SU1014610A1 - Устройство дл измерени зазора между валками прокатного стана - Google Patents

Abstract

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЗОРА МЕЖДУ ВАЛКАМИ ПРОКАТНОГО СТАНА, содержащее СВЧ-генератор, двойной волноводный тройник, антенну, замыкающий контур, аттенюатор, ..фазовращатель, детект

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  автоматизации прокатного производства, а именно к контрольным и регулирующим устройствам про катных станов, и может быть исполь вано в черной металлургии, в частности в системах автоматического регулировани  прокатных станов. Известно устройство дл  измерен зазора между валкими прокатного ст на, основанное на интерференционно методе, содержащее оптический гене ратор (лазер), четыре.оптические призмы, два зеркала-рефлектора, две линзы и два детектора, причем, перва  оптическа  призма установлена на пути пр мого лазерного луч втора оптическа  призма - на пути первого составл ющего луча, отраженного от первого зеркала-рефлектора , которое закрепл етс  на торце верхнего валка стана, и проход  го через первую линзу, первый фото детектор установлен на пути луча, проход щего через вторую призму, треть  оптическа  Призма установле на на пути второго составл ющего луча, отраженного от второго зеркала-рефлектора , которое закрепл етс  на торце нижнего валка стан и проход щего через вторую линзу, второй фотодетектор установлен на пути луча, проход щего через четвертую призму 1. К недостаткам указанного устрой сфва относ тс  зависимость показаний от условий среды (наличи  пара , дыма, окалины и т.д.), что сни жает достоверенность измерени  зазора между валками, а также сложность конструктивного сопр жени  неподвижных зеркал-рефлекторов с вращающимис  валками стана. Известйо устройство дл  измерени  перемещений, также основанное на интерференционном методе, содержащее СВЧ-генератор, двойной волноводный тройник, антенйу,.замыкающий контур, аттенюатор, фазовращатель , детектор и усилитель, причем выАод СВЧ-генератора св зан с входом двойного тройника, первый выход двойного волноводного тройни ка св зан с входом фазовращател , второй, выход - с входом детектора, третий выход - с входом антенны, выход фазовращател  св зан с входом атенюатрра, выход которого св  зан с входом усилител , выход кото рого  вл етс  выходом устройства. Устройство работает следующим образом. Антенна направл етс  на объект, перемещение которого необходимо измерить. Благодар  малой длине волны (пор дка 10 мм) луч прибора может концентрироватьс  на площади около 1 см . При этом в пространствё между поверхностью отражающего объекта и центром двойного волноводного тройника возникает сто ча  волна, причем картина распределени  волн перемещаетс вместе с отражающей поверхностью объекта . Напр жение на выходе детектора (кристаллического диода) св зано с мгновенным значением интенсивности сто чей волны в месте расположе ни  диода. При неподвижном отражающем объекте сигнал, приход щий на детектор, может быть приведен к нулю посредством балансировки моста. Коэффициент отражени  на стороне замыкающего контура можно уравн ть по величине с коэффициентом отраже-j ни  на, стороне объекта путем регулировки аттенюатора и фазовращател . Дл  регистрации мйлых перемещений объекта мост слегка разбалансируетс ; таким образом малые перемещени  объекта в одном направлении увеличивают, а в противоположном уменьшают разбаланс моста. Если величина перемещений не превышает четверти длины волны СВЧ-генератора , то можно добитьс , чтобы выходное напр жение усилител  было пропорционально мгновенному значению смещени  объекта 2. Недостатком известного устройства  вл етс  неоднозначность показаний при больших изменени х рас- . сто ни  между антенной и объектом. Так, при больших колебани х (с амплитудой колебаний более половины длины волны) устройство ведет себ  как доплеровский измеритель скорое-; ти. Мгновенное значение частоты детектируемого сигнала пр мо св зано в этом случае со скоростью объекта: устройство подсчитывает число полуволн. Если в процессе прокатки изменение межвалкового зазора составл ет от нескольких миллиметров в первых клцт х чистовой группы до дес тых долей миллиметра в последних клет х, то при перестройке на другой сортамент, начальной установке валков, перевалке изменение межвал- . кового зазора достигает нескольких дес тков миллиметров. Так как дл  достижени  требуемой точности (0,005-0,01 мм) длина волны СВЧ-ге«« нератора устройства должна быть пор дка 10 мм, рабочий диапазон устройства , в котором сохран етс  достоверность показаний, ограничен четвертью длины волны (2,5 мм). Таким образом, показани  известного устройства при использовании его дл  измерени  величины зазора между валками прокатного стана недостоверны, , Кроме того, дл  измерени  величины зазора между валками антенна известного устройства должна быть св зана ,с шейкой одного рабочего валка и направлена на шейку другого рабочего валка, что конструктивно сложно.

