楊光輝，張 杰，曹建國(guó)，黃橋?qū)殻Z生暉

SI-FLAT板形儀激振頻率設(shè)定

楊光輝1，張 杰1，曹建國(guó)1，黃橋?qū)?，賈生暉2

(1. 北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，北京 100083；2. 武漢鋼鐵(集團(tuán))公司冷軋廠，武漢 430083)

SI-FLAT板形儀是國(guó)內(nèi)寬帶鋼冷連軋機(jī)首次采用的非接觸式工業(yè)用板形儀，但實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于常軋規(guī)格的帶鋼，其激振頻率設(shè)定始終為同一固定值，激振力僅隨張應(yīng)力的變化而變化，導(dǎo)致板形控制不穩(wěn)定，激振頻率的設(shè)置嚴(yán)重影響著板形檢測(cè)的精度．本文在分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了激振頻率的設(shè)置應(yīng)該遵循的兩個(gè)基本原則，即振幅控制原則和檢測(cè)間隔控制原則．為了對(duì)帶鋼振動(dòng)進(jìn)行固有頻率和受迫振動(dòng)振幅的分析和計(jì)算，采用大型有限元軟件ANSYS12.0建立了帶鋼振動(dòng)仿真模型，分析了帶鋼板形、寬度、厚度、張應(yīng)力等因素所導(dǎo)致的帶鋼固有頻率波動(dòng)對(duì)帶鋼振幅的影響．研究發(fā)現(xiàn)，張應(yīng)力和板形對(duì)帶鋼固有頻率的影響較大．最后，基于振幅控制原則和檢測(cè)間隔控制原則提出了可行性方案，即通過限制最小張應(yīng)力，減小板形對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；同時(shí)為了控制最小檢測(cè)間隔，便于對(duì)板形的在線控制，激振頻率的大小應(yīng)根據(jù)帶鋼速度進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定．

冷軋帶鋼；板形檢測(cè)；激振頻率；振幅；檢測(cè)間隔

板帶在生產(chǎn)過程中其操作環(huán)境十分惡劣，劇烈而復(fù)雜的振動(dòng)以及水、油、灰塵等介質(zhì)的侵入等往往會(huì)降低板形檢測(cè)精度甚至?xí)p壞檢測(cè)裝置．一般而言，板形檢測(cè)的主要要求是高精度、良好的適應(yīng)性、安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)及對(duì)板帶不造成任何損傷．因此，板形檢測(cè)是一個(gè)比較困難的生產(chǎn)應(yīng)用問題[1]．根據(jù)帶鋼和板形檢測(cè)裝置的相互接觸關(guān)系，冷軋帶鋼板形儀可以歸為兩大類型：接觸式和非接觸式. 接觸式板形儀由于與板帶直接接觸，檢測(cè)到的板形信號(hào)比較直接，可靠度較高，測(cè)量得到的板形指標(biāo)比較精確．但是接觸式板形儀在檢測(cè)過程中易劃傷板帶表面，造成新的缺陷，而且設(shè)備造價(jià)昂貴，維護(hù)較困難，嚴(yán)重影響生產(chǎn)．目前在冷軋帶鋼領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的接觸式板形儀是瑞典的ABB板形儀和德國(guó)的BFI板形儀．非接觸式板形檢測(cè)方法有很多，主要有氣流激振-渦流測(cè)幅法、脈沖渦流測(cè)厚(測(cè)幅)法、次聲級(jí)激振測(cè)頻法、帶振動(dòng)能譜檢測(cè)法等[2-9]，但真正研制成功并投入工業(yè)應(yīng)用的并不多．其中，氣流激振-渦流測(cè)幅法是目前應(yīng)用最成功的方法，它的主要載體是德國(guó)西門子公司研制的SI-FLAT板形儀，目前已在武鋼2,180,mm冷連軋機(jī)上得到了首次工業(yè)應(yīng)用，并在國(guó)內(nèi)外的其他生產(chǎn)線上逐步推廣．由于該板形儀是首次工業(yè)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)其研究較少，板形儀的工業(yè)適應(yīng)性有待進(jìn)一步提高．本文結(jié)合冷連軋機(jī)組的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)SI-FLAT板形儀的激振頻率的設(shè)定情況進(jìn)行了研究分析．

