精轧振动辊痕的分析及改善

1、 熱軋振動輥痕的分析與改善內容大綱一.前言二.軋機振動要因與類別三.振動輥痕改善對策四.防止振動輥痕的管制措施五.結語一.前言-定義振動輥痕(chatter marks )之定義: 在鋼帶、工輥或背輥表面上，出現等間隔的橫向條紋，條紋方向與鋼帶進行方向垂直。一.前言-缺陷特徵 特徵:a.振動輥痕在厚度偏薄量，輕微者35mmb.熱軋鋼捲表面有一層藍色氧化銹皮，檢驗輥痕時須特別找一斜射角，才能看到，增加了檢驗的困難度。c.大部分發生在冷軋工廠。輕微輕微(較難分辨較難分辨)明顯明顯(較易分辨較易分辨)嚴重嚴重與鋼捲折紋的區別 特徵:鋼捲折紋是一種橫跨鋼帶而與軋延方向垂直之伸張應變痕。 發生原因:鋼捲

2、折紋發生於鋼捲解捲時，由於鋼捲材質之時效敏感性高，鋼捲溫度太高，鋼捲厚度厚，板形不良，或內徑太小等因素，造成局部應力超過降伏點並因應變集中而於板面形成塑性變形的集中紋路。一.前言 振動輥痕有許多成因，屬於機械設備造成的因素為最主要，所以探討軋機本身的振動要因，對於軋機震動進行改善震動頻率和振幅在合理的範圍內，可以防止大部分的振動輥痕。二. 軋機振動要因分析圖二. 軋機振動要因類別 軋機振動類別:1. 穿板衝擊振動2. 扭轉振動3. 第3音頻振動4. 第5音頻振動5. 軸承及軸承箱強度不足，產生大的塑性變形，彼此互相壓縮接觸，引發震動6. 傳動軸磨耗衝擊振動7. 磨輥多角型之震動輥痕8. 盤捲曲

3、夾輥振動二. 軋機振動類別及要因穿板衝擊振動穿板衝擊振動: 二. 軋機振動類別及要因 扭轉振動扭轉振動:在產量很大的軋機上以扭轉方式震顫頻率通常在自然頻率範圍內，及520Hz。因為此震動涉及軋輥和連接軸，前者為一個旋轉的慣性元件；後者為一扭轉的彈簧。 影響: 對於軋延鋼帶的厚度波動影響是很小的。 扭轉震動引起之最大厚度變化公式: d = ft Dwm / 100% m :震動所引起的工輥最大角偏移量 ft :扭轉振動頻率Hz Dw :工作輥直徑 :鋼帶出口速度K: 扭轉彈性常數；J: 總轉動慣量二. 軋機振動類別及要因 第第3音頻振動音頻振動(Third Octave Vibration):這

4、種方式的振動頻率通常在相當於音樂中的第3音階頻率範圍的波動。一般軋機發生在128256Hz，中鋼#2 HSM實際測試在135160Hz之間。第3音頻振動(Third Octave Vibration)測量每上、下背輥以及上、下工輥在工作時的音頻震動，發現相位角不同。由3音頻振動引起的共振頻率f3可由下式得到:f3 =193040/ DwDw : 工輥直徑mm二. 軋機振動類別及要因軸承及軸承箱強度不足軸承及軸承箱強度不足，產生大的塑性變形產生大的塑性變形，彼彼此互相壓縮接觸，引發震動此互相壓縮接觸，引發震動:二. 軋機振動類別及要因 第五音頻振動第五音頻振動(Fifth Octace Vibr

5、ation):一般軋機振頻範圍約在5001000Hz之間，而CSC的No.2 HSM大多發生在550700Hz之間。當設備振動頻率之諧波，進入此頻區域，該振幅將被放大510倍。振動輥痕間距約為2030mm。 發生原因發生原因:背輥偏心及固定相關組件鋼性不良。 第5音頻f5可由近似式得知: f5 = 360680/Dw 特性特性: 與第三音頻相反，第五音頻震動的方式是逐漸產生，並經常在軋輥上伴有震顫痕跡現象的出現。 影響影響: 軋輥上這些震顫痕能夠引起軋機共振，會在鋼帶表面上產生一些平行的條痕，由外觀和操作觀點來看，是有害的，但不影響鋼帶厚度。二. 軋機振動類別及要因傳動軸磨耗衝擊振動傳動軸磨耗