Цель изобретени  - повышение достоверности показаний.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в Устройство дл  измерени  зазора между валками прокатного стана, содержащее СВЧ-генератор, двойной волноводный тройник, антенну , замыкающий контур, аттенюатор , фазовращатель, детектор и усилитель, причем выход СВЧ-гвнератора соединен с входом двойного волноводного тройника, первый выход двойного волноводного тройника соединен с входом фазовращател , второй выход - с входом детектора, выход фазовращател  соединен с входом аттенюатора, выход которого св зан с входом замыкающего контура, а выход детектора соединен с входом усилител , дополнительно введены уголковый отражатель, второй фазовращатель,, цифровой датчик положени  нажимных устройств, аналогоцифровой , преобразователь, сумматор, причем третий выход двойного волноводного тройника соединен с входом . второго фазовращател , выход котоого соединен с входом антенны, выход цифрового датчика положени  наимных устройств соединен с перв.ым входом сумматора, выход усилител  св зан с входом аналого-цифрового реобразовател , выход которого doe-, инен с вторым входом сумматора, выход которого  вл етс  выходом устройства.

Кроме того, дл  упрощени  конструкции уголко вый отражатель конструктивно выполнен в виде четырех отражателей, расположенных под углом 90 один к другому.

В устройство введены также втора  антенна, второй уголковый отражатель и оперативное запоминаюее устройство, причем вход второй антенны св зан с выходом аттентюатора , вход оперативного запоминающего устройства, св зан с выходом датчика положени , а выход - с первым входом сумматора.

На фиг.1 изображена схема устройства дл  измерени  зазора между валками прокатного стана, основанна  на измерении величины деформации станины клети; на фиг.2 - то же , основанна  на измерении рассто ни  между центрами шеек, верхнего и нижнего рабочих валков.

Устройство дл  из.мерени  зазора между валками прокатного стана (фиг.1) содержит СВЧ-генератор 1, двойной волноводный тройник 2, антенну 3, первый и второй фазовращатели 4 и 5, аттенюатор б, замыкающий контур 7, детектор 8 усилитель 9, аналого-цифровой преобразователь 10, цифровой датчик 11 положени  нажимных устройств, сумматор 12, уголковый отражатель 13. Антенна 3 закрепл етс  в верхней части станины 14 прокатной клети, содержащей верхний и нижний рабочие валки 15 и 16, опорные валки 17 и

0 18. Уголковый отражатель 13 закрепл етс  на шейке нижнего опорного валка по ее центральнЬ й оси. Датчик 11 положени  кинематически св зан

|С Нс1жимным винтом 19.

5

Выход СЕЧ-генератора 1 подключен к входу двойного ВОЛНО90ДНОГО тройника 2. Первый выход двойного волноводного тройника 2 подключен к входу первого фазовращател  4, второй выход - к входу детектора 8,.

0 третий выход - к входу второго фазовращател  5, выход которогоподключен- к входу антенны 3. Выход первого фазовращател  4 подключен к входу аттенюатора 6, выход которого,

5 подключен к входу замыкающего контура 7. Выход детектора 8 подключен к входу усилител  9,выход которого подключен к входу аналого-цифро;вого преобразовател  10.Первый вход

0

tсумматора 12 подключен к выходу аналого-цифрового преобразовател  .; 10,.второй вход - к выходу датчика 11 положени  нажимных устройств.

I Выход сумматора  вл етс  выходом

5 устройства.

Устройство работает следук цим образом.

