冷连轧机高速轧制过程中的自激振动是影响轧制产品质量、限制生产效率和危害设备安全的重要因素,尤其对于高强度冷轧薄板的轧制过程,轧机自激振动与轧制稳定性的问题更为突出。考虑机架间的连续轧制关系,建立连轧系统振动模型,探究冷连轧系统自激振动的触发、诱导和传播机理,是实现高速高强度薄板冷连轧生产过程振动控制的关键。针对冷连轧过程自激振动的建模及失稳机理,本文进行了以下研究:考虑轧件的加工硬化、轧辊的弹性压扁、轧制辊缝的动态波动量以及波动速率,基于库伦摩擦模型和卡尔曼微分方程,建立了动态轧制过程模型,通过动态轧制力能参数和辊缝波动参数,与轧机结构模型耦合,考虑相邻机架间的张力耦合和轧件厚度波动在机架间的有时滞传递,以及冷连轧机各机架间的连续轧制关系,建立了冷连轧系统自激振动模型。根据一般稳定性准则,建立了考虑张力耦合和轧件厚度波动在机架间传递的临界轧制速度计算模型;采用米哈伊洛夫准则,求解了考虑轧件厚度波动在机架间传递的时滞的连轧系统自激振动模型的临界轧制速度。将以上三种模型进行对比分析,讨论了机架间的耦合因素对连轧系统临界速度的影响,揭示了连轧系统的再生颤振机理。结果表明:连轧系统的振动首先在稳定性最差的机架上发生,而后由机架间的耦合作用扩展至整个连轧系统,机架间的张力耦合是造成相邻机架振动相互耦合的主要因素,但是其对临界轧制速度影响较小;轧件厚度波动在相邻机架间的有时滞传递迅速降低了连轧系统的临界轧制速度。讨论了轧制界面摩擦系数、张力和压下量等工艺参数对连轧系统临界轧制速度的影响。基于连轧系统自激失稳的工艺参数稳定域,对连续轧制过程的工艺规程进行优化,使得在各机架均不失稳的前提下,末机架的轧件出口速度最大,以尽可能地提高生产效率。考虑轧制乳化液特性,采用摩擦因数模型,建立了冷连轧系统自激振动模型,讨论了轧制界面复杂摩擦和润滑特性对冷连轧系统自激失稳机理的影响。使用摩擦因数模型,避免了轧制工艺参数对界面摩擦系数和临界轧制速度的交叉影响,实现了轧制界面微观复杂摩擦润滑状态和宏观轧机振动的耦合。通过对梅钢1420冷连轧机振动测试信号的时频分析,验证了上下游机架间耦合振动的存在。计算了典型工况下的轧制临界速度,并与实际运行速度相比较,结合现场振动现象,证明了本文所建立的连轧系统自激振动模型的合理性,反映出轧制速度超出临界速度是轧机自激振动失稳的关键诱因,在不同的轧制规格和工艺条件下,连轧机具有不同的临界速度,因此能够通过对工艺参数的优化,实现对自激振动失稳的抑制。