表面的温差，而温度对表面的摩擦系数有 表 4  E、B、F、G 点稳定性失稳形式 Table 4 Eigenvalue and instability type of point E, point B, point F, and point G 数据点 µ1 µ2 λ1,2/103 λ3,4/103 失稳形式 E 0.27 0.07 0.0017±0.2456i −0.005+0.0932i 39.1 Hz水平失稳 B 0.17 0.17 −0.0002±0.2418i −0.005+0.0755i 稳定 F 0.12 0.22 0.0004± 0.2428i −0.002±0.0605i 38.6 Hz水平失稳 G 0.07 0.27 0.0019± 0.2457i 0.0034+0.0572i 39.1 Hz水平失稳 9.10 Hz扭转失稳 (a) (b) 图 4    现场测试图. （a）试验台架；（b）水平振动测试点位置 Fig.4     Picture  of  field  test:  (a)  rolling  mill  for  test;  (b)  horizontal vibration test point 15.1 (a) 0 −15.1 60000 60800 61600 62400 63200 64000 振动加速度/(m·s−2 ) 时间/ms Ch1: 振动加速度/m·s−2 最大值：12.578，有效值：3.418 1.25 38.75 (b) 0 0 102 204 307 409 幅值 512 频率/Hz 主要频率：38.75 Hz 图 5    F3 轧制普板时上工作辊水平振动图. （a）时域；（b）频域 Fig.5    Graph of upper work roll horizontal vibration during rolling of a Q235 plate: (a) time domain; (b) frequency domain 黄金磊等： 热轧过程中摩擦系数非对称性对轧机振动及稳定性的影响 · 1469 ·