УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕЙ ДИАГНОСТИКИ ВАЛКОВ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники в машиностроении и черной металлургии и может быть использована при неразрушающем контроле ферромагнитных изделий.
Исследования показали, что существует зависимость между коэрцитивной силой и накопленными усталостными напряжениями в рабочем слое валка. В процессе эксплуатации коэрцитивная сила валка непрерывно возрастает (Л.И.Боровик, А.И.Добронравов. Технология подготовки и эксплуатации валков тонколистовых станов. М.: Металлургия, 1984, с.90-91, 102 [1]), и при достижении ею значения, превышающего исходное, не исключено разрушение рабочего слоя валка или даже его поломка. Это позволяет по величине коэрцитивной силы контролировать остаточный ресурс валка, предвидеть момент разрушения валка и, при наличии невыработанного активного слоя бочки, предусмотреть его отдых для восстановления свойств или списание.
Известен феррозондовый коэрцитиметр, содержащий П-образный магнитопровод, размещенные на нем намагничивающую и размагничивающую обмотки, подключенные к источникам питания, феррозонд и измеритель тока размагничивания (Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В.Клюева, М., "Машиностроение", 1986 г., т.2, с.71 [2]). Недостатком известного устройства является низкая производительность, поскольку с его помощью возможно проведение одномоментного измерения только в одной точке и для исследования состояния валка прокатного стана требуется значительное время.
Известен коэрцитиметр с приставным Н-образным электромагнитом, содержащий магнитопровод, обмотки и феррозонд, сердечник которого является перемычкой магнитопровода, контактные поверхности разноименных пар полюсов имеют различную форму или размер. Контактные поверхности полюсов могут иметь прямоугольную, V-образную форму или форму дуги окружности. Различная
форма контактных поверхностей разноименных пар полюсов магнито-провода в известном коэрцитиметре позволяет использовать его для контроля как листового проката, так и прокатного профиля различной формы, например труб диаметром от 6 до 100 мм и толщиной стенок до 3,5 мм, и получать результаты измерений с допустимой погрешностью при достаточно большой величине зазора между полюсами магнитопровода и контролируемым изделием (RU 45828 U1 [3]). Недостатком известного устройства, так же как и описанного выше, является низкая производительность, поскольку с его помощью возможно проведение одномоментного измерения только в одной точке и для исследования состояния длинномерного изделия с развитой поверхностью, например, валка прокатного стана, требуется значительное время.
Наиболее близким к заявляемому по достигаемому результату является известное устройство, которое может быть использовано при оценке механического напряжения узкопрофильных изделий типа железнодорожных рельсов в динамике. Сущность модели заключается в том, что торцевые плоскости полюсов электромагнита выполнены продольно-вытянутыми по оси, проходящей симметрично вдоль торцов полюсов и рабочей поверхности датчика, а длина полюсов в 1,5...2,0 раза больше, чем их ширина, при этом первичный преобразователь ориентирован своей осью симметрии в направлении узкопрофильной поверхности изделия и установлен над изделием с возможностью сканирования вдоль его узкопрофильной поверхности. Это позволяет расширить зону контроля, а следовательно сократить время на исследование состояния длинномерного изделия.
Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для исследования длинномерных узкопрофильных изделий типа железнодорожных рельсов и не применимо к изделиям с развитой поверхностью, например, валка прокатного стана.
Заявляемое в качестве полезной модели устройство для неразрушающей диагностики валков прокатных станов направлено на сокращение времени измерений.
Дополнительными результатами является обеспечение возможности формирования топологических объемных изображений поверхности валка в координатах
«пространство - коэрцитивная сила» и сохранение полученных и обработанных результатов измерений.
Указанный результат достигается тем, что устройство для неразрушающей диагностики валков прокатных станов, содержит размещенные в одну линию и закрепленные на опоре, снабженной приводом ее перемещения, соединенным с контроллером управления этим приводом, несколько измерителей коэрцитивной силы рабочего слоя валков, соединенных с контроллером управления измерениями, при этом контроллер управления приводом и контроллер управления измерениями соединены с контроллером синхронизации работы устройства, соединенным с пультом управления, соединенным с блоком обработки информации и регистрации результатов.
Указанный результат достигается также тем, что опора снабжена датчиками ее позиционирования в фиксированное положение относительно поверхности диагностируемого валка.
Указанный результат достигается также тем, что контроллер управления измерениями, контроллер управления позиционированием опоры, контроллер синхронизации комплекса выполнены в виде единого вычислительного устройства, снабженного соответствующим программным обеспечением и блоком связи с объектами управления.
Указанный результат достигается также тем, что пульт управления выполнен в виде панельного компьютера с сенсорным экраном.
Указанный результат достигается также тем, что блок обработки информации выполнен в виде персонального компьютера, снабженного программным обеспечением, позволяющим формировать топологическое объемное изображение поверхности валка в координатах «пространство - коэрцитивная сила».
Указанный результат достигается также тем, что блок регистрации результатов выполнен в виде базы данных или запоминающего устройства, соединенных с блоком обработки информации.
Выполнение измерительной части устройства для неразрушающей диагностики валков прокатных станов, в виде нескольких измерителей коэрцитивной силы рабочего слоя валков, размещенных в одну линию и закрепленные на опоре, снабженной приводом ее перемещения, соединенным с контроллером управления этим приводом позволяет существенно, в несколько раз (в зависимости
от числа измерителей) сократить время исследования состояния валка.
