RU2299772C2

RU2299772C2 - Roller type guide

Info

Publication number: RU2299772C2
Application number: RU2005124394/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Николаев (RU); Игорь Николаевич Николаев
Original assignee: Игорь Николаевич Николаев
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-05-27
Also published as: RU2005124394A

Abstract

FIELD: processes and equipment for rolling products, possibly in ferrous and non-ferrous metallurgy and in other industry branches, namely roller type guide of rolling stand.

SUBSTANCE: roller type guide includes magnetogalvanic pickup for measuring revolution number. Said pickup forms output signal whose level does not depend upon revolution numbers of rollers and whose signal repetition frequency depends upon revolution numbers of rollers. Said rollers have several pairs of different-polarity magnetic marks arranged uniformly along perimeter of roller ends.

EFFECT: possibility for using roller type guide in rolling stands where motion speed of rolled piece is lower than in finishing stands, enhanced operational reliability of rolling mill.

2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкции роликовых проводок проволочных или сортовых станов, и может быть использовано в клетях прокатных станов с любой скоростью раската.The invention relates to metallurgy, in particular to the design of roller wires of wire or high-quality mills, and can be used in stands of rolling mills with any speed rolling.

Изобретение может использоваться в сортовых, проволочных и других станах, где необходим контроль кинематических параметров стана, таких как частота вращения роликов привалковой арматуры, ускорение и торможение роликов, линейные скорости раската и ее изменения по клетям стана.The invention can be used in high-quality, wire and other mills, where it is necessary to control the kinematic parameters of the mill, such as the frequency of rotation of the rollers of the rolling reinforcement, acceleration and braking of the rollers, linear speeds of rolling and its changes along the mill stands.

Из уровня техники известна конструкция роликовой проводки с парой шарнирно укрепленных роликодержателей, в каждом из которых на оси вращения установлен ролик (авторское свидетельство СССР №478637, кл. В21В 39/16, 1976 г.). Зазор между роликами является выходным отверстием для подаваемого в валки раската. Недостатком конструкции является отсутствие средств контроля скорости вращения роликов, что при нарушении свободного вращения роликов в результате попадания в подшипники плены или разрушения подшипников, или наварки ролика приводит к застреванию раската, что снижает производительность стана.The prior art design of roller wiring with a pair of articulated roller holders, in each of which a roller is mounted on the axis of rotation (USSR copyright certificate No. 478637, class B21B 39/16, 1976). The gap between the rollers is the outlet for the roll fed into the rolls. The design drawback is the lack of means for controlling the speed of rotation of the rollers, which, if the free rotation of the rollers is violated as a result of falling into the bearings of bearings or destruction of the bearings, or welding of the roller leads to jamming of the roll, which reduces the productivity of the mill.

Известна также роликовая проводка (патент РФ, 2013151 C1, 5 В21В 39/16), выбранная в качестве ближайшего аналога, состоящая из полого корпуса с отверстиями для пропуска раската, а также с парой роликодержателей в виде двухплечих рычагов с направляющими роликами на их концах. Вблизи каждого из роликов установлены по одному электрическому датчику вращения ролика, выполненного в виде катушки с сердечником. Выходным сигналом датчика является разность потенциалов на концах катушки, наведенная скоростью изменения магнитного потока от одиночной магнитной метки на торце ролика. Работает проводка следующим образом. Магнитная метка на ролике, который, вращаясь вследствие контакта с движущимся раскатом, индуцирует своей магнитной меткой электрический импульс, наличие которого соответствует вращению ролика. В случае остановки одного или обоих роликов в результате забуривания раската в проводке, или наварке рабочей поверхности ролика, или разрушения подшипника импульсы в датчике вращения не индуцируются. Информация о работоспособности роликовой проводки используется в системе управления блоком чистовых клетей проволочного стана. Отсутствие импульсов от датчика вращения говорит о необходимости остановки прокатного стана и ревизии роликовой проводки.Roller wiring is also known (RF patent, 2013151 C1, 5 B21B 39/16), selected as the closest analogue, consisting of a hollow body with holes for skating pass, as well as with a pair of roller holders in the form of two-arm levers with guide rollers at their ends. Near each of the rollers, one electric roller rotation sensor, made in the form of a coil with a core, is installed. The output signal of the sensor is the potential difference at the ends of the coil, induced by the rate of change of the magnetic flux from a single magnetic mark at the end of the roller. The wiring works as follows. The magnetic mark on the roller, which, rotating due to contact with a moving peal, induces an electric pulse with its magnetic mark, the presence of which corresponds to the rotation of the roller. In the event that one or both of the rollers stops due to drilling of the roll in the wiring, or welding of the working surface of the roller, or destruction of the bearing, pulses in the rotation sensor are not induced. Information on the operability of roller wiring is used in the control system of the finishing mill block of the wire mill. The absence of pulses from the rotation sensor indicates the need to stop the rolling mill and revision of the roller wiring.

