冷軋鍍鋅光整機帶鋼表面振紋問題的實際測試與研究

宋龍朝

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

光整機用于提高帶鋼板面質量，改善機械性能，控制粗糙度，因此，光整機的工作狀態直接決定帶鋼質量。而在帶鋼軋制過程中，光整機的振動會在帶鋼表面產生振紋，嚴重影響帶鋼質量，降低產品性能，降低經濟效益[1]。目前帶鋼過光整機產生振紋的情況非常普遍，已經是世界性的難題，嚴重困擾冷軋鍍鋅產品質量。對光整機振紋問題的研究，分析產生的主要原因，對提高帶鋼產品質量有非常重要的意義[2]。

首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司冷軋2230鍍鋅光整機在軋制帶鋼中產生有規律的連續振紋，本文對該光整機振紋問題進行實際測試，并且結合理論計算，尋找振紋產生的原因，提出改善振紋的方法。

1 帶鋼振紋問題描述

經光整機軋制后，帶鋼表面產生明暗相間的條紋，條紋方向與帶鋼運動方向垂直。現場實際測量，帶鋼表面振紋有一下特性：

圖1 打磨后振紋圖

（1）振紋間距基本固定，平均間距大概為10-20mm。

（2）穩態軋制時軋制速度基本在90～140m/min左右。

（3）帶鋼出軋機后，通過肉眼觀察很難直接看到振紋，需通過油石打磨后才能隱約看到明暗相間的振紋（見圖1）。

2 光整機振動測試及分析

2.1 振動測試方案

采用DH5902型數據采集分析系統，對光整機4個軋輥及前后6跟輔助輥這些最有可能引起帶鋼振紋的位置布置振動傳感器，收集振動信號，分析各個傳感器振動信號的時域與頻域特征，尋找與振紋間距相對應的振動頻率。典型位置傳感器布置實物如圖2所示。

2.2 典型振動信號分析

采用DH5902型數據采集分析系統，收集的異常振動信號如下：①入口防皺輥-傳動側，時域特征0.12g，頻率分布很集中，振動頻率集中在130Hz與260Hz左右，②入口防皺輥-操作側時域特征0.12g，頻率分布很集中，振動頻率集中在130Hz與260Hz左右，③出口防皺輥-傳動側時域特征0.12g，頻率分布較集中，④出口防皺輥-操作側時域特征0.16g，頻率分布很集中，振動頻率集中在100Hz與250Hz左右。

圖2 時域頻域圖

通過分析可以得到如下幾點結論：

（1）由于光整機的軋制速度較低，因此所有的測試點振動幅值均不是很大，最大值也沒有超過一個重力加速度。

（2）按照振動幅值的大小進行排序，工作輥振動幅值最大，入、出口防皺輥次之，支撐輥、轉向輥與張力輥的振動幅值很小。

（3）除工作輥外，同一個輥子的傳動側與操作側的振動幅值與頻率分布特征基本相同。

（4）上工作輥傳動側振動幅值大于操作側振動幅值，下工作輥操作側振動幅值大于傳動側振動幅值。

本次測試的工作輥振幅雖然是最大的，但是其振動頻率是不斷變化的，并沒有固定的振動頻率，因此應該不是引起振紋的主要原因。

實際振紋頻率滿足以下關系式：f=(1000/60)(ν/λ)。

其中：f為振痕頻率（Hz）；v為光整速度（m/min）；λ為振痕間距（mm）。

本次測試軋制速度基本穩定在125m/min，實測振紋間距近似為15～20mm，可以計算計算得到引起振紋的振源每秒鐘振動的次數（振動頻率）為125*1000/60/(15～20)≈104～138Hz。

這個頻率范圍剛好為入、出口防皺輥的振動頻率吻合，因此就軋機段（包括機前、機后的輔助輥）而言，引起帶鋼振紋的振源應該是入、出口防皺輥。其影響機理應該是入、出口防皺輥的固定頻率振動引起入、出口張力的固定頻率振動，從而導致軋制力的固定頻率振動，最終導致帶鋼出現振紋。

根據實際測試結果引起帶鋼振紋的振源應該是入、出口防皺輥。其影響機理應該是入、出口防皺輥的固定頻率振動引起入、出口張力的固定頻率振動，從而導致軋制力的固定頻率振動，最終導致帶鋼出現振紋。

工作輥與支撐輥的固有頻率遠大于與振紋間距相對應的頻率范圍100Hz-140Hz之間，防皺輥套筒的固有頻率剛好處于100Hz-140Hz之間。為改變其固有頻率，可以適當改變其結構（如減輕其重量等）。