SU789729A1

SU789729A1 - Способ определени нат жени , толщины и поверхностных дефектов стальной полосы на стане холодной прокатки и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU789729A1
Application number: SU772519400A
Authority: SU
Inventors: Карина Мнацакановна Мелконян; Владимир Льович Гуревич; Владислав Семенович Козьяков
Original assignee: Предприятие П/Я М-5973
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1977-08-22
Publication date: 1980-12-23

Description

Изобретение относится к области технологических измерений в прокатном производстве.

Известен способ и устройство для измерения натяжения, толщины и поверхностных дефектов стальной полосы, осно- ⁵ванные на использовании ферромагнитных свойств полосы изОсновным недостатком данного способа и устройства для его реализации является недостаточно высокая точность измерений, а также сложность конструкций и эксплуатации датчиков, устанавливаемых на стане,холодной прокатки.

Наиболее близким к предлагаемому ₎₅по технической сущности и достигаемому результату являются способ измерения натяжения стальной полосы на стене холодной прокатай и устройство для его осуществления, основанные на использо- _мвании магнитоупругого эффекта, заключающегося в изменении магнитных свойств ферромагнетиков под влиянием действующих на них механических наппя^ений.

Данный способ основан на том, что на стальную полосу воздействуют магнитным потоком, направленным нормально к ее поверхности, и по изменению магнитного потока, проходящего через полосу, судят о величине натяжения. Устройство для осуществления данного способа, содержит намагничивающие электромагниты, установленные попарно с противополож- ных сторон прокатываемой полосы так, что разноименные полюсные наконечники расположены соответственно вдоль и поперек полосы, а обмотки.'Соединены между собой последовательно и включены в мостоЬую измерительную цепь переменного тока [2].

Недостатком данного способа и устройства явлйется сложность установки электромагнитов датчиков, (их располагают с двух сторон прокатываемой полосы) , и малые величины зазоров, что затрудняет эксплуатацию и механическую защиту сердечников при заправке и об рыве полос, и снижает точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей измерения натяжения толщины.

Указанная цель достигается тем, что в процессе прокатки сигнал с индуктивного датчика сравнивают с эталонным сигналом, .раздельно выделяют активную и реактивную составляющие этого сигнала; по сумме активной и реактивной составляющих сигнала й отношения этой суммы составляющих сигнала к его/ реактивной составляющей определяют величину натяжения полосы; по однонаправленному синхронному изменению величин активной и реактивной составляющих сигнала определяют толщину полосы, и по величинам одновременного превышения заданных значений активной и реактивной составляющих сигнала определяют наличие поверхностного дефекта.

Устройство для осуществления заявленного способа, содержащее индуктивный датчик в виде П-образного магнитопровода, усеченной частью расположенного к объекту измерения, с обмоткой, выходами подключенной к измерительному плечу моста, диагональ которого подключена ко входу усилителя, дополнительно содержит три формирователя., сигналов и блок разложения сигнала на активную и реактивную составляющие, вход которого подключен к выходу усилителя и первому входу первого формирователя сигнала; второй вход которого подключен к регулируемому реактивному плечу моста, а также к выходу по реактивной составляющей блока разложения сигнала на активную и реактивную составляющие и первым входам второго и третьего формирователей сигналов, вторые входы которых подключены ко второму выходу по активной составляющей блока разложения сигнала на активную и реактивную составляющие и к регулируемому реактивному плечу моста.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

С одной стороны полосы 1 установлен индуктивный датчик 2 в виде П-образного магнитопровода с обмоткой, усеченной частью расположенного к полосе соединенного с измерительным плечом моста