1 激振頻率實(shí)際設(shè)定情況

如圖1所示，SI-FLAT板形儀通過對(duì)板帶施加隨時(shí)間呈正弦變化的激振力，使板帶產(chǎn)生受迫振動(dòng)，利用電渦流傳感器測(cè)量出板帶沿寬度方向做受迫振動(dòng)的振幅，再通過振幅與板形(張應(yīng)力)之間的轉(zhuǎn)化模型，計(jì)算得到板帶的板形[10-15]．通過上述工作原理可以看出，激振頻率設(shè)定情況的合適與否，對(duì)板形檢測(cè)的精度影響較大．

圖1 SI-FLAT板形儀測(cè)量示意Fig.1 Measurement sketch of SI-FLAT shapometer

通過觀察武鋼2,180,mm冷連軋機(jī)大量的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)并分析發(fā)現(xiàn)，SI-FLAT板形儀激振頻率的設(shè)置情況如圖2所示．可以看出，對(duì)于常軋規(guī)格的帶鋼，激振頻率均設(shè)定為同一個(gè)固定值，即5.105,Hz．同時(shí)，在軋制過程中，帶鋼的張應(yīng)力和板形均出現(xiàn)較大變化，最大值為最小值的2倍之多；激振力的大小主要隨帶鋼張應(yīng)力的變化而變化，在圖中帶鋼表現(xiàn)為前期帶鋼張應(yīng)力下降，激振力也跟著下降，后期帶鋼張應(yīng)力較為平穩(wěn)，激振力也較為平穩(wěn)．激振力會(huì)在某一個(gè)張應(yīng)力范圍內(nèi)保持為一個(gè)固定值，而不會(huì)隨著帶鋼板形等因素而變化．

圖2 典型生產(chǎn)信息Fig.2 Typical production information

2 激振頻率設(shè)置的基本原則

結(jié)合SI-FLAT板形儀檢測(cè)原理，本文提出了激振頻率設(shè)定所應(yīng)考慮的兩個(gè)主要原則．

(1)振幅控制原則．在實(shí)際生產(chǎn)中，影響冷軋帶鋼固有頻率的因素有很多，包括帶鋼的板形、張應(yīng)力、厚度和寬度等．當(dāng)激振頻率設(shè)定為某一固定值時(shí)，若某些因素的變化導(dǎo)致帶鋼固有頻率發(fā)生變化，則也將會(huì)使得帶鋼的受迫振動(dòng)振幅出現(xiàn)一定程度的變化．而且，這種影響表現(xiàn)為激振頻率離帶鋼固有頻率越近，則在同等固有頻率變化情況下所引起的帶鋼受迫振動(dòng)振幅變化也就越大．而帶鋼的振幅如果變化過大，則可能會(huì)超出電渦流傳感器的最佳測(cè)量范圍，從而降低測(cè)量的準(zhǔn)確度．因此，為了能將帶鋼的平均振幅控制在電渦流傳感器的最佳測(cè)量范圍內(nèi)，需使得板形儀的激振頻率離帶鋼固有頻率的波動(dòng)范圍較遠(yuǎn)，這是進(jìn)行激振頻率設(shè)定時(shí)所應(yīng)考慮的原則，本文將其稱為“振幅控制原則”．

(2)檢測(cè)間隔控制原則．電渦流傳感器每隔一定的時(shí)間間隔對(duì)帶鋼的振動(dòng)位移進(jìn)行采樣，同時(shí)，在經(jīng)過一段時(shí)間的采樣之后，需要對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行截?cái)?，以進(jìn)行信號(hào)處理和板形計(jì)算、輸出及控制．在已知帶鋼運(yùn)行速度的情況下，截?cái)嘀芷诘拇笮Q定著板形儀相鄰兩次板形計(jì)算之間帶鋼運(yùn)行距離間隔的大?。畬?duì)于任一固定長(zhǎng)度的單卷帶鋼而言，檢測(cè)間隔越小，進(jìn)行的板形調(diào)控次數(shù)就越多，越有利于板形質(zhì)量的控制．

SI-FLAT板形儀利用氣流的簡(jiǎn)諧激振力使帶鋼受迫振動(dòng)，故帶鋼的受迫振動(dòng)位移也表現(xiàn)為簡(jiǎn)諧形式．對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)而言，只有當(dāng)截?cái)嘀芷谥辽俅笥诤?jiǎn)諧振動(dòng)周期的一半時(shí)，才能保證采樣得到的信號(hào)中含有簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移的峰值．而簡(jiǎn)諧振動(dòng)周期又取決于激振頻率，故激振頻率的設(shè)定決定了板形儀理論上所能實(shí)現(xiàn)的最小檢測(cè)間隔．因此，在進(jìn)行激振頻率設(shè)定時(shí)，需要考慮檢測(cè)間隔這一因素．本文將該原則稱為“檢測(cè)間隔控制原則”．