Недостатком прототипа устройства является наличие одной магнитной метки на каждом из роликов и использование индукционного датчика, что ограничивает применение роликовой проводки в клетях с более низкой, чем в последних чистовых клетях скоростью раската (соответственно с более низкой скоростью вращения роликов).The disadvantage of the prototype device is the presence of one magnetic mark on each of the rollers and the use of an induction sensor, which limits the use of roller wiring in stands with a lower roll speed than in the last finishing stands (respectively, with a lower speed of rotation of the rollers).

Поскольку уровень сигнала, индуцируемого в катушке датчика, напрямую зависит от скорости изменения магнитного потока от метки на ролике, т.е. от скорости вращения ролика, и, кроме того, форма (топология) намагниченной области одиночной метки имеет вид плавно спадающей горки, а это приводит к получению ненадежно низкой разности потенциалов в индуктивном датчике, сравнимой с уровнем неизбежных электромагнитных наводок и тепловых шумов. Это приводит к понижению надежности блока контроля работы прокатного стана и, следовательно, к снижению его производительности. Кроме того, стремление к увеличению уровня сигнала за счет наращивания числа витков в катушке датчика неизбежно будет ограничено двумя причинами: во-первых, пространственной ограниченностью области расположения датчика при увеличении объема катушки; во-вторых, увеличением теплошумовых и внешних наводок с ростом числа витков в катушке. Известно, что уровень сигнала тем больше, чем более резкая граница области намагничивания и чем быстрее проходит эта область вблизи катушки.Since the level of the signal induced in the sensor coil directly depends on the rate of change of the magnetic flux from the mark on the roller, i.e. from the speed of rotation of the roller, and, in addition, the shape (topology) of the magnetized region of a single mark looks like a smoothly falling hill, and this leads to an unreliably low potential difference in the inductive sensor, comparable to the level of inevitable electromagnetic interference and thermal noise. This leads to a decrease in the reliability of the control unit of the rolling mill and, consequently, to a decrease in its productivity. In addition, the desire to increase the signal level by increasing the number of turns in the sensor coil will inevitably be limited by two reasons: first, the spatial limitation of the sensor location area with increasing coil volume; secondly, an increase in heat noise and external interference with an increase in the number of turns in the coil. It is known that the signal level is greater, the sharper the boundary of the magnetization region and the faster this region passes near the coil.

Для устранения указанных недостатков (одиночная метка и катушка в качестве датчика вращения) с целью повышения надежности контроля работы стана, а следовательно, производительности прокатного стана, в предлагаемой конструкции роликовой проводки предусмотрено наличие нескольких пар (например, три) чередующихся разнополярных магнитных меток, расположенных на равных расстояниях по периметру торцов роликов, а также расположенных на вилках роликодержателей гальваномагнитных датчиков скорости вращения (например, датчики на основе эффекта Холла). В отличие от прототипа, где используются индукционные датчики наличия или отсутствия вращения, в предлагаемой конструкции уровень сигнала не зависит от скорости прохождения метки вблизи датчика, а определяется лишь уровнем намагниченности ролика в области метки. Это позволяет отслеживать не только наличие или отсутствие вращения ролика, но и измерять величину скорости и ее изменения, что повышает надежность контроля за работой каждой роликовой проводки прокатного стана. Например, в результате подклинивания одного из роликов его скорость вращения начала снижаться по сравнению с заданной. Гальваномагнитный датчик регистрирует снижение частоты следования импульсов (заметим, одинаковой амплитуды, в отличие от прототипа, где уровень сигналов понижается с уменьшением частоты их следования), а блок контроля сигнализирует о начале развития неисправности в работе конкретной роликовой проводки. Это позволяет своевременно вмешаться в процесс прокатки и принять соответствующие меры для предотвращения аварии или неисправности в работе роликовой проводки.To eliminate these drawbacks (a single mark and a coil as a rotation sensor) in order to increase the reliability of monitoring the operation of the mill, and therefore the productivity of the rolling mill, the proposed design of the roller wiring provides for the presence of several pairs (for example, three) of alternating bipolar magnetic marks located on equal distances along the perimeter of the ends of the rollers, as well as galvanomagnetic speed sensors located on the forks of the roller holders (for example, effect-based sensors Hall). In contrast to the prototype, which uses induction sensors for the presence or absence of rotation, in the proposed design, the signal level does not depend on the speed of passage of the mark near the sensor, but is determined only by the level of magnetization of the roller in the mark area. This allows you to track not only the presence or absence of rotation of the roller, but also to measure the magnitude of the speed and its changes, which increases the reliability of monitoring the operation of each roller wiring of the rolling mill. For example, as a result of wedging of one of the rollers, its rotation speed began to decrease compared to the specified one. A galvanomagnetic sensor detects a decrease in the pulse repetition rate (note the same amplitude, unlike the prototype, where the signal level decreases with a decrease in their repetition rate), and the control unit signals the beginning of the development of a malfunction in the operation of a particular roller wiring. This allows you to timely intervene in the rolling process and take appropriate measures to prevent accidents or malfunctions in the roller wiring.

