Измерение толщины холоднокатаной ленты

При использовании  эхо-метода не требуется сложной  электронной аппаратуры, однако операция настройки на максимум сигнала, связанная  с перемещением пьезоэлемента, снижает производительность контроля. Кроме того, точность измерения резко падает при контроле грубо обработанной поверхности, а также в случае непараллельности слоев.

 

2.2.4 Пневматические  измерители толщины листов.

 

   Принцип действия этих датчиков основан на зависимости между расходом сжатого газа и площадью проходного сечения отверстия. При адиабатическом истечении эта зависимость может быть выражена формулой

 

 

 

где p – давление газа перед измерительной камерой;

      p_x – давление газа в измерительной камере;

      S₁ – проходное сечение в измерительную камеру с диаметром d;

      S₂ – проходное сечение зазора.

 

При постоянных размерах проходного сечения S₁ и величине давления р давление в измерительной камере однозначно определяется размерами проходного зазора S₂.

Для поддержания  давления воздуха постоянным в пневматических измерительных системах перед измерительной камерой применяют специальные устройства – стабилизаторы, перед которыми обычно устанавливают фильтры для очистки воздуха. Для прямого метода измерения характерна узкая область прямолинейной зависимости p_x = f (S₂). Для устранения этого недостатка используют дифференциальный метод измерения, в котором разность давлений измеряют в двух ветвях системы.

Пневматические  датчики обладают большой инерционностью, особенно если для измерения давления p_x применяют жидкостные манометры. Кроме того, они могут быть использованы только в свободной атмосфере.

Для измерения  толщины проката в основном пользуются дифференциальным методом измерения, при котором положение контролируемого  листа не оказывает влияния на точность измерения. В связи с  тем, что показания пневматических датчиков зависят от скорости листов, данный метод применяют на станах холодной прокатки главным образом  для измерения тонкой ленты при  скорости прокатки  ≤  2 м/с. Различают  пневматические приборы двух типов, отличающиеся один от другого величиной  давления сжатого воздуха: приборы  высокого давления 400–500 кН/м² (4–5 ат) и приборы низкого давления (500–1000 мм вод. ст.). Приборы высокого давления употребляют в основном для измерения отклонения толщины листа от заданной, а приборы низкого давления позволяют получить не только отклонение от заданной величины, но и абсолютную толщину прокатываемой ленты.

 

2.2.5 Толщиномеры, основанные на измерении степени ослабления электромагнитного излучения и потока β- частиц.

 

         Используются два вида электромагнитного излучения: рентгеновские и γ- лучи. Обладая одной и той же природой, различаются они условием образования и длиной волны. Так, рентгеновские возникают в результате торможения электронов, а γ- лучи являются результатом ядерных превращений. Методы измерения толщины представлены на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Измерение толщины  листа различными методами; (а –  абсолютный, б – метод сравнения, в – компенсационный, г – с применением эталона

 

 

Рентгеновские толщиномеры обладают значительными преимуществами в области бесконтактного измерения толщины. Применение рентгеновских измерителей толщины позволяет автоматизировать процесс производства введением обратной связи, охватывающей технологическое оборудование.

Это семейство  толщиномеров обладает большим числом стандартных функций, необходимых для измерения толщины и контроля качества продукции. Толщиномеры имеют также ряд дополнительных функций для повышения эффективности измерений. Для измерения толщины холоднокатаной ленты будем применять именно этот метод.

Рентгеновские и γ - лучи  занимают наиболее коротковолновый участок шкалы электромагнитных волн. Они видимы для глаза человека и обладают способностью проходить сквозь непрозрачные для видимого света предметы.

Рентгеновские и γ – лучи, подобно световым, вызывают свечение (люминесценцию) некоторых веществ, в связи с чем, при просвечивании рентгеновскими и γ – лучами использую флуоресцирующие экраны. Рассматриваемые лучи могут вызвать ионизацию воздуха и газов, делая их электропроводными, что дает возможность обнаружить и измерять их интенсивность.

Бета (β) – лучами называют поток электронов, испускаемых при распаде ядер радиоактивных изотопов.

Измерение толщины листа, основанное на измерении  ослабления интенсивности излучения  при прохождении через контролируемый лист, можно осуществлять тремя методами: абсолютным (прямым) методом, методом  сравнения (дифференциальным) методом  и методом компенсации.

 

3 Устройство, работа и характеристика рентгеновского толщиномера

 

Быстродействующие многофункциональные рентгеновские толщиномеры обладают значительными преимуществами в области бесконтактного измерения толщины. Это семейство толщиномеров обладает большим числом стандартных функций, необходимых для измерения толщины и контроля качества продукции. Толщиномеры имеют также ряд дополнительных функций для повышения эффективности измерений.

Толщиномеры обеспечивают мгновенное и непрерывное измерение толщины полосы вдоль осевой линии и по ее ширине, температуру, профиль, ширину, неравномерность кромок и форму на выходе полосы из стана. Информация о процессе и качестве продукта, получаемая на основе этих измерений способствуют улучшению работы операторов прокатного стана и повышению эффективности и производительности стана. Кроме того, данные толщиномеры характеризуются высокой надежностью, гибкостью и удобством в эксплуатации.