3 帶鋼振動(dòng)仿真模型

為了對(duì)帶鋼振動(dòng)進(jìn)行固有頻率和受迫振動(dòng)振幅的計(jì)算和分析，需要建立帶鋼振動(dòng)仿真模型．帶鋼在SI-FLAT板形儀測(cè)量區(qū)域一端纏繞于導(dǎo)向輥上，一端夾在夾送輥之間，所以可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支約束．在線冷軋帶鋼通常存在兩個(gè)明顯的特征：一是受到大張應(yīng)力的作用，二是有沿帶鋼長(zhǎng)度方向的運(yùn)動(dòng)．文獻(xiàn)[16]的研究表明，運(yùn)動(dòng)速度對(duì)帶鋼固有頻率的影響不大，可不考慮，而張應(yīng)力對(duì)固有頻率的影響較大．所以本文只考慮張應(yīng)力的影響而不考慮運(yùn)動(dòng)速度的影響．此外，在帶鋼運(yùn)動(dòng)過程中作用于帶鋼的阻力主要是空氣阻力，而由于帶鋼振動(dòng)速度不快、振幅不大，空氣阻力可以忽略[17-18]，故本文不考慮空氣阻力的影響．因此，在線冷軋帶鋼可簡(jiǎn)化為對(duì)邊簡(jiǎn)支、對(duì)邊自由并承受張應(yīng)力作用的薄板，如圖3所示．

圖3 在線冷軋帶鋼力學(xué)模型示意Fig.3 Sketch of mechanics model of cold rolled strip

本文利用大型有限元軟件ANSYS12.0建立了帶鋼振動(dòng)仿真模型，如圖4所示．模型采用彈性殼單元shell63，4節(jié)點(diǎn)6自由度，不考慮剪切變形．其中模態(tài)分析模型的求解方法為分塊蘭索斯法，諧響應(yīng)分析模型的求解方法為模態(tài)疊加法[19-20]．帶鋼彈性模量為2.1×1011,Pa，泊松比為0.3，密度為7,850,kg/m3[21-22].在進(jìn)行受迫振動(dòng)求解時(shí)，激振力均勻施加在x= 335,mm的節(jié)點(diǎn)上，振幅測(cè)量位置在x=410,mm的節(jié)點(diǎn)處．

圖4 帶鋼振動(dòng)有限元仿真模型Fig.4 Finite element model of strip vibration

4 張應(yīng)力和板形等因素對(duì)帶鋼固有頻率的影響

通過帶鋼振動(dòng)仿真模型，計(jì)算得到了帶鋼1階固有頻率隨帶鋼板形、寬厚和張應(yīng)力等因素的變化情況，如圖5～圖7所示．

圖5分析的基本工況參數(shù)為帶鋼寬度為1,400 mm，帶鋼厚度為1.5,mm，張應(yīng)力為40,MPa．由圖5(a)可以看出，邊浪、中浪、1/4浪、邊中復(fù)合浪、無浪5種板形形式對(duì)帶鋼1階固有頻率的影響較大．在邊浪的板形形式下，其1階固有頻率最小，約為33.379,Hz，在無浪的板形形式下，其1階固有頻率最大，約為39.682,Hz，增大了約18.9%．由圖5(b)可以看出，帶鋼綜合板形對(duì)帶鋼1階固有頻率的影響較大．帶鋼綜合板形越大，其1階固有頻率越小，當(dāng)綜合板形為0I時(shí)，固有頻率約為39.682,Hz，當(dāng)綜合板形為10I時(shí)，固有頻率約為23.362,Hz，減小了約41.1%．可以看出，板形形式和板形的大小對(duì)帶鋼1階固有頻率的影響較大．

圖5 帶鋼1階固有頻率隨板形的變化情況Fig.5 Variation of the 1st natural frequency of strip with strip shape

圖6 分析了帶鋼寬度為1,400,mm、厚度為1.5,mm、板形為無浪的情況下，帶鋼張應(yīng)力在10～60,MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，帶鋼1階固有頻率的變化情況．可以看出，張應(yīng)力的大小對(duì)帶鋼1階固有頻率的影響很大．當(dāng)帶鋼張應(yīng)力為10,MPa時(shí)，其1階固有頻率約為20.210,Hz，當(dāng)帶鋼張應(yīng)力為60,MPa時(shí)，其1階固有頻率約為48.497,Hz，增大了約140%．

