[发明专利]连退机组炉内带钢振动特性分析及在线监控方法

说明书

技术领域

本发明属于续退火技术领域，特别涉及一种连退机组炉内带钢振动特性分析及在线监控方法。

背景技术

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，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。

图1为典型连续退火机组的生产工艺及设备布置示意图。连续退火机组包括入口张力辊组、预热段、加热段、均热段、缓冷段、急冷段、时效段、终冷段以及淬水槽、出口张力辊组等十个部分组成；预热段、加热段、均热段、缓冷段、急冷段、时效段、终冷段分别由辊径不同的炉辊组成；入口张力辊组、出口张力辊组由张力辊组成，带材从入口张力辊组开始进入连续退火炉内，分别经过预热、加热、均热、缓冷、急冷、时效、终冷等子工序后被送入出口张力辊组，完成退火过程。在带钢退火过程中，为了使得带钢能够正常运行，通过控制炉辊之间的速差使得带材保持一定的张力，并且从保证稳定通板、防止带材跑偏与热瓢曲的角度，在各个子工序段中张力大小设定是不一样的。与此同时，为了监控炉内带钢的运行情况，机组会通过PDA数据记录下带钢运行过程中每一个子工序段在各个时刻带材的张力等参数。取样周期一般是80毫秒。

作为连退生产工序而言，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。附图2为典型的炉辊表面横向条纹实物图，附图3为典型的带钢表面横向条纹实物图。由于连退炉是封闭的，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。特别的，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，如何取出连退炉内带钢的振动信号，实现对带钢的振动特性能够进行在线、适时分析，最终采取有效的措施抑制振动，消除带钢表面横向条纹就成为现场技术攻关的重点。为此，本发明经过大量的现场实验与理论研究，结合连退机组的设备与工艺特点，充分利用机组现有的PDA数据采集系统，通过对给定时间段内各个时刻带钢的实际张力信号的处理，开发出相应的炉内带钢振动特性分析与在线监控技术。采用本发明所提供的相关技术，在不增加任何新设备的前提下，可以适时、定量的分析出主频率、能量等炉内带钢振动特性参数，并可以实现在线监控，从而为振动的治理奠定了坚实的理论基础，并给企业带来经济效益。本发明方法原理清晰明了，计算速度快，适于在线使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连退机组炉内带钢振动特性分析及在线监控方法，是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，实现振动的在线监控。

本发明包括以下步骤(如图4所示)：

(a)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，入口张力辊组与出口张力辊组的张力辊辊径；

(b)收集连续退火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(S取值范围为80-100毫秒)；

(c)选择炉内带钢振动特性分析所需时间周期T，T取值范围为3-5分钟；

(d)利用ibaAnalyzer软件(数据分析软件，用于数据采集分析)打开连退机组的PDA数据库；

(e)以ASCII(美国信息互换标准代码)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(数据文件)格式；

(f)打开matlab(数据分析以及数值计算的高级技术计算语言)软件，读入步骤(e)中所述DAT格式的文件，进行振动特性分析，基本步骤如下(如附图5所示)：

f1)选择炉内带钢振动主频分析上限值f；

f2)计算出取样时间周期T内的样本数N；