Наличие нескольких пар разнополярных магнитных меток на торцевой поверхности ролика позволяет получать увеличенную частоту следования сигналов от датчика скорости вращения ролика, что повышает надежность определения величины этой скорости. Например, как это используется в прототипе, одной метке на ролике соответствует один сигнал датчика на один оборот ролика. При этом сигнал (независимо от типа датчика, индукционного или гальванического) имеет такую же форму, как и распределение намагниченности в области метки, т.е. бугорка с пологими краями, как показано на фиг.1а.The presence of several pairs of bipolar magnetic marks on the end surface of the roller allows you to receive an increased signal repetition rate from the roller speed sensor, which increases the reliability of determining the magnitude of this speed. For example, as used in the prototype, one mark on the roller corresponds to one sensor signal per revolution of the roller. In this case, the signal (regardless of the type of sensor, induction or galvanic) has the same shape as the distribution of magnetization in the label region, i.e. tubercle with gentle edges, as shown in figa.

При наличии нескольких пар меток на ролике топологическая кривая распределения намагниченности по периметру ролика, равно как и форма сигнала, получаемого с гальваномагнитного датчика, имеет форму синусоиды (фиг.1б). Очевидно, что в блок обработки сигналов с датчика поступит в шесть раз больше сигналов, чем в случае одиночной метки, и синусоидальная их форма, в отличие от непериодической формы (фиг.1а), значительно упрощает обработку, например, в цифровой код, что, в свою очередь, повышает надежность системы контроля за работой прокатного стана.In the presence of several pairs of marks on the roller, the topological curve of the distribution of magnetization along the perimeter of the roller, as well as the shape of the signal received from the galvanomagnetic sensor, has the shape of a sinusoid (Fig. 1b). It is obvious that the signal processing unit from the sensor will receive six times more signals than in the case of a single label, and their sinusoidal shape, in contrast to the non-periodic form (figa), greatly simplifies the processing, for example, in a digital code, which, in turn, increases the reliability of the control system for the operation of the rolling mill.

Для получения нескольких разнополярных пар меток можно воспользоваться либо устройством в виде электромагнита с несколькими парами разнополярных полюсов, расположенных по окружности, равной окружности торца ролика, либо устройством с жестко закрепленными постоянными магнитами, расположенными подобным образом по периметру окружности, равной окружности торца ролика.To obtain several bipolar pairs of labels, you can use either a device in the form of an electromagnet with several pairs of bipolar poles located on a circle equal to the circumference of the roller end, or a device with rigidly fixed permanent magnets located in a similar way around the circumference equal to the circumference of the roller end.

При монтаже роликовой проводки вначале наносят метки по окружности торца ролика прикосновением к полюсам электромагнитного устройства или устройства с постоянными магнитами, т.е. к источнику нескольких разнополярных пар магнитных полюсов. Затем ролики устанавливают намагниченным торцом к месту расположения датчика, корпус которого закрепляется на плече роликодержателя, например подпружиненными хомутами или быстросъемными винтами (фиг.2), для оперативной замены в случае необходимости.When assembling the roller wiring, marks are first applied around the circumference of the end of the roller by touching the poles of an electromagnetic device or a device with permanent magnets, i.e. to the source of several bipolar pairs of magnetic poles. Then the rollers are installed with a magnetized end to the location of the sensor, the housing of which is mounted on the shoulder of the roller holder, for example, spring-loaded clamps or quick-release screws (figure 2), for quick replacement if necessary.