圖6 帶鋼1階固有頻率隨張應(yīng)力的變化情況Fig.6 Variation of the 1st natural frequency of strip with the tensile stress of strip

圖7 (a)分析了帶鋼厚度為1.5,mm、張應(yīng)力為40,MPa、帶鋼寬度在800～2,000,mm范圍內(nèi)變化時(shí)，帶鋼1階固有頻率的變化情況．可以看出，帶鋼寬度對(duì)其1階固有頻率的影響很小．當(dāng)帶鋼寬度為800,mm時(shí)，其1階固有頻率約為39.675,Hz，當(dāng)帶鋼寬度為2,000,mm時(shí)，其1階固有頻率約為39.685 Hz，增大了約0.02%．圖7(b)分析了帶鋼寬度為1,400,mm，張應(yīng)力為40,MPa，帶鋼厚度為0.5～2.5,mm范圍內(nèi)變化時(shí)，帶鋼1階固有頻率的變化情況．可以看出，帶鋼厚度對(duì)其1階固有頻率的影響很?。?dāng)帶鋼厚度為0.5,mm時(shí)，其1階固有頻率約為39.393,Hz，當(dāng)帶鋼厚度為2.5,mm時(shí)，其1階固有頻率約為40.121,Hz，增大了約1.8 %．

圖7 帶鋼1階固有頻率隨帶鋼寬度和厚度的變化情況Fig.7Variation of the 1st natural frequency of strip with the width and thickness of strip

5 激振頻率設(shè)定情況的評(píng)價(jià)與分析

5.1 基于振幅控制原則的評(píng)價(jià)

可以看出，板形和張應(yīng)力對(duì)帶鋼1階固有頻率的影響較大．而由激振頻率實(shí)際設(shè)定情況分析可知，SIFLAT板形儀的激振頻率設(shè)定為一固定值，激振力的大小僅隨張應(yīng)力變化而不隨板形變化，這一定程度上影響了板形的檢測(cè)精度．下面以1/4浪為例，對(duì)板形變化所造成的帶鋼整體振幅變化進(jìn)行分析研究．

振幅控制原則主要分析的重點(diǎn)為激振頻率與帶鋼固有頻率波動(dòng)范圍之間的大小關(guān)系，以研究帶鋼板形、寬度、厚度、張應(yīng)力等因素所導(dǎo)致的帶鋼固有頻率波動(dòng)是否會(huì)引起帶鋼平均振幅出現(xiàn)大的變化．因此，需首先研究生產(chǎn)過程中的各因素對(duì)帶鋼固有頻率的影響情況．

圖8(a)為綜合板形為10I(1/4浪)與綜合板形為0I(即無浪)的帶鋼的平均振幅比．可見，隨著帶鋼張應(yīng)力的減小，振幅比會(huì)增大，帶鋼振幅越來越難以保持相對(duì)穩(wěn)定，這是因?yàn)閹т搹垜?yīng)力越小，其固有頻率與激振頻率越接近，10I的綜合板形變化對(duì)帶鋼振幅的影響就越大．可以看出，當(dāng)張應(yīng)力小于20,MPa時(shí)，板形影響已變得非常大，振幅比可達(dá)30多倍．因此，如果SI-FLAT板形儀的激振力僅根據(jù)張應(yīng)力的變化來進(jìn)行變化，而不考慮板形變化對(duì)振幅的影響，則當(dāng)帶鋼張應(yīng)力較小且板形波動(dòng)較大時(shí)，SI-FLAT板形儀將難以使帶鋼振幅保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)．

圖8(b)為綜合板形為7.5I與綜合板形為2.5I的1/4浪帶鋼的平均振幅比．可見，當(dāng)帶鋼張應(yīng)力為20,MPa時(shí)，帶鋼的振幅比已達(dá)2.5左右，此時(shí)若將2.5I時(shí)的平均振幅設(shè)置為100,μm，則7.5I時(shí)已達(dá)250,μm左右，不能滿足將帶鋼平均振幅控制在100～200,μm之間的要求；若帶鋼張應(yīng)力小于20,MPa，情況將更加嚴(yán)重．

圖8 不同板形大小之間的帶鋼平均振幅比Fig.8 Average amplitude ratio of strip for different flatness values

