冷轧镀锌光整机带钢表面振纹问题的实际测试与研究

宋龙朝

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

光整机用于提高带钢板面质量，改善机械性能，控制粗糙度，因此，光整机的工作状态直接决定带钢质量。而在带钢轧制过程中，光整机的振动会在带钢表面产生振纹，严重影响带钢质量，降低产品性能，降低经济效益[1]。目前带钢过光整机产生振纹的情况非常普遍，已经是世界性的难题，严重困扰冷轧镀锌产品质量。对光整机振纹问题的研究，分析产生的主要原因，对提高带钢产品质量有非常重要的意义[2]。

首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧2230镀锌光整机在轧制带钢中产生有规律的连续振纹，本文对该光整机振纹问题进行实际测试，并且结合理论计算，寻找振纹产生的原因，提出改善振纹的方法。

1 带钢振纹问题描述

经光整机轧制后，带钢表面产生明暗相间的条纹，条纹方向与带钢运动方向垂直。现场实际测量，带钢表面振纹有一下特性：

图1 打磨后振纹图

（1）振纹间距基本固定，平均间距大概为10-20mm。

（2）稳态轧制时轧制速度基本在90～140m/min左右。

（3）带钢出轧机后，通过肉眼观察很难直接看到振纹，需通过油石打磨后才能隐约看到明暗相间的振纹（见图1）。

2 光整机振动测试及分析

2.1 振动测试方案

采用DH5902型数据采集分析系统，对光整机4个轧辊及前后6跟辅助辊这些最有可能引起带钢振纹的位置布置振动传感器，收集振动信号，分析各个传感器振动信号的时域与频域特征，寻找与振纹间距相对应的振动频率。典型位置传感器布置实物如图2所示。

2.2 典型振动信号分析

采用DH5902型数据采集分析系统，收集的异常振动信号如下：①入口防皱辊-传动侧，时域特征0.12g，频率分布很集中，振动频率集中在130Hz与260Hz左右，②入口防皱辊-操作侧时域特征0.12g，频率分布很集中，振动频率集中在130Hz与260Hz左右，③出口防皱辊-传动侧时域特征0.12g，频率分布较集中，④出口防皱辊-操作侧时域特征0.16g，频率分布很集中，振动频率集中在100Hz与250Hz左右。

图2 时域频域图

通过分析可以得到如下几点结论：

（1）由于光整机的轧制速度较低，因此所有的测试点振动幅值均不是很大，最大值也没有超过一个重力加速度。

（2）按照振动幅值的大小进行排序，工作辊振动幅值最大，入、出口防皱辊次之，支撑辊、转向辊与张力辊的振动幅值很小。

（3）除工作辊外，同一个辊子的传动侧与操作侧的振动幅值与频率分布特征基本相同。

（4）上工作辊传动侧振动幅值大于操作侧振动幅值，下工作辊操作侧振动幅值大于传动侧振动幅值。

本次测试的工作辊振幅虽然是最大的，但是其振动频率是不断变化的，并没有固定的振动频率，因此应该不是引起振纹的主要原因。

实际振纹频率满足以下关系式：f=(1000/60)(ν/λ)。

其中：f为振痕频率（Hz）；v为光整速度（m/min）；λ为振痕间距（mm）。

本次测试轧制速度基本稳定在125m/min，实测振纹间距近似为15～20mm，可以计算计算得到引起振纹的振源每秒钟振动的次数（振动频率）为125*1000/60/(15～20)≈104～138Hz。

这个频率范围刚好为入、出口防皱辊的振动频率吻合，因此就轧机段（包括机前、机后的辅助辊）而言，引起带钢振纹的振源应该是入、出口防皱辊。其影响机理应该是入、出口防皱辊的固定频率振动引起入、出口张力的固定频率振动，从而导致轧制力的固定频率振动，最终导致带钢出现振纹。

根据实际测试结果引起带钢振纹的振源应该是入、出口防皱辊。其影响机理应该是入、出口防皱辊的固定频率振动引起入、出口张力的固定频率振动，从而导致轧制力的固定频率振动，最终导致带钢出现振纹。

工作辊与支撑辊的固有频率远大于与振纹间距相对应的频率范围100Hz-140Hz之间，防皱辊套筒的固有频率刚好处于100Hz-140Hz之间。为改变其固有频率，可以适当改变其结构（如减轻其重量等）。