楊 騰，關(guān) 軍，李子俊，齊海峰，李志強(qiáng)

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063299）

1 振紋問(wèn)題簡(jiǎn)介

振紋一直是影響冷軋產(chǎn)能發(fā)揮及成材率穩(wěn)定的一個(gè)主要原因。實(shí)際生產(chǎn)中，雖然從工藝、設(shè)備、磨削等不同專業(yè)角度分析得出導(dǎo)致振紋發(fā)生的原因是多方面的，但不同原因所產(chǎn)生對(duì)應(yīng)缺陷的典型形貌特征是不同的。當(dāng)缺陷發(fā)生時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)缺陷形貌特征區(qū)分產(chǎn)生振紋的不同原因，再找出振動(dòng)源，并采取正確措施達(dá)到消除振紋的目的。帶鋼表面振紋是世界范圍內(nèi)板帶材軋制生產(chǎn)中普遍存在并難以解決的問(wèn)題，這些振動(dòng)表現(xiàn)為軋機(jī)顫振、軋件表面振紋、軋輥表面周期振痕、軋制時(shí)異響、主傳動(dòng)系統(tǒng)顫振等，這些情況都會(huì)在帶鋼表面產(chǎn)生振紋缺陷。軋機(jī)振紋形貌如圖1所示。

圖1 軋機(jī)振紋形貌

2 振紋檢查方法

要想抑制振紋缺陷的發(fā)生，首先要迅速準(zhǔn)確地捕捉到振紋缺陷，主要檢查方法有以下幾種。

2.1 離線檢查方法

為了能夠準(zhǔn)確找到振源，正確掌握振紋的形貌是非常重要的。因此，振紋的檢查應(yīng)嚴(yán)格注意以下幾點(diǎn)：

1）由于振紋與軋制方向垂直，所以必須按照軋制方向?qū)φ窦y進(jìn)行直線打磨，減少弧形打磨。

2）用粗糙度計(jì)測(cè)量粗糙度的變化（顏色深淺部分）。

3）正反面打磨，了解不同面的振紋輕重程度及間距對(duì)比。

2.2 停機(jī)機(jī)架間檢查

發(fā)生振紋之后最好的檢查方式是軋機(jī)停車，通過(guò)機(jī)架間打磨振紋缺陷，確定振紋產(chǎn)生的機(jī)架，以便為后續(xù)做工作確定目標(biāo)。停車取軋卡樣能夠更好地幫助分析確定振紋產(chǎn)生的機(jī)架，并確定振紋間距。

3 振紋產(chǎn)生原因分析

按載荷傳遞系統(tǒng)的不同，軋機(jī)發(fā)生的振動(dòng)現(xiàn)象可分為兩大類：一類是軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，包括主電機(jī)、電機(jī)聯(lián)軸器、主減速機(jī)、中間接軸、人字齒輪機(jī)座、鼓形齒接軸、軋輥、工作輥竄輥裝置等；另一類是軋機(jī)垂直系統(tǒng)的振動(dòng)，包括軋機(jī)牌坊、上下階梯墊裝置、AGC液壓缸、軋輥輥系、以及軋輥彎輥與平衡裝置。

3.1 振紋發(fā)生的影響因素

當(dāng)缺陷發(fā)生時(shí)，按照如下步驟進(jìn)行檢查分析，就能夠及時(shí)確定振動(dòng)源。這一方法的核心是：根據(jù)缺陷形貌分析出振動(dòng)源，并采取正確措施。

根據(jù)軋制速度變化時(shí)振紋間距的變化與否，可將振紋產(chǎn)生的因素分為兩類：

1）當(dāng)軋制速度變化時(shí)，振紋間距變化，振動(dòng)頻率不變，此時(shí)很可能是軋機(jī)機(jī)架或軋輥的某階振動(dòng)模態(tài)被激發(fā)所致，為典型的垂直振動(dòng)模式。

2）當(dāng)軋制速度變化時(shí)，振紋間距不變，振動(dòng)頻率變化，此時(shí)為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)或回轉(zhuǎn)振動(dòng)。

3.2 頻率不變的振紋產(chǎn)生原因分析

振紋間距隨軋制速度發(fā)生變化，可考慮液壓缸、伺服閥、機(jī)架剛度等設(shè)備原因?qū)е麓怪闭駝?dòng)，或者由于軋制力、壓下率、乳化液、軋輥、軋制速度等參數(shù)匹配原因?qū)е碌能垯C(jī)垂直振動(dòng)。由于振動(dòng)方向?yàn)榇怪狈较?，軋機(jī)速度改變，振紋間距改變，頻率不變。

