冷轧乳化液浓度在线检测技术研究

摘要

在冷轧过程中，乳化液作为轧制工艺用油起冷却和润滑作用。乳化液浓度值是乳化液的一项重要理化指标，浓度过大的变化将影响其功能，测量并控制乳化液浓度在目标值范围内是非常必要的，因此对浓度进行在线检测有重要意义。论文首先详尽介绍了液体浓度检测的国内外最新发展状况，结合乳化液的理化特性，分析了这些技术的特征及在线检测乳化液浓度存在的问题，指出了应用中的关键技术问题和解决方法。然后分析了用超声波脉冲回波声速法测量冷轧乳化液浓度时，声速与温度、浓度和压力之间的关系，建立声速模型。按此模型计算出乳化液浓度为0﹪~11﹪、温度在20℃~65℃之间变化时的超声波传播速度v。另外还着重分析了当乳化液中含有铁屑杂质时对浓度测量结果的影响，并提出一种如何避免杂质带来的干扰的方法。在浓度测量理论分析的基础上，提出了测量系统总体方案。系统用单片机C8051F005和CPLDMAX3064ATC44作为系统硬件核心。文中详细介绍了超声波发射/接收电路及过零检测电路、温度测量电路和人机接口电路等部分的设计；根据单片机和CPLD功能和任务分别描述各自的软件设计以及它们之间的总线方式数据接口设计。在设计原理样机中，采用多项式拟合和线性插值方法计算浓度，可以减小测量误差。利用原理样机，对武钢硅钢片厂20辊森吉米尔轧机使用的带杂质乳化液进行了浓度测试，结果表明，测量误差和测量时间均满足乳化液浓度在线检测的要求，而且系统稳定性良好。