淺談冷軋鍍鋅線光整機的振動故障探討

楊晶晶

摘 要： 光整機是冷軋廠中的一個重要設備，其在運行過程中，很容易因為外界的影響以及內部零件的摩擦而出現振動故障。振動故障的出現會嚴重損壞鋼產品的質量，降低冷軋廠的生產效率。本文先對冷軋鍍鋅線光整機的作用和實際構成進行簡析，然后對光整機振動故障進行描述，對其測試過程進行敘述，進而在測試結果分析基礎上總結振動故障的原因。

關鍵詞： 冷軋；鍍鋅線；光整機；振動故障

隨著工業的不斷發展，冷軋廠的數量逐漸增多，鍍鋅線是冷軋廠中最為關鍵的生產線。而光整機則是鍍鋅線中的一個關鍵設備，光整機的工作性能會直接影響到鋼產品的質量。在實際工作過程中，光整機會出現振動故障的問題，嚴重的影響了冷軋廠的正常工作。因此，對冷軋鍍鋅線光整機的振動故障進行研究有一定現實意義。

一、光整機的作用與設備構成

鍍鋅線是冷軋廠中重要的生產線，在鍍鋅線中，光整機起到的作用是巨大的。通過對光整機的運用，可以將帶鋼表面壓平，讓鋅層可以充分的粘在帶鋼表面。光整機還能夠對板形進行控制，提升鋼產品的質量。經過對光整機的運用，能夠優化帶鋼機械設備的性能，去除屈服平臺。經過對粗糙度的傳遞，可以讓光整之后的帶鋼更容易進行防銹處理工作。從光整機的這些作用來看就能夠知道，光整機對于整個鍍鋅線甚至于整個冷軋廠而言都有極大的意義，光整機的工作狀態也直接影響了鋼產品的質量。光整機系統一般是由入口張緊輥與出口張緊輥系統構成，在通常情況下，四輥結構的光整機軋制系統除了入口與出口的張力計輥制之外，還有上下兩個支撐輥帶傳動控制，還有中間兩工作輥非傳動控制。這些系統成為了光整機的主要構成部分，除了這些以外，還有軋制線調整、高壓水沖洗以及光整機換輥等相關的輔助性系統。光整機有著不同的控制方式，其一是軋制力控制，這種方式的實施下，軋制力與張力都是關鍵的控制目標。在實際工作中，張力與軋制力會依據事先設置的值進行控制，這個時候光整機延伸率控制工作比較自由，可以依據帶鋼的性質產生相應的變化。其二是延伸率控制方式，在這種方式的實施下，延伸率與張力都是控制目標。其中張力與延伸率都會依據設定的值進行控制；其三就是張力控制方式，在實際工作過程中，依據帶鋼工藝規模，保障光整機入出口單位張力。光整機張力控制的穩定性對軋制力以及延伸率控制穩定性有著直接性的影響。在張力控制有波動時，會對光整和其他參數的穩定性形成直接影響。在嚴重的時候還會導致帶鋼出現起皺的現象，甚至出現斷帶的事故。

二、光整機振動故障與測試

（一）光整機的振動故障

在冷軋廠的鍍鋅線運行和生產過程中，因為線上機械設備和外界因素的影響，一些設備總是會出現相應的故障。在光整機工作過程中，有時候會出現振動故障的問題。在出現故障的時候可以肉眼觀察到問題所在，比如輥扎整個軋制區沿著輥面有了縱向的橢圓形痕跡，這個痕跡整個軋制區與輥身周圍都有出現。輥面橢圓痕跡有一定的寬度，同時沿著輥身軸向間距也有一定的變化。在傳動側的痕跡是很多個橢圓疊加在一起形成的，相鄰兩個輥身軸向間距基本在5厘米左右。這個故障嚴重的影響了帶鋼的質量，讓帶鋼表面出現了明暗相交的條紋，而在沿帶鋼運行方向也有條狀的亮帶。從這些情況上看，就能夠初步認定為是光整機存在振動而導致的，所以需要對光整機的振動現象進行測試。

（二）光整機的測試

輥面的橢圓痕跡基本上可以認定是與振動有一定的關系，所以需要對光整機的振動情況進行測試。不同的光整機有著不一樣的測試方式，不過在城市IDE時候一般是在上下支撐輥的操作邊上裝置傳感器，還需要在傳動側的豎直方向裝置傳感器。除了在這些點上進行測試之外，還需要在上支承輥軸承座和機架壓下裝置中間裝置壓力傳感器，用其來對操作和傳動側的軋制力進行測試。

