连退机组炉内带钢振动特性分析及自动监控技术
0 引言
近年来,由于家用电器、汽车、电子、航天等行业的巨大需求,使得板带生产获得迅猛发展。随着大部分板带用户由低端转向高端发展,对带钢的质量提出了越来越高的要求,高等级板带的开发和生产已经成为衡量钢铁企业生产水平高低的重要标志。连续退火工序作为高等级板带生产过程中的一个重要工序,其主要作用是改善带材的机械性能,消除带钢冷轧之后的加工硬化。
对于连退生产工序而言,在生产过程中,除了带材的热瓢曲、跑偏等问题之外,另外一个重要的技术难题就是炉内带钢发生振动,与炉辊拍打,在炉辊与带钢表面形成横向条纹,影响带钢的表面质量。以往,现场为了判断炉内带钢的振动情况,往往只能通过测试炉辊的水平与垂直振动来间接分析炉内带钢的振动情况。但是,由于炉辊的振动与带钢的振动区别非常大,带钢发生振动时炉辊并不一定振动,因此依靠测试炉辊的振动来分析炉内带钢振动的方法效果不佳。且由于炉辊振动的测试是通过外接设备来进行的,无法实现适时监控,所得到的仅仅是某一特定钢卷在特定时间段内的振动,参考意义并不大。这样,如何取得连退炉内带钢的振动信号,实现对带钢振动特性的在线、适时分析,最终采取有效的措施抑制振动以消除带钢表面横向条纹就成为现场技术攻关的重点。
1 基本技术方案
为了充分利用连续退火机组现有的PDA数据采集系统,通过对炉内各子工序段张力适时信号的处理,定量分析出炉内带钢振动特性参数,实现振动的在线自动监控,可以采用如下技术方案:
(1)收集连续退火机组关键设备工艺参数,包括连退机组预热段、加热段、均热段、缓冷段、急冷段、时效段、终冷段等各子工序的炉辊辊径以及入口张力辊组与出口张力辊组的张力辊辊径。
(2)收集连退机组退火过程中带钢的宽度、厚度、钢种以及信号采样周期S。
(3)选择炉内带钢振动特性分析所需时间周期T。
(4)利用ibaAnalyzer软件打开连退机组的PDA数据库。
(5)以ASCII模式分别导出时间周期T内预热、加热、均热、缓冷、急冷、时效、终冷等子工序段内带钢运行中各个时刻的张力实际值,分别以数组a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7来表示,并将其存储成为DAT格式。
(6)打开MATLAB软件,读入步骤(5)中所述DAT格式的文件,进行振动特性分析,基本步骤如下:¹选择炉内带钢振动主频分析上限值f;º计算出取样时间周期T内的样本数N;»以急冷段为分析对象,时刻点n=1, 2,…,N;¼令时刻t=n/f,设定目标信号函数为F(t)=sin(2P·10·t);½令数组x=a5;¾取y1=plot(t,x)(plot为MATLAB语言中的图形函数,是该语言中的公开函数),作出正弦信号的时域波形图;¿进行FFT频谱变换:取y2=FFT(x,N)进行FFT变换,取mag=abs(y2)(abs为MATLAB语言中的幅值函数,是该语言中的公开函数)求出振动幅值,取f1=(0:length(y2)-1) *f/length(y2)(length为MATLAB语言中的信号函数,是该语言中的公开函数)进行对应的频率转换;À令power=mag2,取y4=plot(f1,power)作出功率频谱图;Á根据功率频谱图找出急冷段带钢共振频率(f*jl)i(i=1,2,…,mjl,mjl为急冷段共振频率的个数)以及对应的振动功率(P*jl);bk令x=a1,转入步骤¾,重复步骤¾~À,根据功率频谱图找出预热段带钢共振频率(f*yr)i(i=1,2,…,myr,myr为预热段共振频率的个数)以及对应的振动功率(P*yr)i;bl令x=a2,转入步骤¾,重复步骤¾~À,根据功率频谱图找出加热段带钢共振频率(f*jr)i(i=1,2,…,mjr,mjr为加热段共振频率的个数)以及对应的振动功率(P*jr)i;bm令x=a4,转入步骤¾,重复步骤¾~À,根据功率频谱图找出缓冷段带钢共振频率(f*hl)i(i=1,2,…,mhl,mhl为缓冷段共振频率的个数)以及对应的振动功率(P*hl)i;bn令x=a6,转入步骤¾,重复步骤¾~À,根据功率频谱图找出时效段带钢共振频率(f*sx)i(i=1,2,…,msx,msx为时效段共振频率的个数)以及对应的振动功率(P*sx)i;bo令x=a7,转入步骤¾,重复步骤¾~À,根据功率频谱图找出终冷段带钢共振频率(f*zl)i(i=1,2,…,mzl,mzl为终冷段共振频率的个数)以及对应的振动功率(P*zl)i;bp完成振动特性分析,输出(f*jl)i、(P*jl)i、(f*yr)i、(P*yr)i、(f*jr)i、(P*jr)i、(f*hl)i、(P*hl)i、(f*sx)i、(P*sx)i、(f*zl)i、(P*zl)i。
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