3. Устройство определения натяжения, Аблщины и поверхностных дефектов содержит усилитель 4, блок 5 разложения сигнала с датчика на активную и реактивную составляющие, в составе фазо чувствительных индикаторов 6 и 7, преобразователей 8 и 9 ’напряжениечастота и исполнительных узлов НО, 11 регулировки составляющих сигнала, три формирователя сигналов, из которых первый 12 формирует сигнал, пропорииальный натяжению; второй 13 формирует сигнал, пропорциональный толщине; третий формирователь сигнала 14, ,0 в составе пороговых элементов 15 и16 и элемента И формирует сигнал, пропорциональный наличию дефекта, причем выходы индуктивного датчика. 2 подключены к измерительному плечу моста 3, диагональ которого подключена к усилителю 4, выходом подключенного к первому входу первого формирователя 12 сигнала и входу блока 5 разложения сигнала на активную и реактивную составляю20 шие, первый выход которого по реактивной составляющей подключен к регулируемому реактивному плечу моста 3 и к первым входам второго (13) и третьего (14) формирователей сигналов, вторые входы которых подключены ко второму выходу по активной составляющей блока 5 и регулируемому активному плечу моста 3.

Устройство работает следующим об30 разом.

До начала измерения с одной стороны полосы 1, имеющей толщину 4ι . устанавливают П-образный магнитопровод с обмоткой датчика 2, причем зазор между ₃₅ полосой и электромагнитом может составлять около 20 мм.

Величина магнитного потока Ф, создаваемая индуктивным датчиком, зависит от магнитной проницаемости металла ,/J .

Относительное изменение магнитной проницаемости и механическое напряжение (J связаны зависимостью <5 где /1ц - начальная магнитная проницаемость;

До - начальная магнитострикция. Изменение магнитной проницаемости в результате изменения натяжения вызы50 вает изменение магнитного потока ф , что приводит к появлению напряжения на измерительном плече моста 3, зависящее от механического напряжения С и величины воздушного зазора (р между 55 индуктивным датчиком 2 и поверхностью полосы 1:

^где Ctib - постоянные коэффициенты, определяемые параметрамиэлементами индуктивности;

К - коэффициент, зависящий от свойств полосы.

Изменение напряжения индуктивной катушке приводит к разбалансу моста 3, т.е. к появлению на диагонали моста сигнала &U> который после усиления поступает в блок 5 разложения на активную (Joi и реактивную Up составляюкицие. Активная составляющая. Uq поступает на регулируемое активное плечо моста 3 и на вторые входы формирователей 13 и 14, а реактивная составляющая Up поступает на регулируемое реактивное плечо моста 3 и на первые входы формирователей 12-14.

На выходе формирователя 12 появится сигнал натяжения полосы, вычисленный в зависимости от значений полного сига а ла U и его реактивной составляющей Up по следующей формуле где Спостоянные коэффициенты, определяемые параметрами индуктивного датчика.

Формула (3) получена из формулы (2) путем преобразования, причем

Up--K₄Iu>W²-^-_} 14) где К - коэффициент пропорциональности;

- ток в обмотке;

- круговая частота питания моста; .

V/ - число витков обмотки индуктивного датчика;

- площадь поперечного сечения магнитопровода;

сГ - величина воздушного зазора.

В формирователе 13 на основе поступивших на входы значений активной Uoi и реактивной Up составляющих сигнала формируется сигнал, пропорциональный толщине полосы • -базовый ток, протекающий по. обмотке индуктивного датчика при номинальной толщине полосы;

гле

Kg - коэффициент пропорциональности.

Наличие сигнала на выходе формирователя 14 зависит от значения сигналов 5 на его входах. При наличии дефекта возрастают и превышают свои пороговые, значения активная U_a и реактивная Up составляющие, что вызывает появление сигнала на выходе блока 14.

Предлагаемые способ и устройство для его осуществления позволяет не только повысить точность измерения натяжения полосы, но также определить толщину и наличие дефектов полосы в процессе прокатки на современном высокоскоростном стане, что приведет.к увели- • чению производительности и выхода годного проката.

