[發明專利]高速薄板軋機自激振動預測與抑制的工藝方法

有效

• 申請號: 201710000637.4
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106734194B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 郜志英;管奔;李強
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21B1/22
• 分類號: B21B1/22;B21B37/46;G06F17/50
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種高速薄板軋機自激振動預測與抑制的工藝方法，屬于冶金軋制金屬技術領域。該方法包括軋機結構動力學模型、動態軋制過程模型、自激振動機理模型、臨界軋制速度模型和預測與抑制自激振動的工藝措施。軋機結構動力學模型用于建立機架?輥系垂直振動子結構模型，動態軋制過程模型用于得到軋制力的增量形式模型。自激振動機理模型由結構模型與過程模型通過動態軋制力與動態輥縫相耦合建立，臨界軋制速度模型根據軋制速度與軋機自激振動誘發條件之間的關系建立。預測與抑制自激振動的工藝措施提出相應的工藝調整和優化措施，通過提高臨界軋制速度實現對自激振動的有效抑制。該方法簡單易行，能夠有效實現軋機自激振動的預測與抑制。

技術領域

本發明涉及冶金軋制金屬技術領域，特別是指一種高速薄板軋機自激振動預測與抑制的工藝方法。

背景技術

現代冷連軋裝備在電動機與液壓伺服閥的作用下控制軋輥旋轉壓下和軋件咬入，一方面在各種外激勵的作用下軋機結構可能產生受迫振動；另一方面當軋制力波動時軋機結構也可能產生振動，而軋制力的波動和軋制過程工藝參數的變化密切相關，構成典型的自激振動系統。因此，軋機振動可能是受迫振動，可能是自激振動，也可能是受迫振動與自激振動共存，對其預測與控制有賴于振動性質與機理的準確判定，相較于可以通過濾波或補償實現控制的有限幅值受迫振動而言，幅值呈現發散性的自激振動危害更嚴重、機理更復雜、抑制更困難。

針對軋制過程中存在的軋機自激振動問題，國內研究人員做了許多工作。中國發明專利“薄板軋機突發性自激振動報警裝置”(專利號：CN 102836885 A)發明了一種自激振動報警裝置，該裝置主要包括振動傳感器、速度傳感器以及具有計算和聲光報警功能的上位機，能報警薄板軋鋼生產過程中的自激振動和突發性的強烈共振。中國發明專利“軋機自激振動預警方法”(專利號：CN 104070066 A)發明了一種軋機自激振動預警方法，該方法以測量軋機加速度原始信號、計算頻譜信息熵為核心，提高了軋機預警的準確率，從而提高了生產效率和產品質量。中國發明專利“針對高速冷軋機第三倍頻程顫振的故障診斷及反饋系統”(專利號：CN 103521531 A)發明了一種抑振系統，該系統對采集到的振動信號整理分析后通過調整張力松弛裝置和主傳動速度來降低軋機的振動的能量，進而消除軋機所發生的自激振動。

上述方法均側重于通過振動信號的采集和處理對自激振動進行預測，能夠實現對操作人員的實時在線指導，但屬于事后性的被動調節，只有當自激振動被觸發后才能獲得響應并采取緊急措施。本發明基于軋機自激振動的臨界軋制速度及其影響因素，從工藝角度提出預測與抑制軋機自激振動的新方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高速薄板軋機自激振動預測與抑制的工藝方法，旨在基于軋制速度與軋機自激振動誘發條件之間的關系建立臨界軋制速度的計算模型，通過不同工藝條件下軋制速度的穩定性裕量及前滑值的異常變化實現對自激振動的評估預測，并進而提出相應的工藝調整和優化措施，以通過提高臨界軋制速度實現對自激振動的有效抑制。

該工藝方法包括軋機結構動力學模型、動態軋制過程模型、自激振動機理模型、臨界軋制速度模型和預測與抑制自激振動的工藝措施，該工藝方法具體過程如下：

首先，通過軋機結構動力學模型考慮軋件的塑性變形和上下輥系的非對稱性，建立機架-輥系-軋件互相耦合的垂直振動子結構模型，分為靜位移部分的靜力學方程和振動部分的動力學方程；然后，通過動態軋制過程模型在考慮垂直振動的金屬秒流量修正方程的基礎上，運用SLAB計算法得到軋制壓應力沿接觸弧長分布規律的解析解，經積分運算和TAYLOR展開得到軋制力的增量形式模型；再根據由結構模型與過程模型通過動態軋制力與動態輥縫相耦合建立的自激振動機理模型，通過LAPLACE變換得到頻域特征方程；進而運用ROUTH穩定性判據，根據軋制速度與軋機自激振動誘發條件之間的關系建立的臨界軋制速度模型；最后采用預測與抑制自激振動的工藝措施，基于臨界軋制速度實施，通過不同工藝條件下軋制速度的穩定性裕量及前滑值的異常變化實現對自激振動的評估預測，并進而提出相應的工藝調整和優化措施，以通過提高臨界軋制速度實現對自激振動的有效抑制。