Устройство для измерения зазора между валками прокатного стана

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЗОРА МЕЖДУ ВАЛКАМИ ПРОКАТНОГО СТАНА, содержащее СВЧ-генератор, двойной волноводный тройник, антенну, замыкающий контур, аттенюатор, ..фазовращатель, детект

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5(5)) B 21 В 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3317378/22-02 (22) 16, 07. 81 (46) 30. 04. 83. Бюл. 9 16 (72) В.A.Ïðîíÿêèí, А.П.Петров и Г.С.Пыхтин (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения Черметавтоматика (53) 621.771.01(088.8) (56) 1. Патент Швеции

Р 370877, кл. В 21 В 37/00, опублик. 1974.

2. Испытательные приборы и стенды. Экспресс-информация, ВИНИТИ, 1977, Р 41, реф. 293, с. 14-21. (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДДЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЗАЗОРА МЕЖДУ ВАЛКАМИ ПРОКАТНОГО

СТАНА, содержащее СВЧ-генератор, двойной волноводный тройник, антенну, замыкающий контур, аттенюатор, . фазовращатель, детектбр и усилитель, причем выход СВЧ-генератора соеди- . нен с входом двойного волноводного тройника, первый выход двойного волноводного тройника соединен с входом фазовращателя, второй выход - с входом детектора, выход фазовращателя соединен с входом ат тенюатора, выход которого соединен с входом замыкающего контура, а вйход детектора соединен с входом усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности показаний, в йего дополни-.

„„ЯК„1014610 A тельно введены уголковый отражатель, второй фазовращатель, цифровой датчик положения нажимных устройств, аналого-цифрбвой преобразователь, сумматор, причем третий выход двойного волноводного тройника соединен .с входом второго фазовращателя, выход которого соединен с входом антенны, выход цифрового датчика положения нажимных устройств совдинен с первьм уходом сумматора, выход усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства.

2. Устройсзво по п.l, о т л и — Е

Ф ч а ю щ е е с,я тем, что, с целью упрощения конструкции, уголковый отражатель конструктив--. но выволвев в виде четырех отра-. жателей, расположенных под углом

90 один к другому. и

3 ° Устройство IIG II 1,, о т JI H ,ч а.ю.щ е е с я тем, что в него дополнительно введены вторая антенна, второй уголковый отража-. тель и оперативное .запоминающее устройство, причем вход второй антенны связан с выходом аттенюатора, вход оперативного запоминающего устройства соединен с выходом цифрового датчика положения нажимных устройств, а выход ,с первым входом сумматора.

1014610

Изобретение относится к устройствам для автоматизации прокатного производства, а именно к контролЬным и регулирующим устройствам прокатных станов, и может быть использовано в черной металлургии, в част- 5 ности в системах автоматического регулирования прокатных станов.

Известно устройство для измерения зазора между валками прокатного стана, основанное на интерференционном 10 методе, содержащее оптический генератор (лазер), четыре, оптические призмы, два зеркала-рефлектора, две линзы и два детектора, причем. первая оптическая призма установлена на пути прямого лазерного луча, вторая оптическая призма — на пути первого составляющего луча, отраженного от первого зеркала-рефлектора, которое закрепляется на торце верхнего валка стана, и проходяще го через первую линзу, первый фотодетектор установлен на пути луча, проходящего через вторую призму, третья оптическая призма установлена на пути второго составляющего

25 луча, отраженного от второго зеркала-рефлектора, которое закрепляется на торце нижнего валка стана, и проходящего через вторую линзу, второй фотодетектор установлен на 30 пути луча, проходящего через четвертую призму (1).

К недостаткам указанного устройeisa относятся зависимость показаний от условий среды (наличия па- 35 ра, дыма, окалины и т.д.), что снижает достоверенность измерения зазора между валками, а также сложность конструктивного сопряжения неподвижных зеркал-рефлекторов с 40 вращающимися валками стана.