Claims

37 рыве полос, и снижает точность измерений . Цель изобретени - повышение точнос и расширение функциональных возможностей измерени нат жени толщинь. Указанна цель достигаетс тем, что в процессе прокатки сигнал с индуктивного датчика сравнивают с эталонным сигналом, раздельно вылел ют активную и реактивную составл ющие этого сигналаJ по сумме активной и реактивной составл ющих сигнала и отношени этой суммы составл ющих сигнала к его; реактивной составл ющей определ ют величину нат жени полосы; по однонаправленному синхронному изменению величин активной и реактивной составл ющих сигнала определ ют толщину полосы , и по величинам одновременного превышени заданных значений активной и реактивной составл ющих сигнала опре дел ют наличие поверхностного дефекта. Устройство дл осуществлени за вленного способа, содержащее индуктивны датчик в виде П-образного магнитопровода , усеченной .частью расположенного к объекту измерени , с обмоткой, выходами подключенной к измерительному плечу моста, диагональ которого подключена ко входу усилител , дополнительно содержит три формировател ., сигналов и блок разложени сигнала на активную и реактивную составл ющие, вход которо го подключен к выходу усилител и первому входу первого формировател сигна ла; второй вход которого подключен к регулируемому реактивному плечу мос та, а также к выходу по реактивной сос тавл ющей блока разложени сигнала на активную и реактивную составл ющие и первым входам второго и третьего формирователей сигналов, вторые входы ко торых подключены ко второму выходу по активной составл ющей блока разложени сигнала на активную и .реактивную составл ющие и к регулируемому реактивно му плечу моста, На чертеже представлена блок-схемй предлагаемого устройства. С одной стороны полосы 1 установле кнд1ктивный датчик 2 в ввде П-образно го магнитопровода с обмоткой, усеченно частью расположенного к полосе соединенного с измерительным плечом моста 3. Устройство определени нат жени . гелпшны и поверхностных дефектов содержит усилитель 4, блок 5 разложени сигнала с датчика на активную и реактивную составл ющие, в составе фаэо9 чувствительных индикаторов 6 и 7, преобразователей 8 и 9 напр жениечастота и исполнительных узлов tO, II регулировки составл ющих сигнала, три формировател сигналов, из которых первый 12 формирует сигнал, пропораиальный нат жению; второй 13 формирует сигнал, пропорциональный толщине; третий формирователь сигнала 14, в составе пороговых элементов 15 иt6 и И формирует сигнал, пропорциональный наличию дефекта, причем выходы индуктивного датчика. 2 подключены к измерительному плечу моста 3, диагональ которого подключена к усилителю 4, выходом подключенного к первому входу первого формировател 12 сигнала и входу блока 5 разложени сигнала на активную и реактивную составл ющие , первый выход которого по реактивной составл ющей подключен к регулируемому реактивному плечу моста 3 и к первым входам второго (13) и третьего (14) формирователей сигналов, вторые входы которых подключены ко второму выходу по активной составл ющей блока 5 и регулируемому активному плечу моста 3. Устройство работает следук цим образом . До начала измерени с одной стороны полосы I, имеющей толщину 4i , устанавливают П-образный магнитопровод с обмоткой датчика 2, причем зазор между полосой и электромагнитом может составл ть около 20 мм. Величина магнитного потока Ф, создаваема индуктивным датчиком, зависит от магнитной проницаемости металла ,ytl. Относительное изменение магнитной проницаемости и механическое напр жение G св заны зависимостью -- 1 где ц - начальна магнитна проницаемость; АО - начальна магнитострикц . Изменение магнитной проницаемости Jt| в результате изменени нат жени вызы- вает изменение магнитного потока С| , что приводит к по влению напр жени на измерительном плече моста 3, завис щее от механического напр жени 0 и величины воздуишого зазора (f -между индуктивным датчиком 2 и поверхностью полосы t: Кбч-а где 0,13 - посто нные коэффициенты, определ емые параметрами элементами индуктивности; К - коэффициент, завис щий от свойств полосы. Изменение напр жени индуктивной катушке приводит к разбалансу моста 3, т.