Роликовая проводка работает следующим образом. Раскат, касаясь пары роликов, вращает их. Магнитные метки на роликах генерируют в гальваномагнитных датчиках сигналы, уровень которых не зависит от числа оборотов роликов, т.е. от номера клети (чистовой или промежуточной). Частота синусоидальных сигналов с датчиков является функцией частоты вращения (или угловой скорости) роликов, которая является опорным параметром для каждой клети при нормальной (без сбоев) работе прокатного стана. При нарушениях в работе стана, приводящих к изменению скорости вращения ролика на любой из контролируемой клети, блок обработки и контроля сигналов сигнализирует о месте и характере сбоя (или неисправности) по степени отклонения измеряемой датчиком частоты от заданной для данной клети.Roller wiring works as follows. The roll, touching a pair of rollers, rotates them. Magnetic marks on the rollers generate signals in galvanomagnetic sensors, the level of which does not depend on the number of revolutions of the rollers, i.e. from the stand number (finishing or intermediate). The frequency of the sinusoidal signals from the sensors is a function of the frequency of rotation (or angular velocity) of the rollers, which is a reference parameter for each stand during normal (without failures) operation of the rolling mill. In case of malfunctions of the mill, leading to a change in the speed of rotation of the roller in any of the controlled stands, the signal processing and control unit signals the location and nature of the failure (or malfunction) in the degree of deviation of the frequency measured by the sensor from the set for this stand.

Таким образом, оператор стана имеет возможность более полного контроля и оперативного вмешательства в работу прокатного стана.Thus, the mill operator has the opportunity of more complete control and operational intervention in the operation of the rolling mill.

Роликовая проводка по предлагаемой конструкции содержит пару роликодержателей, на каждом из которых 1 (фиг.2) к поверхности плеча вилкообразного конца 2 закреплен корпус 3 датчика 4 скорости вращения ролика 5 с равномерно расположенными по периметру торца ролика магнитными метками 6. Датчик 4 с выводами 7 герметично упакован в корпусе 3 и расположен напротив траектории вращения меток. Корпус 3 датчика 4 крепится к плечу 2 двумя винтами 8, проходящими через отверстия корпуса 3 и ввинчивающихся в резьбовые отверстия 9 плеча 2.Roller wiring according to the proposed design contains a pair of roller holders, each of which 1 (Fig. 2) is attached to the surface of the shoulder of the fork-shaped end 2 housing 3 of the sensor 4 of the speed of rotation of the roller 5 with magnetic marks evenly spaced along the perimeter of the end of the roller 6. Sensor 4 with conclusions 7 hermetically packed in the housing 3 and located opposite the trajectory of rotation of the marks. The housing 3 of the sensor 4 is attached to the shoulder 2 with two screws 8 passing through the holes of the housing 3 and screwed into the threaded holes 9 of the shoulder 2.

При необходимости замены роликовой проводки оба корпуса с датчиками снимаются с роликодержателей вывинчиванием винтов и укрепляются к новой проводке ввинчиванием этих же винтов в такие же резьбовые отверстия в плечах роликодержателей.If it is necessary to replace the roller wiring, both housings with sensors are removed from the roller holders by unscrewing the screws and are secured to new wiring by screwing the same screws into the same threaded holes in the shoulders of the roller holders.

Использование предлагаемой роликовой проводки позволяет увеличить производительность прокатного стана и качество продукции за счет надежного и расширенного по всем необходимым клетям контроля за скоростью вращения роликов, а также своевременного предотвращения аварийных ситуаций на прокатном стане.Using the proposed roller wiring allows you to increase the productivity of the rolling mill and the quality of the products due to the reliable and extended control of the speed of rotation of the rollers along with all the necessary stands, as well as the timely prevention of emergency situations on the rolling mill.

Claims

Roller wiring of stands of a rolling mill, comprising a pair of roller holders, each of which has a roller rotation sensor attached, and a pair of rollers with magnetic marks, characterized in that the rotation sensors are made in the form of galvanomagnetic rotation speed sensors with an output signal level independent of the rotation speed of the rollers, the repetition rate of which is a function of the number of revolutions of the rollers with magnetic marks, which are located along the perimeter of the ends of the rollers with several bipolar pairs.