Соединение контроллера управления приводом и контроллера управления измерениями с контроллером синхронизации работы устройства, соединенным с пультом управления, соединенным с блоком обработки информации и регистрации результатов позволяет максимально быстро осуществить процесс проведения измерений и их обработки с выдачей результатов оператору.
Снабжение опоры, на которой закреплены нескольких измерителей коэрцитивной силы, датчиками ее позиционирования в фиксированное положение относительно поверхности диагностируемого валка, также позволяет ускорить процесс проведения измерений, поскольку обеспечивает быструю установку измерителей в нужное положение относительно поверхности валка.
Выполнение контроллера управления измерениями, контроллера управления позиционированием опоры, контроллера синхронизации комплекса в виде единого вычислительного устройства, снабженного соответствующим программным обеспечением и блоком связи с объектами управления позволяет автоматизировать, а следовательно ускорить, процесс проведения измерений.
Выполнение пульта управления в виде панельного компьютера с сенсорным экраном упрощает работу оператора, позволяет быстро вносить изменения в процесс измерений.
Выполнение блока обработки информации в виде персонального компьютера, снабженного программным обеспечением, позволяющим формировать топологическое объемное изображение поверхности валка в координатах «пространство - коэрцитивная сила» позволяет наглядно представлять результаты измерений.
Выполнение блока регистрации результатов в виде базы данных или запоминающего устройства, соединенных с блоком обработки информации позволяет обеспечить сохранение полученных и обработанных результатов измерений.
Сущность заявляемого устройства для неразрушающей диагностики валков прокатных станов поясняется примером его реализации и чертежами. На фиг.1 показана блок-схема устройства для неразрушающей диагностики валков прокатных станов в предпочтительном варианте реализации; на фиг.2 показано схематично устройство для неразрушающей диагностики валков прокатных станов в наиболее общем виде.
Устройство для неразрушающей диагностики валков прокатных станов содержит опору 1 и закрепленные на опоре несколько измерителей 2 коэрцитивной силы рабочего слоя валков, размещенные в одну линию и соединенных с контроллером 3 управления измерениями. На опоре размещены датчики 4 ее позиционирования в фиксированное положение относительно поверхности диагностируемого валка, которые соединены с контроллером 5 управления приводом 6 опоры 1. Контроллер 3 управления измерениями и контроллер 5 управления приводом 6 опоры соединены с контроллером 7 синхронизации работы устройства, соединенным с пультом управления 8, соединенным с блоками обработки информации 9 и регистрации результатов 10.
Все узлы и детали, входящие в состав устройства выбираются из числа известных.
Устройство для неразрушающей диагностики валков прокатных станов работает следующим образом. Если оператор прокатного стана решает провести диагностику валка, то средствами пульта управления 8 (рис.2) он формирует команду контроллеру 7 синхронизации работы устройства. Программное обеспечение, которым снабжен контроллер, распознает команду и формирует последовательность команд контроллерам 3 управления измерениями и 5 управления приводом 6 опоры. Первой из этих команд является команда «перевести опору из исходного положения в положение измерения». Программное обеспечение контроллера 5, декодировав эту команду, отдает команды на включение привода 6. После включения приводов контроллер 5 непрерывно регистрирует положение подвижных частей комплекса, анализируя показания датчиков положения 4. Сравнивая реальное положение механизма с заданным, контроллер при необходимости формирует сигнал коррекции режима того или иного привода. После того, как механизмы приняли заданное положение, контроллер подает приводам команду «Стоп» и подтверждает контроллеру 7 выполнение операции позиционирования.
Получив подтверждение выполнения операции, 7 формирует команду контроллеру 3 «начать измерение». Контроллер 3 выдает сигнал «начать измерение» каждому измерителю 2, и после получения от измерителей сигнала о получении данных измерений, регистрирует их. Проведя преобразование данных с помощью индивидуальной для каждого измерителя калибровочной кривой, контроллер 3 передает данные всех измерителей контроллеру 7 для последующей их передачи в блок обработки информации 9, а из него в блок регистрации
результатов 10. После этого контроллер 3 выдает на контроллер 5 команду «отвести датчики от валка». После выполнения этой команды можно повернуть валок, чтобы измерить его характеристики на следующей его образующей.
В зависимости от типа устройства циклограмма работы имеет варианты. Для устройства с ручным управлением команду «повернуть валок» формирует оператор средствами пульта управления 8. Он же отслеживает величину угла поворота и завершение операции. Для устройства с автоматическим управлением может быть предусмотрена команда контроллера 5 системе автоматики устройства и отсчет угла поворота валка датчиками. Для обеспечения безопасности выполнения этой операции могут быть предусмотрены взаимные блокировки, исключающие одновременное включение механизмов устройства и прокатного стана, обеспечивающего вращение валка.
После поворота валка на заданный угол опора 1 с измерителями 2 снова подводится к валку и цикл измерений повторяется. После того, как все измерения завершены, производится формирование отчета, отображение его оператору и регистрация в блоке 10. Контроллеру 5 формируется команда «Привести механизмы в исходное положение».
Кроме цикла измерений устройство должно производить индивидуальную калибровку измерителей. Калибровка проводится измерением и регистрацией каждым измерителем параметров не менее чем двух образцов с известными характеристиками.
Представленное схематично на фиг.2 устройство для неразрушающей диагностики валков прокатных станов в наиболее общем виде и реализованное на практике, содержит шкаф, в котором размещены все контроллеры 3, 5, 7 и стойку управления, которая содержит блоки 8, 9, 10.