Антенна 3, установленна  в верхней части станины 14 прокатной клети , направл етс  на /уголковый от0 ражатель 13, который закрепл етс  на шейке нижнего рабочего ваЛка 16. В пространстве между антенной 3 к уголковым отражателем 13 возникает сто ча  волна. С помощью фазовра5 щателей 4 и 5 и аттенюатора 6уст- j ройство тарируетс .Дл  этого рабочие валки 15 и 16 свод тс  до соприкоснЬ вени  (в забой) с помощью нажимного винта 19. При дальнейшем сближении

0 рабочих валков станина 14 к,пети будет деформироватьс , причем величина деформации равна величин е перемещени  нажиМного винта.Пере- . мещение нажимного винта фиксирует5 с  с помощью датчика 11 положени , с вьрюда аналого-цифрового преобразоТвател  10 на вход сумматора 12 поступает величина, пропорциональна  деформации станины клети. С

0 помо1№ю фазовращателей 4 и 5 аттенватора 6 устройство настраиваетс  таким образом чтобы показани  на выходе сумматора 12 при сведении валков в забой и дальней5 шем перемещении нажимных винтов

вниз не мен лись и были равны нулю при установке в нуль датчика 11 положени .

В дальнейшем при работе устройства , когда металл 6 клети отсутствует , показани  на выходе сумматора 12 будут равны показанию датчика 11 положени , т. е. соответствовать межвалковому V зазору .незагруженной клети. При выходе металла в клеть последн   будет деформироватьс . При этом изменитс  рассто ние между антенной 3 и уголковым отражателем 13 и на величину деформации клети, и, соответственно , измен тс  картина распределени  сто чих волн, напр жени  на выходе детектора 8, усилител  9 и сигнал на выходе аналого-цифрового преобразовател  10. Сигнал н.а выходе сумматора 12 будет равен сумме сигналовс выхода аналого-цифрового преобразовател  10 и датчика положени , т. е, сумме величины межвалкового зазора незагруженной клети и величины деформации клети, что равно межвалковому зазору невагруже ной клети. При изменении в процессе прокатки положени  нажимных винтов или величины деформации клети соответствующим образом изменитс  сигнал с выхода сумматора 12.

Так как величина деформации клети в процесре прокатки обычно не превышает 2-3 мм,это не приводит к неоднозначности Показаний на выходе детектора 8 и,соответственно, на выходе устройства,

С целью упрощени  конструктивной св зи уголкового отражател  13

с шейкой рабочего валка 16 уголковый отражатель выполнен в виде четырех отражателей,, расположенных под углом 90 один к другому. При этом снимаетс  задача неподвижной фиксации отражател  при вращении валка. При вращении отражателей антенной принимаютс  колебани ,.поочередно отражаемые от каждого из них.

Устройдтво дл  измерени  зазора между валками прокатного стана, изображенное на фиг.2, содержит СВЧ-генератор 1, двойной волноводный тройник 2, две антенны 3 и 20, два фазовращател  4. и 5 , аттенюатор 6, детектор 8, усилитель 9, аналогоцифровой преобразователь 10, датчик 11 положени  нажимных устройств, сумматор 12, оперативное запоминаю-; щее устройство 21,два уголковых отрджател  13 и 22. Антенны 3 и 20 зак-Г репл ютс  в верхней части станины 14 прокатной клети, содержащей .верхний и нижний рабочие валки 15 и 16,опорные валки 17 и i8.Уголковые отражатели 13 и 22 закрепл ютс  гоответственно на шейках рабочих

валков 16. и 15 по их центральной оси. Датчик 11 положени  кинематически св зан с нажимным винтом 19.

Выход СВЧ-генератора 1 подключен к входу двойного волноводного тройника 2. Первый выход двойного волноводного тройника И подключен к входу первого фазовращате.лл 4, второй выход - к входу детектора 8 третий выход - к входу второго фазовращател  5, выход которого подключен к входу первой антенны 3. Выход первого фазовращател  4 п эдключен к входу аттенюатора 6, выход которого подключен к входу второй антенны 20. Выход детектора 8 подключен к входу усилител  9, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразовател  10, выход которого подключен к первому входу сумматора 12. Выход датчика 11 положени  св зан с входом оперативного запоминающего устройства 21, выход которого св зан с вторым входом сумматора 12. Выход сумматора  вл етс  выходом устройства. , Устройство работает следующим образом.

Антенны 3 и 20, установленные в верхней части станины 14 прокатно клети. Направл ютс  соответственно на уголовые отражатели 13 и 22, которые закреплены на шейках верхнего и нижнего рабочих валков 15 и 16. ..В пространстве между антенной 3 и уголковым отражателем 22, антенной 20 и уголковым отражателем 13 возникают сто чие волны. С помощью фазовращателей 4, 5 и аттенюатора 6 устройство тарируетс  . Дл  этого перед началом прокатки с помощью нажимного винта 19 устанавливаетс  рабочий зазор ненагруженных валков.

