Товщина холоднокатаних смуг та методи її вимірювання
Міністерство освіти України
Магнітогорський державний технічний університет
Кафедра обробки металів тиском
з дисципліни «Методи та засоби вимірювань,
випробувань та контролю»
на тему «Товщина холоднокатаних смуг та методи її вимірювання»
1 Класифікація методів вимірювання товщини холоднокатаних смуг
та обґрунтування вибору найбільш відповідного з них 4
2 Фізичні основи вибраного методу вимірювання 9
3 Пристрій, робота та характеристика вимірювача (датчика) 11
3.1 Призначення та технічні дані товщиноміру ТРХ-7195 11
3.2 Блок-схема рентгенівського товщиноміра ТРХ-7195 14
3.3Пристрій та робота товщиноміра ТРХ-7195 15
Список литературы 18
Однією з величин, що підлягають обов'язковому виміру під час автоматизації прокатного виробництва, є показники геометрії прокату.
Вимірювання геометричних розмірів прокату проводять для контролю розмірів та обліку кількості прокату для виявлення порушень технологічного режиму (з метою ручного або автоматичного налаштування прокатних станів), перед здаванням готової продукції на склад, для використання автоматизованих систем обробки прокату.
Створення високопродуктивних прокатних станів зі швидкістю прокатки 25-30 м/сек і вище, а також підвищення вимог якості продукції зумовили створення автоматичних безперервно діючих приладів для безконтактного вимірювання геометричних розмірів металу по всій довжині в процесі прокатки. До точності та надійності таких приладів пред'являються жорсткі вимоги, виконання яких суттєво ускладнюється характерними для прокатного виробництва тяжкими умовами.експлуатації приладів: безперервний режим роботи, можливість значних перевантажень, вплив вібрацій та ударів, вплив сильних електричних та магнітних полів, різкі зміни температури навколишнього середовища, присутність у навколишньому середовищі води, олії та їх пари, а також пилу та окалини.
1Класифікація методів вимірювання товщини холоднокатаних смуг та обґрунтування вибору найбільш відповідного з них
Товщина смуги і листів є одним з найважливіших показників, за яким можна судити про результати роботи цеху і якість продукції, що випускається.
У цехах холодної прокатки контроль товщини проводиться на трьох основних етапах, що визначає виділення трьох основних областей застосування вимірювачів товщини смуги:
1 На агрегатах на початку технологічного потоку (до прокатного стану). Основним призначенням вимірювачів товщини в цьому випадку є контроль якості підкату, що в разі необхідності дає можливість вирізати стовщені кінці смуги, а при видачі готової продукції без обробки її на прокатному стані (наприклад, гарячекатаної травленої смуги) дозволяє судити про товщину смуги, що відвантажується замовнику. Постачання рулону смуги профілеграмою може дати можливість програмування його подальшої обробки.
2 На прокатному стані. За допомогою вимірювача товщини смуги здійснюється вимірювання та регулювання товщини з метою отримання продукції заданого розміру.
3 На агрегатах та станах наприкінці технологічного потоку. У цьому випадку основна функція приладу – визначити відповідність готової продукції заданим розмірам за товщиною і, у разі потреби, дати команді на відбраковування некондиційних листів чи ділянок смуги
В умовах конкретного технологічного процесу найбільш доцільнимє застосування вимірювача товщини, основу якого лежить певний найефективніший у разі метод. Вибір такого методу - це один із найважливіших етапів, необхідний для забезпечення точності, достовірності та здійсненності виміру даного параметра в існуючих умовах.
Товщину прокату у прокатному виробництві вимірюють двома методами: прямим та непрямим.
При прямому методівимірюваннятовщина виробу (або відхилення товщини від заданої) за допомогою датчиків безпосередньо перетворюється на електричну величину, за якою і судять про товщину прокату.
При непрямому методівимірюванняпро товщину прокату судять за тими параметрами процесу прокатки, які пов'язані функціональною залежністю з товщиною металу, що прокочується. Найбільш просто товщину листів, що прокочуються, таким методом можна визначити по тиску металу на валки.
Прилади, засновані на прямому методі вимірювання, можна розділити на контактні та безконтактні:
У приладах контактного типувимірювання виробляють при дотику вимірювальних елементів (або перетворювачів) з поверхнею прокату. При цьому об'єкт контролю може переміщатися або бути нерухомим щодо вимірювальних елементів.
Прилади контактного типу мають такі недоліки:
1) не забезпечують достатньої точності при великій швидкості прокатки (10 м/сек);
2) товщина вимірюється лише одному місці (зазвичай з краю листа);
3) при тривалій роботі спостерігається велике зношування ролика, у зв'язку з чим потрібні часті перевірки;
4) не виключена можливість псування поверхні прокату;
5) не враховується теплова деформація роликів.