因此，對(duì)于SI-FLAT板形儀當(dāng)前實(shí)際所設(shè)定的激振頻率和所使用的振幅控制策略，隨著帶鋼張應(yīng)力的減小，其越來越難以在板形的同等變化程度下保持帶鋼振幅的相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)帶鋼張應(yīng)力較小且板形波動(dòng)較大時(shí)，帶鋼振幅會(huì)出現(xiàn)較大變化，可能會(huì)超出傳感器的最佳測(cè)量范圍，降低測(cè)量精度．所以，應(yīng)限制最小帶鋼張應(yīng)力，使這種情況得到一定程度的改善．5.2 基于檢測(cè)間隔控制原則的評(píng)價(jià)

為了更好地進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，本文采用將SI-FLAT板形儀與BFI板形儀[23]的檢測(cè)間隔進(jìn)行對(duì)比分析．若BFI板形輥的直徑為313,mm，每旋轉(zhuǎn)一圈完成一次完整的板形檢測(cè)，故BFI板形輥的檢測(cè)間隔即為其圓周長(zhǎng)度，即為982.82,mm．對(duì)于SI-FLAT板形儀，當(dāng)激振頻率為ωp時(shí)，激振周期為1/ωp，則截?cái)嘀芷赿t應(yīng)大于1/(2ωp)．將帶鋼運(yùn)行速度用v表示，則SI-FLAT板形儀的檢測(cè)間隔為

根據(jù)不同的帶鋼速度，SI-FLAT板形儀理論上所能實(shí)現(xiàn)的最小檢測(cè)間隔如圖9所示．可見，在固定激振頻率的情況下，SI-FLAT板形儀所能實(shí)現(xiàn)的最小檢測(cè)間隔隨帶鋼速度呈線性變化規(guī)律，帶鋼速度越小，可實(shí)現(xiàn)的最小檢測(cè)間隔也越??；對(duì)于某一固定速度下運(yùn)行的帶鋼，通過增大激振頻率，可以減小最小檢測(cè)間隔．在當(dāng)前的激振頻率5.105,Hz下，當(dāng)帶鋼速度小于10,m/s時(shí)，SI-FLAT板形儀所能實(shí)現(xiàn)的最小檢測(cè)間隔小于BFI板形儀；當(dāng)帶鋼速度大于10,m/s時(shí)，其所能實(shí)現(xiàn)的最小檢測(cè)間隔則大于BFI板形儀，尤其是當(dāng)帶鋼速度為20,m/s時(shí)，其最小檢測(cè)間隔為BFI板形儀的2倍之多．所以，當(dāng)帶鋼速度大于10,m/s時(shí)，相對(duì)于BFI板形儀，SI-FLAT板形儀的檢測(cè)間隔要相對(duì)較大，不利于板形質(zhì)量的控制，這一情況可以通過增大激振頻率來改善．

圖9 SI-FLAT板形儀的最小檢測(cè)間隔Fig.9 The minimum measurement interval of SI-FLAT

6 可行性分析

SI-FLAT板形儀在實(shí)際使用過程中，為了充分考慮張應(yīng)力和板形對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高板形儀的測(cè)量精度，又便于現(xiàn)場(chǎng)在線應(yīng)用，對(duì)于常軋規(guī)格的帶鋼，本文提出了基于振幅控制原則和檢測(cè)間隔控制原則的SI-FLAT板形儀激振頻率設(shè)置的可行性方案，其流程如圖10所示，具體實(shí)施過程為：判斷當(dāng)前帶鋼張應(yīng)力T與所限制的最小張力Tmin(Tmin=σminBh，σmin為所限制的最小張應(yīng)力，B為帶鋼寬度，h為帶鋼厚度)之間的關(guān)系，可分3種情況討論．

圖10 激振頻率設(shè)置流程Fig.10 Setting flow chart of excitation frequency

(1)當(dāng)帶鋼張應(yīng)力較大(T≥Tmin)時(shí)，板形對(duì)帶鋼固有頻率影響較小，帶鋼振幅會(huì)在較為合理的范圍內(nèi)變化，滿足測(cè)量條件要求；然后判斷當(dāng)前帶鋼速度位于哪個(gè)速度區(qū)段(見表1)，根據(jù)帶鋼速度來選擇激振頻率的設(shè)定值ωp．

(2)當(dāng)帶鋼張應(yīng)力較小(T＜Tmin)且板形波動(dòng)較小時(shí)，帶鋼振幅會(huì)在較為合理的范圍內(nèi)變化，滿足測(cè)量條件要求，可以根據(jù)帶鋼速度來選擇激振頻率的設(shè)定值ωp；

