устройство для измерения длины движущегося полосового проката

Формула изобретения

1. Устройство для измерения длины движущегося полосового проката, преимущественно тонколистового, разрезаемого на мерные длины, содержащее измеритель длины и вспомогательный узел, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователем, выдающим сигнал на совершение реза, при этом вспомогательный узел выполнен в виде двух щелевых проводок скольжения, установленных с возможностью изменения расстояния между ними в соответствии с шириной полосового проката В, имеющих длину и ширину щелей (0,05-0,07)В, а измеритель длины полосового проката выполнен в виде оптического сенсора на основе светочувствительной матрицы с входным отверстием в донной части, связанного с преобразователем, и установлен на расстоянии b=(0,15-0,22)В от одной из боковых кромок полосового проката и на высоте 3-5 мм от входного отверстия измерителя до поверхности полосового проката.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что щелевые проводки скольжения выполнены из текстолита.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к производству проката, в том числе с покрытиями, и может быть использовано при порезке его на заданные мерные длины.

Для точной порезки на такие длины движущегося полосового проката применяются измерители длины различного типа (в основном - электромеханические и фотоимпульсные), конструкции которых описаны, например, в книге Ю.Ф.Шевакина и др. “Технологические измерения и приборы в прокатном производстве”, М., Металлургия, 1973, с.255-266. Необходимым элементом электромеханических измерителей длины, устанавливаемых обычно на агрегатах поперечной резки полос (АПР), является мерительный цилиндрический ролик, смонтированный на оси, контактирующий с полосой и жестко связанный с датчиком (импульсатором) числа оборотов ролика в единицу времени.

Известно устройство для измерения длины проката, содержащее мерительный ролик, жестко связанный с датчиком оборотов (сельсином), причем ролик укреплен на нижнем конце одноплечевого рычага, снабженного пружиной и подвешенного к раме (см. пат. ГДР №29407, кл. G 01 B от 25.07.64 г.). Известно также устройство для резки проката на мерные длины, содержащее систему определения длины, счетчик количества импульсов от двух фотореле, между которыми проходит разрезаемая заготовка, и вычислительный узел (см. франц. пат. №1412557, кл. В 21 В, В 23 Д от 23.08.65 г.). Недостатком этих устройств является относительно невысокая точность определения длины полосового проката, что приводит к увеличению “разброса” длин порезанных листов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является устройство для измерения длины движущегося полосового проката по пат. РФ №2058521, кл. G 01 B 5/02 от 12.08.93 г.

Это устройство содержит измеритель длины (мерительный ролик) и вспомогательный узел и характеризуется тем, что этот узел состоит из поддерживающего ролика с определенной длиной бочки и заданным диаметром, причем мерительный и поддерживающий ролики кинематически связаны между собой с помощью шестерен, а между мерительным роликом и шестерней может быть установлено трехподвижное кинематическое соединение, позволяющее изменять расстояние по вертикали между роликами.

Недостатком известного устройства также является относительно невысокая точность определения длины разрезаемого полосового проката.

Действительно, в случае взаимного проскальзывания мерительного ролика и движущегося полосового проката (например, при прохождении ее промасленного участка), а также при износе ролика (с уменьшением его диаметра) появляется ошибка в определении длины, что снижает точность порезки и увеличивает “разброс” длин отдельных листов. Это неизбежно приводит к перерасходу металла и ухудшению потребительских свойств листового проката.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение расхода металла и улучшение потребительских свойств тонколистового проката за счет повышения точности его порезки на мерные длины.

Для решения этой задачи устройство для измерения длины движущегося полосового проката, преимущественно тонколистового, разрезаемого на мерные длины, содержащее измеритель длины и вспомогательный узел, снабжено преобразователем, выдающим сигнал на совершение реза, при этом вспомогательный узел выполнен в виде двух щелевых проводок скольжения, установленных с возможностью изменения расстояния между ними в соответствии с шириной полосового проката В, имеющих длину и ширину щелей (0,05-0,07)В, а измеритель длины полосового проката выполнен в виде оптического сенсора на основе светочувствительной матрицы с входным отверстием в донной части, связанного с преобразователем, и установлен на расстоянии b=(0,15-0,22)В от одной из боковых кромок полосового проката и на высоте 3-5 мм от входного отверстия измерителя до поверхности полосового проката, а щелевые проводки скольжения могут быть выполнены из текстолита.

Приведенные математические соотношения получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается, во-первых, в использовании в качестве измерителя (датчика) длины движущегося полосового проката высокоточного оптического сенсора на основе светочувствительной матрицы с входным отверстием в донной части и, во-вторых, в создании с помощью вспомогательного узла таких условий для работы измерителя, которые исключают его касание поверхности движущегося полосового проката (это может вывести сенсор из строя) и обеспечивают получение необходимой точности измерений.

Известно, что полосовой прокат практически всегда имеет неплоскостность либо его краевых (кромочных) участков (волнистость), либо средних по ширине полосы участков (коробоватость - см., например, книгу Ю.Д.Железнова и др. “Статистические исследования точности тонколистовой прокатки”, М.: Металлургия, 1974, с.53 и рис.29), причем эта неплоскостность определенной величины допускается соответствующими стандартами.