3.3 間距不變的振紋產(chǎn)生原因分析

實(shí)際生產(chǎn)中，主傳動(dòng)接軸、軋輥輥系、工作輥軸承和軋輥磨床的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是影響振紋的四大重要因素。

1）主傳動(dòng)接軸的間隙隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，軋制時(shí)對(duì)輥系沖擊增強(qiáng)，可能激起輥系按其固有頻率振動(dòng)，此時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注萬(wàn)向軸的軸套磨損。

2）軋輥輥系的振動(dòng)直接作用在帶鋼上，產(chǎn)生帶鋼表面振紋。在軋制過(guò)程中，軋輥受到多種外界激勵(lì)，比如來(lái)料缺陷、傳動(dòng)沖擊以及軋輥偏心等。

3）當(dāng)軋輥軸承有缺陷時(shí)，會(huì)使工作輥直接產(chǎn)生持續(xù)振動(dòng)，從而使帶鋼產(chǎn)生振紋。

4）如果軋輥磨床性能不良，在磨輥過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)會(huì)造成軋輥表面有振紋，軋輥在軋制時(shí)會(huì)把輥面振紋傳遞給帶鋼，從而使帶鋼表面產(chǎn)生振紋缺陷。

4 振紋的預(yù)防措施

鑒于振紋缺陷，對(duì)軋制數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并檢測(cè)液壓缸形態(tài)，同時(shí)對(duì)乳化液、出口張力輥、板形輥等輥系進(jìn)行測(cè)量。振動(dòng)形式為高低速不變且存在于酸軋下表面單側(cè)的情況，并排除軋輥磨削方面的振紋，由此分析為設(shè)備原因引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)或回轉(zhuǎn)振動(dòng)。通過(guò)甩機(jī)架打磨分析，1號(hào)機(jī)架、2號(hào)機(jī)架和3號(hào)機(jī)架的振紋經(jīng)過(guò)4號(hào)機(jī)架軋制、5號(hào)機(jī)架軋制可在一定程度上被消除，但4號(hào)機(jī)架出現(xiàn)的振紋經(jīng)過(guò)5號(hào)機(jī)架軋制較難消除。

后續(xù)跟蹤發(fā)現(xiàn)，若某機(jī)架采用墊塊，則該機(jī)架后會(huì)出現(xiàn)振紋。因此，采取了更換大直徑軋輥、不采用墊塊的方式，振紋有較大程度減輕，打磨之后不可見(jiàn)。通過(guò)對(duì)墊塊精度進(jìn)行測(cè)量，其數(shù)值如表1所示。結(jié)果表明，2號(hào)—5號(hào)機(jī)架墊塊在多個(gè)位置的精度超標(biāo)。由此確認(rèn)振紋缺陷是由墊塊精度引起了機(jī)架的應(yīng)激振動(dòng)，不采用墊塊之后，機(jī)架間間隙的變化改變了振動(dòng)頻率，抑制了振動(dòng)，避免了振紋產(chǎn)生。

表1 墊塊的精度測(cè)量值 mm

5 結(jié)論

根據(jù)振紋缺陷形貌特征判斷振動(dòng)源，采取有效措施消除振動(dòng)源，是現(xiàn)場(chǎng)解決振紋缺陷的核心思想。本文重點(diǎn)闡述了消除振紋的思路和方法，總結(jié)為：

1）首先確定振紋形貌，測(cè)量振紋周期和速度，并分析振動(dòng)間距是否變化、高低速是否存在以及振紋發(fā)生和鋼種厚度的關(guān)系等。

2）從間距變化分析軋機(jī)垂直振動(dòng)的工藝及設(shè)備原因。主要包括軋制工藝參數(shù)，如軋制力、乳化液、軋輥等方面的原因以及液壓缸、伺服閥、機(jī)架方面的原因。若間距不變，先分析軋機(jī)輥系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和回轉(zhuǎn)振動(dòng)，再具體分析軋輥振紋、工作輥支承輥軸承座、銅滑板間隙、輥系鎖緊間隙、輥脖磨損、軋機(jī)萬(wàn)向接軸精度、墊塊磨損和尺寸以及齒輪箱齒輪的使用情況等因素。

3）通過(guò)使用大直徑工作輥、不采用墊塊的方式，使振紋有較大程度減輕，打磨之后不可見(jiàn)。這是由于墊塊精度問(wèn)題或不采用墊塊之后機(jī)架間間隙發(fā)生改變，進(jìn)而改變了振動(dòng)頻率，抑制了振動(dòng)。