Сигнал с выхода датчика 11 положени  перезаписываетс  в оперативное запоминающее устройство 21. . Перемеща  затем в ту или иную сторону нажимные винты, с помощью аттенюатора 6 и фазовращателей 4 и 5 добиваютс , чтобы показани  с выход сумматора 12 увеличивались или уменьшались на соответствукицую величину, затем вновь устанавливаетс  величина рабочего зазора. Таким образом, при отсутствии металла в клети показани  на выходе сумматора 12 будут равны показанию датчика 11 положени , т.е. зазору незагруженной клети. При выходе металла в прокатную клеть последн   будет деформироватьс  и,соответственно , будет измен тьс  рассто ние между валками. Причем рассто ние между антенной 3 и уголковым отражателем 22 (шейкой верхнего рабочего валка) будут уменьшатьс , а рассто ние между антенной 20 и уголковым отражателем 13(шейкой нижнего рабочего валка) будет увеличиватьс . Соответствующим i образом изменитс  картина распределени  сто чих волн, и напр же-ние на выходе детектора 8 будет измен тьс  пропорционально измене нию межвалкового 3ai3opa. Сигнал на выходе сумматора 12 .будет равен сумме сигналов с выхода аналого-рифрового преобразовател  10 и оперативного запомина щего устройства 21j т.е. сумме ве личины изменени  межвалкового заз в процессе прокатки и величины межвалкового зазора незагруженной клети. При этом учитываютс  все факторы изменени  межвалковог6 зазора, такие как эксцентрисит и всплытие опорных валков, теплов расширение и т.д. При перестройке прокатной клет на другой сортамент вновь осущест л етс  перезапоминание показаний датчика .11 положени  и тарировка устройства. Предлагаемое устройство позвол ет повысить достоверенновть измерени  зазора между валками прокатного стана и, соответственно, повысить точность регулировани  толвшны полосы, позвол ет осуществить прокатку металла в минусовом поле допуска и на этой основе из того же исходного веса заготовок получить больше готовой продукции при отгрузке, готового проката по теоритической массе. . , Расчет ожидаемой экономической эффективности произведен из услови  дополнительного уменьш.ени  продольной разнотолщинностн на 0,05 мм на 95 % длины прокатываемой полосы при работе устройства в системе автоматического регулировани  толщины по- . лосы применительно к стану 1700 го-р чей прокатки и составл ет 300 тыс.руб. в год.

Claims (3)

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЗОРА МЕЖДУ ВАЛКАМИ ПРОКАТНОГО СТАНА, содержащее СВЧ-генератор, двойной волноводный ’тройник, антенну, замыкающий контур, аттенюатор,

..фазовращатель, детектор и усилитель, причем выход СВЧ-генератора соединен с входом двойного волноводного тройника, первый выход двойного волноводного тройника соединен с входом фазовращателя, второй выход -с входом детектора, выход фазовращателя соединен с входом ат* тенюатора, выход которого соединен с входом замыкающего контура, а “быход·детектора соединен с входом усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности показаний, в него дополнительно введены уголковый отражатель, второй фазовращатель, цифровой датчик положения нажимных устройств, аналого-цифровой преобразователь,' сумматор, причем третий выход двойного волноводного тройника соединен с входом второго фазовращателя , выход которого соединен *с входом антенны, выход цифрового датчика положения нажимных устройств соединен с первьм входом сумматора, выход усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход котррого является выходом устройства.

2. Устройсзво по п.1, отличаю щ е е с, я тем, что, с целью упрощения конструкции, уголковый отражатель конструктив-: но выполнен в виде четырех отражателей, расположенных под утлом ; 90^е один к другому.

3. Устройство по п.1,, о т л и · ₄ч а. ю.щ е е с я тем, что в него дополнительно введены вторая антенна, второй уголковый отража-. тель и оперативное -запоминающее устройство,причем вход второй антенны связан с выходом аттенюатора, вход оперативного запоминающего устройства соединен с выходом цифрового датчика положения нажимных устройств, а выход jC первым входом сумматора.

SU „„1014610