Если не принимать каких-либо специальных мер, то во избежание касания полосовым прокатом (ее “поднятыми” по вертикали участками) оптического сенсора его необходимо поднять над металлом на высоту более 20 мм (такова максимально допустимая амплитуда волнистости полосового проката), что сделает невозможным точное определение длины. Принципиально можно пропустить движущийся полосовой прокат через сплошные проводки скольжения достаточной длины, а ее поверхность сканировать сенсором через отверстие в одной из проводок. Однако при этом резко возрастает возможность травмирования поверхности движущегося полосового проката, в особенности с покрытием (оцинкованного, луженого и т.д.), что приведет к его отбраковке.

Опытным путем (см. ниже) было установлено, что проводки скольжения, установленные по кромкам полосового проката, должны иметь вышеуказанные минимальные длину l и ширину щели “b¹” для устранения волнистости. Кроме того, как показали те же опыты, коробоватость (волнистость по середине ширины полосового проката) занимает не более одной трети - половины В, что делает возможным безопасную установку измерителя на указанном расстоянии от любой из проводок и на заданной высоте от поверхности металла. При этом размеры проводок гарантируют отсутствие такого количества дефектов, которые ведут к отбраковке листов.

Заявляемое устройство схематично показано на чертеже (а - вид сбоку, б - вид сверху).

Проводки скольжения 1 установлены с возможностью изменения расстояния В' между ними по кромкам движущегося полосового проката 2 шириной В (стрелкой показано направление ее движения). Длина проводок ширина их щелей b'=(0,05-0,07)В. На расстоянии b=(0,15-0,22)В от одной из кромок полосового проката (на фиг.1 - левой) примерно на середине длины проводок и на высоте 3...5 мм от движущегося полосового проката установлен измеритель длины 3 с входным отверстием 4 в его донной части, через которое происходит сканирование (и отсчет длины) поверхности металла, за счет отраженного от нее узкого светового пучка, излучаемого сенсором. Измеритель 3 связан с преобразователем 5, дающим импульс управлению приводом ножниц (например, летучих барабанных) на совершение реза.

Для проведения замеров проводки 1 устанавливают на расстоянии В' между ними, которое соответствует ширине В измеряемого полосового проката 2, а измеритель 3 - над полосовым прокатом и на расстоянии b от одной из его кромок. При движении полосового проката с волнистостью по кромкам в щелях проводок на участке длиной l между проводками волна, практически, исчезает (за счет некоторого увеличения коробоватости и уменьшения длин волн перед и за проводками), что позволяет измерять длину полосового проката с большой точностью (см. ниже).

Опытную проверку предлагаемого устройства осуществляли в листопрокатном цехе №7 ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат”. С этой целью на модели устройства производили замер длины движущегося со скоростью до 0,5 м/с стального полосового проката (сухого и промасленного), а также оцинкованного полосового проката и жести разных толщин (от 0,45 до 2,5 мм). В качестве измерителя использовалась оптическая “мышь” 3D USB.

Предварительно, на холоднокатаном полосовом прокате была определена взаимосвязь параметров волнистости (длина волны и амплитуда) и полосового проката. Было установлено, что параметры волнистости практически не зависят от толщины металла, но они прямо пропорциональны ширине полосового проката. Таким образом была получена формула (см. выше) для определения минимально-допустимой длины проводок, так как с увеличением их длины возрастает вероятность травмирования поверхности движущегося полосового проката. Опробование различных материалов для проводок показало, что наиболее приемлемым является текстолит (поделочный, марки ПТК).

Наилучшие результаты - определение длины полосового проката с точностью 0,05-0,1% - были получены на устройстве предлагаемой конструкции. Отклонения от заявляемых его параметров ухудшали результаты.

Так при длине проводок неплоскостность полосового проката между ними была более 5 мм, что вызвало необходимость увеличения расстояния до операционного отверстия измерителя с соответствующим уменьшением точности замеров. При l больше наблюдалось появление недопустимых рисок и царапин на кромках полосового проката. К этому же приводило и увеличение ширины щели проводок b' более 0,07В, а при b' меньше 0,05В возрастала амплитуда волнистости. При расстоянии от донной части измерителя до поверхности полосового проката менее 3 мм отмечались случаи касания металлом измерителя с отрицательными последствиями.

Контрольные замеры длин с помощью устройства, выбранного в качестве ближайшего аналога (см. выше) и установленного на агрегатах “1-4” и “1-5” листопрокатного цеха №7 ОАО “ММК”, показали, что точность этих замеров составляет 0,4...0,5%.

Таким образом, опытная проверка найденного технического решения доказала его приемлемость для достижения поставленной цели и преимущества перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, проведенные в ЦЛК ОАО “ММК” показали, что повышение точности определения длины в 4-5 раз при порезке полосового проката на мерные длины уменьшит расход металла не менее чем на 0,3%, и улучшит потребительские свойства листового проката за счет уменьшения “разброса” длин (т.е. уменьшения разницы между минимальной и максимальной длинами листов в одной пачке).

Пример конкретного выполнения

Устройство для измерения длины движущегося полосового проката имеет вид, показанный на фиг.1, и предназначено для полосового проката с В=1500 мм толщиной 1,5 мм.

Длина текстолитовых проводок ширина их щели - 0,06В=0,06×1500=90 мм.

На расстоянии b=0,185·В=0,185·1500278 мм от левой боковой кромки полосового проката и на высоте 4 мм от ее поверхности установлен измеритель длины в виде оптического сенсора на основе светочувствительной матрицы с входным отверстием в донной части, обеспечивающий точность измерения в 0,08%. “Разброс” длин при порезке листов с длиной 5 м не превышает 4 мм.