(3)當(dāng)帶鋼張應(yīng)力較小(T＜Tmin)且板形波動(dòng)較大時(shí)，板形對(duì)帶鋼固有頻率影響很大，帶鋼振幅會(huì)出現(xiàn)較大變化，并可能會(huì)超出傳感器的最佳測(cè)量范圍，降低測(cè)量精度，則激振頻率的設(shè)定值應(yīng)為正常情況下的設(shè)定值ωp乘以系數(shù)λ，λ取(0，1)，具體取值可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況來定．

表1 激振頻率隨帶鋼運(yùn)動(dòng)速度的設(shè)置情況Tab.1 Setting of excitation frequency with different moving speeds of strip

7 結(jié) 論

(1)對(duì)于常軋規(guī)格的帶鋼，SI-FLAT板形儀的激振頻率設(shè)置為同一個(gè)固定值，其所采用的振幅控制策略為：當(dāng)帶鋼出現(xiàn)超出一定范圍的張應(yīng)力變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)激振力的大小，從而達(dá)到使整體振幅保持相對(duì)穩(wěn)定的目的；激振力大小的設(shè)置取決于張應(yīng)力的大小，而不考慮板形等因素．

(2)基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，提出了激振頻率設(shè)定應(yīng)該遵循的兩個(gè)原則，即振幅控制原則和檢測(cè)間隔控制原則．為了對(duì)帶鋼振動(dòng)進(jìn)行固有頻率和受迫振動(dòng)振幅的研究，建立了帶鋼振動(dòng)仿真模型，分析了多種因素所導(dǎo)致的帶鋼固有頻率波動(dòng)對(duì)帶鋼平均振幅的影響．研究發(fā)現(xiàn)，張應(yīng)力和板形對(duì)帶鋼固有頻率的影響較大，所以，當(dāng)帶鋼張應(yīng)力較小且板形波動(dòng)較大時(shí)，帶鋼振幅會(huì)出現(xiàn)較大變化，帶鋼振幅可能會(huì)超出傳感器的最佳測(cè)量范圍，降低測(cè)量精度．

(3)基于振幅控制原則和檢測(cè)間隔控制原則提出了可行性方案，即通過限制最小張應(yīng)力，減小板形對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；同時(shí)為了控制最小檢測(cè)間隔，便于對(duì)板形的在線控制，激振頻率的大小應(yīng)根據(jù)帶鋼速度進(jìn)行調(diào)節(jié)．

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(責(zé)任編輯：樊素英)

Setting of Excitation Frequency of SI-FLAT Shapometer

Yang Guanghui1，Zhang Jie1，Cao Jianguo1，Huang Qiaobao1，Jia Shenghui2
(1. School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China；2. Cold Rolling Plant，Wuhan Iron and Steel(Group) Corporation，Wuhan 430083，China)

SI-FLAT shapometer is a non-contacting industrial shapometer which was firstly used in domestic widestrip tandem cold rolling mills. It was found during production that excitation frequency was set as a fixed value for often rolled strips of different specifications and that excitation force only changed with tensile stress，which led to the unstable shape control of strip. Excitation frequency had a great influence on the detection precision of strip shape. Based on the analysis of production data，two basic principles were put forward，which are amplitude control principle and detection internal control principle. For analyzing and calculating thenatural frequency and amplitude of forced vibration of strip，the vibration simulation model was built by the finite element software ANSYS12.0. With the model，the influences of some factors，such as strip shape，width，thickness and tensile stress，on the fluctuation of natural frequency were analyzed. It was found that tensile stress and shape had great effects on the natural frequency of strip. Finally，the feasible project was put forward based on the amplitude control principle and the detection internal control principle. Through limiting the minimum tensile stress，the influence of shape on the measurement result could be reduced，and for controlling the minimum detection interval so as to improve the on-line shape，the excitation frequency should be adjusted according to the speed of strip.

cold rolled strip；flatness measurement；excitation frequency；amplitude；detection interval

TG333.71

A

0493-2137(2014)10-0871-08

10.11784/tdxbz201305009

2013-05-04；

2013-08-22.

北京高等學(xué)校青年英才計(jì)劃資助項(xiàng)目(YETP0369).

楊光輝（1977— ），男，博士，副教授.

楊光輝，yanggh@ustb.edu.cn.