Известио устройство для измерения перемещеиий, также основанное на интерференционном методе, со» держащее СВЧ-генератор, двойной волноводный тройник, антенну,,замыкающий контур, аттенюатор, фаэовращатель, детектор и усилитель, причем выход СВЧ-генератора связан с входом двойного тройника, первый выход двойного волноводного тройника связан с входом фаэовращателя, второй выход — с входом детектора,. третий выход - с входом антенны, выход фаэовращателя связан с входом атенюатора, выход которого связан с входом усилителя, выход которого является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Антенна направляется на объект, 60 перемещение которого необходимо измерить..Благодаря малой длине волны (порядка 10 мм) луч прибора может концентрироваться на площади около 1 см . При этом в простран- 65 стве между поверхностью отражающего объекта и центром двойного волноводного тройника возникает стоячая волна, причем картина распределения волн перемещается вместе с отражающей поверхностью объекта. Напряжение на выходе детектора (кристаллического диода) связано с мгновенным значением интенсивности стоячей волны в месте расположе» ния диода. При неподвижном отражающем объекте сигнал, приходящий на детектор, может быть приведен к нулю посредством балансировки моата.

Коэффициент отражения на стороне замыкающего контура можно уравнять

1 по величине с коэффициентом отраже- ния на,стороне объекта путем регули ровки аттенюатора и фазовращателя, Для регистрации малых перемещений объекта мост слегка разбалансируется; таким образом малые перемещения объекта в одном направлении увеличивают, а в противоположном— уменьшают разбаланс моста.

Если величина перемещений не превышает четверти длины волны СВЧ-генератора, то можно добиться, чтобы выходное напряжение усилителя было пропорционально мгновенному значению смещения объекта (2).

Недостатком известного устройства является неоднозначность показаний при больших изменениях расстояния между антенной и объектом.

Так, при больших колебаниях (с амплитудой колебаний более половины длины волны) устройство ведет себя как доплеровский измеритель скорости. Мгновенное значение частоты детектируемого сигнала прямо связано в этом случае со скоростью объекта: устройство подсчитывает число полуволн.

Если в процессе прокатки изменение межвалкового зазора составляет от нескольких миллиметров в первых. клетях чистовой группы до десятых долей миллиметра в последних клетях, то при перестройке на другой сортамент, начальной установке валков, перевалке изменение межвалкового зазора достигает нескольких десятков миллиметров ° Так как для достижения требуемой точности (0,005-0,01 мм) длина волны СВЧ-ге нератора устройства должна быть порядка 10 мм, рабочий диапазон устройства, в котором сохраняется достоверность показаний, ограничен четвертью длины волны (2,5 мм).

Таким образом, показания известного устройства при использовании его для измерения величины зазора между валками прокатного стана недостоверны.

Кроме того, для измерения величины зазора между валками антен1014610

I на известного устройства должна быть связана с шейкой одного рабочего валка и направлена на шейку другого рабочего валка, что конструктивно сложно.

Цель изобретения — повышение достоверности показаний.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения зазора между валками прокатного стана, содержащее СВЧ-генератор, двойной волноводный тройник, антенну, замыкающий контур, аттенюатор, фазовращатель, детектор и усилитель, причем выход СВЧ-генератора соединен с входом двойного волноводного тройника, первый выход двойного волноводного тройника соединен с входом фазовращателя, второй выход — с входом детектора, выход фазовращателя соединен с входом аттенюатора, выход которого связан с входом замыкающего контура, а выход детектора соединен с входом усилителя, дополнительно введены уголковый отражатель, второй фаэовращатель,. цифровой датчик положения нажимных устройств, аналогоцифровой преобразователь, сумматор, причем третий выход двойного волноводного тройника соединен с входом второго фазовращателя, выход которого соединен с входом антенны, выход цифрового датчика положения нажимных устройств соединен с первым входом сумматора, выход усилителя связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, .выход которого является выходом устройства.