е. к по влению на диагонали моста сигнала &Ui который после усилени поступает в блок 5 разложени на активную Oq и реактивную Up составл ю кщие. Активна составл юща , UQ поступает на регулируемое активное плечо моста 3 и на вторые входы формирователей 1 и 14, а реактивна составл ю ща Up поступает на регулируемое реактивное плечо моста 3 и на первые входы формирователей 12-14. На выходе формировател 12 по витс сигнал нат жени полосы, вычисленный зависимости от значений полного сига а ла и и его реактивной составл ющей Up по следукиией формуле -(f-1 )u, -ь) где О,; Сл- посто нные коэффициенты определ емые параметрам индуктивного датчика. Формула (3) получена из формулы (2) путем преобразовани , причем 1 5«л Up--K,Iu;W -коэффициент пропорциональности; -ток в обмотке; -кругова частота питани моста; . -число витков обмотки индук тивного датчика; 5 - площадь поперечного сечени магнитогфовода; ( f - величина воздущного зазора В формирователе 13 на основе посту пивших на бходы значений активной JJ0 и реактивной Up составл ющих сигнала формируетс сигнал, пропороиональвый толщине полосы гле О -базовый ток, прогекающий по. индуктивного датчика при номинальной толщине полосы; 78 6 К2 - коэффициен пропорциональноНаличие сигнала на выходе формировател 14 зависит ог значени сигналов на его входах. При наличии дефекта возрастают и превышают свои пороговые, значени активна UQ и реактивна Up 1х)ставл ющие, что вызывает по вление сигнала на выходе блока 14. Предлагаемые способ и устройство дл его осуществлени позвол ет не только повысить точность измерени нат жени полосы, но также определить толщину и наличие дефектов полосы в процессе прокатки на современном высокО скоростном стане, что приведет,к увеличению производительности и выхода годного проката. Формула изобретени 1.Способ определени нат жени , толщины и поверхностных дефектов стальной полосы на стане холодной прокатки путем косвенного измерени магнитного потока, создаваач-юго индуктивным датчивом , нормально направленного к поверхности полосы, отличающи йс тем, что с целью повышени точности и расширени функциональных возможностей, сигнал с индуктивного датчика сравнивают с эталонным сигналом, раздельно вьщел ют активную и рёа ктивную составл ющие этого сигнала; по сумме активной и реактивной составл ющих сигнала и отношени этой суммы составл ющих сигнала к его реактивной составл ющей опреде .л ют величину нат жени полосы; по однонаправленному синхронному изменению величин активной и реактивной составл ющих сигнала определ ют толщину полосы, и по величинам одновременного превышени заданных значений активной и реактивной составл ющих сигнала определ ют наличие поверхностного дефекта. 2.Устройство дл осуществлени спо соба по п. I, содержащее индуктивный атчик в виде П-сбразного магнитопровоа ,: усеченной частью расположенного объекту измерени , с обмоткой, выхоами подключенной к измерительному лечу моста, диагональ которюго подклюена ко входу усилител , о т л и ч а е с т&л, что оно дополнительно одержит три формировател сигналов и блок разложени сигнала на активную и еактивную составл ющие, вход которого одключен к выходу усилител и первому входу первого формировател сигнала; второй вход которого подключен к регулируемому реактивному плечу моста, а также к выходу по реактивной составл ющей блока разложени сигнала на активную и реактивную составл ющие и первыь/ входам; второго и третьего формирователей сигналов, вторые входы которых подключены ко второму выходу по активной составл ющей блока разложени сигнала на активную и реактивную составл ющие И к регулируемому реактивному плечу моста. . 78 98 Источники информашш, прин тые во внимание при экспертизе 1.Григор н Г. Г. и др. Настройка, Стабилизаци и контроль процесса тонколистовой прокатки. .М., Металлурги , 1975.
2.Авторское свидетельство СССР N 249О17, кл. QOI В 7/1О, 1954 (прототип).

Va

13

to

ЛУ

47

т

/

±к

11