三、冷軋鍍鋅線光整機振動故障原因

在光整機上裝置加速度傳感器，可以讓傳感器檢測出設備的振動頻率和相關的數據，通過對這些信息的分析，可以有效的找出設備出現故障的原因。

（一）測試信號分析

光整機每個測點的時域波形圖都有一個周期性的振動，通過對傳感器的使用，監測出振動的頻率和相關的峰值，能夠發現具體測點的沖擊振動峰值有多大。比如下支承輥水平軋制方向以及軸線等。每個測點的振動峰值都有所不同，比如沖擊振動周期若是0.9秒，則依據測量得到的轉速信號就能夠知道轉動周期是1/2。考慮到現場安裝的情況來看，可以推斷出這個沖擊振動是由萬向接軸導致的。這其中的萬向接軸聯軸器是滑塊式的，接軸叉頭會經過滑銅塊把扭矩傳輸給輥端。在滑塊長時間磨損的情況下，其間隙會不斷增大，在這種情況之下，支承輥轉動一圈，則萬向接軸就會對光整機的下支承輥形成2次沖擊。不同位置的測點呈現出來的振動幅值都有所不同，在振動信號的頻譜圖中可以分析出，功率譜分析中有一定赫茲的頻率成分。這個頻率成分處于音頻三倍頻范圍中，一般將此頻率的振動稱為三音頻顫振。依據實際案例分析，這種頻率成分振動故障出現的比較少，但是卻是導致軋制過程中振動的關鍵原因。在三音頻頻率成分導致振動的時候，帶鋼表面出現的痕跡可以經過肉眼觀察到，也可以對其進行測試。在一般情況下，當光整機軋制過程的速度通常是2m/s，輥身圓周向橢圓形的痕跡間距在7毫米的時候，這時橢圓痕跡出現的頻率就有了一定的規律。所以，振動信號的的頻率成分和軸向間距的痕跡之間有著一定的關聯。除此之外還有對軋制力信號功率譜的分析，在前文中已經分析過，三音頻振動讓帶鋼表面有清晰可見的痕跡，不同的振動頻率有會讓輥身圓周方向出現橢圓形的振動痕跡。通過對這些振動信號峰值的分析，就可以依據不同測試點的振動情況來找出故障位置和具體原因。

（二）故障原因

從測試分析結構就可以看出，光整機在每一轉動圈中都有2次比較大的沖擊振動，這樣就可以直接推斷出在傳動部分中的萬向接軸傳動存在了問題。經過對現場的勘測和分析，明確了光整機中下支承輥的傳動側出現振動的原因，其主要是由于下支承輥扁頭和萬向接軸叉頭之間的間隙比較大。對這個問題進行解決之后，帶鋼表面的質量有了明顯的提升。在上文中提到的三音頻以及不常見的五音頻都屬于一種自激振動。自激振動出現的原因相當復雜，外部對其形成的影響是很大的。要對三音頻振動進行分析，也需要綜合現場測試的效果來進行。在實際分析過程中，因為萬向接軸叉頭在傳動時會對光整機進行周期性的沖擊，這樣就讓三音頻振動會持續不斷的產生。針對這個問題就可以將周期性沖擊進行消除，以此來解決振動故障問題。

結束語：光整機是冷軋廠鍍鋅線中的一個關鍵設備。在光整機的運行和工作過程中，因為外界因素或者是設備零件本身的摩擦原因，很容易讓光整機在工作時出現振動故障，導致帶鋼表面有明顯的痕跡。在這種情況下就需要對光整機進行振動測試，分析振動信號，總結出振動故障的原因，在此基礎上實施有效的解決方式，提升光整機的運行效率。

參考文獻

[1]林智. 鍍鋅線光整機張力波動分析與解決[J]. 工程技術：引文版， 2016（5）：00181-00181.

[2]肖威. 熱鍍鋅生產線光整機的應用研究[J]. 信息系統工程， 2017（2）：159-159.

[3]朱瑞蓀， 王興東. 鍍鋅線光整機振動故障分析[J]. 裝備維修技術， 2012（2）：9-11.