Кроме того, для упрощения конструкции уголковый отражатель конструктивно выполнен в виде четырех отражателей, расположенных под углом 90 один к другому.

В устройство введены также вторая антенна, второй уголковый отражатель и оперативное запоминаю.,щее устройство, причем вход второй антенны связан с выходом аттентюатора, вход оперативного запоминающего устройства. связан с выходом датчика положения, а выход — с первым входом .сумматора.

На фиг.l изображена схема устройства для измерения зазора между валками прокатного стана, основанная на измерении величины деформации станины клети; на фиг.2 - то же основанная на измерении расстояния между центрами шеек, верхнегои нижнего рабочих валков.

Устройство для измерения зазора между валками прокатного стана (фиг.l) содержит СВЧ-генератор 1, двойной волноводный тройник 2, антенну 3, первый и второй фаэовращатели 4 и 5, аттенюатор 6, замыкающйй контур 7, детектор 8 усилитель 9, аналого-цифровой пре- образователь 10, цифровой датчик ll положения нажимных устройств, сум5 матор 12, уголковый отражатель 13.

Антенна 3 закрепляется в верхней части станины 14 прокатной клети, содержащей верхний и нижний рабочие валки 15 и 16, опорные валки 17 и

10 18. Уголковый отражатель 13 закреп ляется на шейке нижнего опорного валка по ее центральной оси. Датчик

11 положения кинематически связан с нажимным винтом 19.

15 Выход СВЧ-генератора 1 подключен к входу двойного волноводного тройника 2. Первый выход двойного волноводного тройника 2 подключен к входу первого фаэовращателя 4, второй выход — к входу детектора 8, третий выход — к входу второго фаэовращателя 5, выход которого подключен к входу антенны 3 ° Выход первого фазовращателя 4 подключен к входу аттенюатора 6, выход которого. подключен к входу замыкающего контура 7. Выход детектора 8 подключен к входу усилителя 9,выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 10.Ïåðâûé вход ,сумматора 12 подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя

10,.второй вход — к выходу датчика

11 положения нажимных устройств., Выход сумматора является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Антенна 3, установленная в верхней части станины 14 прокатной кле40 ти, направляется на, уголковый отражатель 13, который закрепляется на шейке нижнего рабочего валка 16.

В пространстве между антенной 3 уголковым отражателем 13 возникает

45 стоячая волна. С помощью фазовращателей 4 и 5 и аттенюатора 6 уст- ) ройство тарируется.Для этого рабочие валки 15 и 16 сводятся до соприкоснЬ вения (в забой) с помощью нажимного винта 19. При дальнейшем сближении рабочих валков станица 14 клети будет деформироваться, причем величина деформации равна величине перемещения нажимного винта. Перемещение нажимного винта фиксируется с помощью датчика 11 положения, с вьпсода аналого-цифрового преобразо-. дателя 10 на вход сумматора 12 поступает величина, пропорциональная деформации станины клети. С помощью фаэовращателей 4 и 5 аттенеатора 6 устройство настраивается таким образом, чтобы показания на выходе сумматора 12 при сведении валков в забой и дальнейшем перемещении нажимных винтов

1014610 вниз не менялись и были равны, нулю при установке в нуль датчика 11 положения.

В дальнейшем прИ работе Устройства, когда металл б клети отсутствует, показания на выходе суммато- 5 ра 12 будут равны показанию датчика 11 положения, т. е. будут соответствовать межвалковому 1 зазору ,незагруженной клети. При выходе металла в клеть последняя будет де- 10 формироваться, При этом изменится расстояние между антенной 3 и уголковым отражателем 13 и на величину деформации клети, и, соответственно, изменятся картина распределения 15 стоячих волн напряжения на выходе детектора 8, усилителя 9 и сигнал на выходе аналого-цифрового преобразователя 10. Сигнал на выходе сумматора 12 будет равен сумме сиг- 2О налов с выхода аналого-цифрового преобразователя 10 и датчика положе ния, т. е. сумме величины межвалкового зазора незагруженной клети и величины деформации клети, что 25 равно межвалковому зазору нввагружен ной клети. При изменении в процессе прокатки положения нажимных винтов или величины деформации клети соответствующим образом изменится сигнал с выхода сумматора 12.