6、衝擊振動:當傳動軸接頭耐磨片磨損，間隙變大，當旋轉一轉時會發生兩次衝擊振動，先使其他設備磨耗加劇；更嚴重時，產生鋼帶震動輥痕二. 軋機振動類別及要因磨輥多角形之震動輥痕磨輥多角形之震動輥痕:工輥多角型引發530mm間距之振動輥痕，同時軋輥之真圓度與同心度也是加大振動振幅的因素。二. 軋機振動類別及要因 盤捲曲夾輥振動盤捲曲夾輥振動:夾輥之真圓度、同心度、水平不良或軋下間隙不當，會產生震動，轉印在鋼帶上。三. 震動輥痕改善對策 振動輥痕大多發生在精軋機組，由其後幾站精軋機對於鋼帶表面品質影響較大，所以在F5F7上、下工輥軸承箱上，以及F7上下背輥軸承箱上各安裝一個加速規(共計8個加速加速規規)。

7、 安裝線上量測系統，在精軋控制室內監測精軋機震動訊號之波形和頻譜。 根據所量測到的軋機震動訊號以及頻譜，分析振動輥痕產生之機制，由頻譜特徵，找出軋機顫振之振源。三. 震動輥痕改善對策三. 振動輥痕改善對策-工輥振動 特徵:右圖為典型的工輥振動頻譜，在工輥軸承箱上所測得，唯一能量集中，具有單一頻率的顯著頻譜之頻譜。三. 震動輥痕改善對策根據測試軋機振動模式分為三種:1. 自激振動2. 強迫振動3. 共振振動 改善方法:1. 降低外激力2. 增強軋機鋼性3. 增加阻尼三. 震動輥痕改善對策震動頻譜特徵判斷流程圖三. 震動輥痕改善對策三.震動輥痕改善對策振動輥痕月剔退圖四.防止振動輥痕的管制措施1.

8、 軋機設備精度管理:為最有效的壓制方法，實務上加強軋機設備精度管理，可以大幅降低震動值，但是無法改變振動頻率。結果會增加維修頻率、拉長每次維修時間及停機成本上升。2. 操作管理: 安裝良好的震動監測系統，長時間量測震動頻譜，並儲存。搭配SPC系統之軋延力、彎曲力、速度、扭力等資料進行震動原因分析。依照線上系統的震動頻譜並核對頻譜特徵與振幅值，並配合趨勢圖來做判斷，工輥或背輥是否發生異常需要更換。四.防止振動輥痕的管制措施四.防止振動輥痕的管制措施3. 長期監控設備振動頻率，定期保養。4. 設備修改可有效降低振動輥痕。5. 熱軋線上檢驗室環境與設備改善，使品管人員能有效率的即時將缺陷回饋給現場，

9、以降低剔退數量。6. 利用熱軋排程的轉換，及時將高級鋼種錯開，避免振動輥痕在高品級的鋼捲中發生。7. 改善機械設計與軸承剛性。結語1. 振動輥痕主要由工輥軸承及軸承箱剛性太弱，移位塊剛性不足及下背輥change sled剛性不足所引發(中鋼，每個鋼廠設備參數不同情況也不同)。2. 軋機間隙縮小可有效降低軋機振動之主要因素之一。3. 軋機設計之改善，可增加剛性，有效降低振幅。4. 良好之線上監診系統，可完全掌握及消除振動輥痕。5. 只要能正確辨識振動來源，才能成功減小軋機振動。Thanks for your attention!實例-珠江鋼鐵2流連鑄 , 2台加热炉 , 1台除銹箱, 最大运行速度为 12 . 5mm / s的六机架四辊连续式精轧机组和 2台地下卷取机。產品规格厚度为 1.45 12 .5mm, 最大宽度達到 1700mm。狀況:在軋延出口產品厚度為 2 mm以下的鋼捲時，F2與F3出現振動，尤其在軋延1.6mm薄板規格時，振