Останнім часом для вимірювання товщини виробів, що прокатуються, широкезастосування знайшли безконтактні прилади, в яких вимір проводиться без дотику вимірювальних елементів з поверхнею виробу, крім того, вони не мають перерахованих вище недоліків, якими володіють прилади, що використовують контактні виміри.
Безконтактні товщиноміри за принципом дії можна розділити на такі групи:
1 прилади, засновані на вимірюванні ступеня поглинання електромагнітного випромінювання або потоку b-часток;
Розглянемо принцип дії цих груп безконтактних товщиномірів.
1 Уприладах, заснованих на вимірі ступеня поглинання електромагнітного випромінювання, використовується два види електромагнітного випромінювання: рентгенівські та g-промені.
Рентгенівські промені виникають у результаті гальмування електронів, g-промені є результатом ядерних перетворень, але й ті й інші виникають при переході ядра з збудженого енергетичного стану на нижчий енергетичний стан.
Довжина хвилі рентгенівських променів знаходиться в діапазоні 0,01-5 °А, g-променів - в діапазоні 0,005-0,01 °А. Цей діапазон вважають умовним, оскільки сучасна техніка надвисокої напруги дозволяє отримувати рентгенівські промені більшої "жорсткості".
Рентгенівські та g-промені займають найбільш короткохвильову ділянку шкали електромагнітних хвиль. Вони невидимі для ока людини і мають здатність проходити крізь непрозорі для видимого світла предмети.
Рентгенівські та g-промені, подібно до світлових, викликають світіння (люмінесценцію) деяких речовин, у зв'язку з чим при просвічуванні рентгенівськими та g-променями використовують флуоресцентні екрани; ці промені можуть викликати іонізацію повітря та газів, роблячи їх електропровідними, що дає можливість їх виявити та вимірювати їх інтенсивність.
ПриПри рентгенівських і g-променів через речовину їх інтенсивність поступово зменшується асимптотично наближаючись до нуля:
де Iі I0 - початкова інтенсивність випромінювання та інтенсивність випромінювання після проходження шару поглинаючого середовища товщиною h см;
m - лінійний коефіцієнт ослаблення випромінювання в цьому середовищі, який залежить від енергії випромінювання, атомного номера та щільності середовища.
Як джерела рентгенівського випромінювання застосовуються рентгенівські трубки і бетатрони, а як джерела g-випромінювання – в основному штучні радіоактивні ізотопи.
Дія приймачів випромінювання ґрунтується на різних видах взаємодії з речовиною. У більшості приймачів випромінювання використовується іонізація, створювана в них під час проходження заряджених частинок. Сюди відносяться іонізаційні камери, газорозрядні лічильники та сцинтиляційні лічильники.
2Принцип діїелектромагнітних вимірювачів товщиниаркушів і покриттівзаснований на прямому або непрямому вимірі магнітного потоку, що змінюється зі зміною товщини листа або покриття. Для вимірювання товщини листів та покриттів застосовують три основні електромагнітні методи.
Перший метод заснований на вимірі сили тяжіння постійного магніту або електромагніту до об'єкта, що досліджується. Ця сила визначається за відриві магніту від об'єкта. Даний метод отримав назву відривного магнітного методу, а прилади, що використовують його, називають відривними товщиномірами. Цей метод застосовується лише для вимірювання товщини феромагнітних матеріалів, а також для вимірювання немагнітних (або слабко магнітних) покриттів на феромагнітній основі. У безперервному технологічному потоці цей метод практично не застосовується, оскільки об'єкт перебуває у контакті з магнітом.
Другий методвимірювання товщини листів та покриттів заснований на зміні опору магнітного ланцюга, складеного з листа та сердечника електромагніту. Його використовують при вимірі товщини листів із феромагнітних матеріалів.
Найбільшого поширення набув третій метод - метод вихрових струмів (або метод електромагнітної індукції). Цей метод полягає в наступному: випробуваний об'єкт поміщають в магнітне поле котушки або котушки, що живляться змінним струмом. Змінне магнітне поле індукує в випробуваному об'єкті вихрові струми, які створюють власне магнітне поле, спрямоване проти основного магнітного поля. Внаслідок взаємодії цих магнітних полів електричні параметри котушки змінюються. Величина вихрових струмів та їх магнітного поля за всіх інших рівних умов залежить від властивостей випробуваного об'єкта. Тому зі зміною цих властивостей змінюватимуться і електричні параметри котушки.