（点击下载）—— PC轧机稳定油缸压力选择与垂直减振效果分析doc

摘 要：以PC轧机稳定油缸为研究对象，针对其压力选择及垂直减振效果进行分析，仿真不同压力下稳定油缸的作用效果，为轧制现场各阶段油缸压力的合理选择提供理论依据，有助于充分发挥稳定油缸的作用，减小轧机振动、提高轧制稳定性。

关 键 词：PC轧机  稳定油缸  轧机振动  油缸压力

1  前言

轧制稳定性是指轧件咬入时头部无上翘、下扣和叠板现象发生，在轧制过程中整个轧件保持横向稳定无跑偏、条形平直，末阶段无甩尾等现象^[1,2]。对于薄规格板带产品，轧件柔性大，轧制条件稍有变化即影响其轧制稳定性，影响正常的轧制节奏和成材率，使成本增加，所以有必要采取相应的措施提高轧制稳定性。某1880精轧机组F₁一F₄为PC轧机，为了消除轧辊轴承座与轧机机架之间的间隙、减少轧机振动、提高轧制稳定性，安装了轧辊稳定装置，如图1所示。

稳定油缸能够在轧制过程中确保轧辊轴承座和机架之间的无间隙条件，提高轧辊的动刚度，有效地减少带钢咬入时的冲击振动，提高轧制稳定性^[3]。换辊时，稳定油缸缩回，保证轧辊轴承座与机架之间必要的间隙，便于换辊。另一方面，稳定油缸的使用增加了机架与轴承座之间的干摩擦，对轧机机座的垂直振动有抑制作用。轧制和交叉动作时需要不同的稳定油缸压力来产生不同的作用效果，有必要对不同轧制阶段稳定油缸的作用及压力的选择进行研究。

2  垂直振动模型

在轧制过程中，稳定油缸紧紧压靠在轧辊轴承座上，随着轧件厚度、轧辊偏心、温度不均等造成的波动，轧辊轴承座与稳定油缸及交叉头产生相对运动，在垂直方向上产生摩擦力。对于轧机垂直振动系统来说，相当于增加了干摩擦阻尼。

为了便于理论分析，将1880轧机以机座垂直振动系统简化为非对称六自由度弹簧质量阻尼模型，如图2所示。

M₁——机架立柱及上横梁的等效质量；

M₂、M₅——上、下支承辊系的等效质量；

M₃、M₄——上、下工作辊系的等效质量；

M₆——机架下横梁的等效质量；

K₁、C₁——机架立柱及上横梁的等效刚度及阻尼；

K₂、C₂——上支承辊中部至上横梁中部的等效刚度及阻尼；

K₃、C₃——上工作辊与上支承辊之间的弹性接触刚度及阻尼；

K₄、C₄——上、下工作辊以及带材之间在轧制力P作用下的等效刚度及阻尼；

K₅、C₅——下工作辊与下支承辊之间的弹性接触刚度及阻尼；

K₆、C₆——下支承辊中部至下横梁中部的等效刚度及阻尼；

K₇、C₇——机架下横梁的等效刚度及阻尼；

F₁、F₂、F₃、F₄——轧制过程中稳定油缸压靠轴承座产生的摩擦力；

PΔ——轧制力波动。

根据机械振动理论，可列出该振动系统的运动微分方程为

3  仿真分析

1) 为方便计算，先假设系统无阻尼。按能量守恒原则，对于一个没有能量耗散的系统，机械能在任何时刻保持恒定，即此系统产生振动时的最大动能等于它的最大势能。根据此原则可计算出系统各单元的等效刚度和等效质量，具体过程参考文献[4]。根据F₃机座的参数，得出该振动系统各等效刚度如表1所示，各等效质量如表2所示。

2) 采用matlab／／simulink进行仿真，稳定油缸与轴承座之间的摩擦系数取0．1。仿真开始时给上工作辊一个大小为1000kN的脉冲激励，得到稳定油缸不同压力选择时的时间位移曲线。图3—9中横坐标单位均为s，纵坐标单位均为m。

由仿真结果可知：

(1) 增加稳定油缸压力可有效减小轧机垂直振动幅度；

(2) 增加工作辊稳定油缸压力比增加支承辊稳定油缸压力的减振效果明显；

(3) 增加上辊系稳定油缸压力比增加下辊系稳定油缸压力的减振效果明显。

4  油缸压力选择

稳定油缸压力增大亦会产生不良影响。当调整弯辊力或液压AGC时，油缸压紧产生的摩擦力会改变轧机的压下负荷，从而影响板带的纵向厚差，成为厚控系统的一个干扰量，需进行补偿。文献[5]指出，当油缸作用力小于400kN时，液压AGC的厚控精度误差不大于20µ。另外，过大的油缸压力会对油缸本身使用性能产生不良后果，甚至引起漏油。

综上分析可知：

1) 带材咬入时应采用的稳定油缸压力最大。因为轧件咬入是建立稳定轧制过程的开始，带材与轧辊存在着冲击与振动，是轧制过程中最不稳定的阶段，较大稳定压力的应用有助于增强轧制稳定性；

2) 轧制压力大时采用稳定油缸压力也较大。由于大轧制压力的轧制过程也易产生较大的负荷波动，宜采用较大的稳定油缸压力增加其稳定性；

3) 增大交叉角时比减小交叉角时采用的稳定油缸压力大。这是因为增大交叉角时，稳定油缸要配合交叉头的移动来推动辊系的交叉移动，而减小交叉角时，稳定油缸只需贴着轴承座回程，保证不产生冲击载荷即可；

4) 轧制时采用的稳定油缸压力不宜过大，要考虑稳定油缸使用性能及压靠轴承座产生的摩擦力对液压AGC响应的影响。另外，稳定油缸压力的选择还应考虑轧制速度的影响。轧制带钢时，当速度提升到某一临界速度，轧机会发生严重的振动现象。为避免这种情况的发生，现场操作人员一般只能降低轧制速度，这将严重抑制轧机的生产能力。轧机稳定轧制的临界速度为^[6]

可见，通过增大稳定油缸压力，提高系统动刚度，可以提高系统的固有频率，有利于轧制速度的提高。尤其是轧制较薄带钢时，随着轧制速度的提高，其不稳定因素变得愈活跃，可适当增大油缸压力来提高轧制稳定性。

5  结论

1) 稳定油缸的应用能够有效减少轧机冲击振动，增强轧制稳定性。

2) 随着稳定油缸压力的增大，其稳定效果进一步提高。

3) 上辊系尤其是上工作辊稳定油缸压力的增大，能使其稳定效果更加明显。

4) 随着交叉角、轧制速度、轧制压力的增大和带钢厚度的减小，应提高稳定油缸压力。

参 考 文 献

[1]  钱江．中板轧制横向稳定性探讨[J]．南钢科技，2003(3)：4～6

[2]  魏大路．热轧宽带钢精轧机轧制稳定性的探讨[J]．轧钢，1995(4)：24—26

[3]  顾凌，陈铀，等．宝钢1780mm热轧PC轧机的振动及分析处理[J]．冶金自动化，2007S(2)：408—410

[4]  邹家祥，徐乐江．冷连轧机系统振动控制[M]．北京：冶金工业出版社，1998：120—126

[5]  陈占福．四辊板带轧机辊系问题的理论与实验研究[D]．上海交通大学博士后学位论文，2003：88—89

[6]  魏立群，瞿志豪，等．1420冷连轧机组自激振动分析[J]．钢铁，2005，Vol．40(11)：37—39