Область применения

- Линия транспортировки

-Линия травления - измерения по осевой линии и/или поперек полосы

-Станы холодной  прокатки

- Станы холодной  прокатки типа тандем  для анализа  вибраций стана

-Реверсивные  станы холодной прокатки –  двойная система

- Дрессировочные  прокатные станы

- Линии обработки

- Специальные  области применения.

Характеристики:

- Измерение  с быстродействием 0.5 м/с

- Диагностика  в режиме реального времени

- Детекторы  с водяным охлаждением

- Точность +/-0,1%

Особенности:

• Детекторы с высочайшим разрешением: каждые 5 секунд профиль полосы измеряется  с разрешением 5 мм.
• С помощью одной скобы измеряются  множество параметров полосы.
• 100%-я характеристика полосы 
• Измерения не зависят от положения полосы на рольганге 
• Нет  движущихся частей – легко обслуживать

Измеряет:

• Поперечный профиль полосы
• Продольный профиль для САРТ
• Разнотолщинность и клин
• Скос кромок 
• Ширина полосы и ее положение на рольганге
• Планшетность 
• Температурный профиль

 

 

Для оптимизации точности системы  RM 215 при измерении материалов с различным составом в ней предусмотрен ряд функций компенсации влияния состава сплава. При необходимости могут использоваться температурные таблицы для компенсации изменяющийся с температурой плотности материала. Температура материала может вводиться в систему непосредственно со стана или с помощью пирометра. Схема рентгеновского толщиномера представлена на рисунке 3.1.

 

Рисунок 3.1 – Схема рентгеновского толщиномера  

4 Измерение или контроль относительного удлинения готовой продукции

Для испытаний  на растяжение применяют пропорциональные плоские образцы с начальной расчетной длиной , для тощины от 0,5 до 3 мм.

Установленную начальную расчетную длину  ограничивают с погрешностью до 1% на рабочей части образца кернами, рисками или другими метками, исключающие повреждение поверхности образца.

Для пересчета  относительного удлинения δ после разрыва с отнесением места разрыва к середине и для определения относительного равномерного удлинения по всей рабочей длине образца рекомендуется наносить риски, керны или другие метки через каждые 5 – 10 мм.

Относительное удлинение при разрыве устанавливают посредством испытании на растяжение образца и представляет собой оценку способности материала удлинятся противодействуя приложенным нагрузкам растягиваясь не достигая напряжения разрушения.

Измерение размеров образцов до испытания проводят не менее чем в трех местах - в средней части и на границах рабочей длины.

Испытания на растяжение проводят с помощью  машин, в которых растяжение осуществляется при постоянной скорости движения зажима, в котором закреплен конец  образца. Аппарат имеет два блока: стационарную часть, к которой крепится один из зажимов и перемещающуюся часть, в которой установлен другой зажим. Необходимо использовать самоуправляющиеся зажимы, дабы исключить трудности с центровкой.  Постоянная скорость движения подвижного блока контролируется схемой привода машины. Для повышения точности поддержания заданной скорости используют машины со схемой замкнутой обратной связи с контролируемым приводом. Для измерения нагрузки необходимы устройства, обеспечивающие точность показаний с долей ошибки не более 1% от полной шкалы прибора. При измерении деформации применяются - экстензиометры, которые отслеживают изменения расстояния между двумя выделенными точками на образце в пределах выбранной базы измерений, изменяющейся по мере растяжения. Общий вид разрывной машины представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Общий вид разрывной машины

 

1- домкрат, 2- станина, 3- шкаф, 4- пакетный выключатель, 5- крышка маятника, 6- записывающий  аппарат, 7- переключатель указания  скорости, 8- указатель скорости захвата, 9- шкала нагрузок, 10- шкала деформации, 11- захват, 12- «ручка» включения масштабов, 13- кнопка «вниз», 14- кнопка «вверх», 15- кнопка «стоп», 16- кнопка «ускорение  вверх», 17- кнопка «ускорение вниз», 19- ручка установки нуля, 20- ручка  точной настройки, 21- подвижная траверса.

Существенное значение имеет молекулярная ориентация. Как правило нагрузки приложенные параллельно ориентации при получении разрывного удлинения значительно ниже чем в поперечном направлении. Поэтому большое значение имеет подготовка образца, метод получения образца и прочее.   Как вывод надо учитывать тот факт, что образцы должны быть изготовлены при одинаковых условиях и с одинаковыми размерами, только в этом случае, возможно, говорить о возможности сопоставлять результаты измерений. Скорость растяжения, как говорилось выше,  так же оказывает большое влияние, так при увеличении скорости растяжения увеличивается прочность и модуль упругости. Важно контролировать температуру, при которой проходят испытания. При увеличении температуры модуль упругости и предел прочности снижаются, а разрывное напряжение увеличивается.

Список используемой литературы

1 ГОСТ 503- 81 «Лента холоднокатаная  из низкоуглеродистой стали»

2 ТИ -101-П-ХЛ8-311-2008 «Холодная прокатка  ленты на непрерывном                                                                         пятиклетевом стане 630»

3 Г.Г. Ранеев, А.П. Тарасенко «Методы и средства измерений»

4 ГОСТ 11701-84 «Металлы. Методы испытаний  на растяжение тонких листов          и лент»

5 http://www.konvels.ru/index.php?mode=2&id=169_8334&pid=87