Так как величина деформации клети в процессе прокатки обычно не превышает 2-3 мм,это не приводит к неоднозначности показаний на выходе детектора 8 и,соответственно, на выходе устройства.

С целью упрощения конструктивной связи уголкового отражателя 13 с шейкой рабочего валка 16 уголковый отражатель выполнен в виде четырех отражателей,. расположенных под углом 90 один к другому. При этом снимается задача неподвижной фиксации отражателя при вращении валка.

При вращении отражателей антенной 45 принимаются колебания, поочередно отражаемые от каждого из них.

УстройЧтво для измерения зазора между валками прокатного стана, изображенное на фиг.2, содержит 50 .СВЧ-генератор 1, двойной волноводный тройник 2, две антенны 3 и 20, два фазовращателя 4, и 5, аттенюатор 6, детектор 8, усилитель 9, аналого- цифровой преобразователь 10, датчик 55

ll положения нажимных устройств, сумматор 12, оперативное запоминающее устройство 21,два уголковых отражателя 13 и 22. Антенны 3 и 20 зак-: репляются в верхней части станины

14 прокатной клети, содержащей .верхний и нижний рабочие валки 15 и lб,опорные валки 17 и 3.8.уголковые отражатели 13 и 22 закрепляются соответственно на шейках раб чих валков 16. и 15 по их центральной оси. Датчик 11 положения кинематически связан с нажимным винтом 19.

Выход СВЧ-генератора 1 подключен к входу двойного волноводного тройника 2. Первый выход двойного волноводного тройника 2 подключен к входу первого фазовращателя 1, второй выход — к .входу детектора 8, третий выход — к входу второго фазовращателя 5, выход которого подключен к входу первой антенны 3.

Выход первого фаэовращателя 4 подключен к входу аттенюатора 6, выход которого подключен к входу второй антенны 20. Выход детектора 8 подключен к входу усилителя 9, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 10, выход которого подключен к первому входу сумматора 12. Выход датчика

11 положения связан с входом оперативного запоминающего устройства

21. выход которого связан с вторым входом сумматора 12. Выход суммато- . ра является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Антенны 3 и 20, установленные в верхней части станины 14 прокатной

KlleTH, направляются соответственно на уголовые отражатели 13 и 22, которые закреплены на шейках верхнего и нижнего рабочих валков 15 и 1(i.,В пространстве между антенной

3 и уголковым отражателем 22, антенной 20 и уголковым отражателем 13 возникают стоячие волны. С помощью фазовращателей 4, 5 и аттенюатора б устройство тарируется . для этого перед началом прокатки с помощью нажимного винта 19 устанавливается рабочий зазор ненагруженных валков.

Сигнал с выхода датчика 11 положения перезаписывается в оперативное запоминающее устройство 21.

Перемещая затем в ту или иную сторону нажимные винты, с помощью аттенюатора б и фазовращателей 4 и 5 добиваются, чтобы показания с выхода сумматора 12 увеличивались или уменьшались на соответствующую величину, затем вновь устанавливается величина рабочего зазора.

Таким образом, при отсутствии металла в клети показания на выходе сумматора 12 будут равны показанию датчика 11 положения, т.е. зазору незагруженной клети. При выходе металла в прокатную клеть последняя будет деформироваться и,соответственно,будет изменяться расстояние между валками. Причем расстояние между антенной 3 иуголковым отражателем 22 (шейкой верхнего рабочего валка) будут уменьшаться, а расстояние между антенной 20 и уголковым отражателем 13 (шейкой

1014610

При .перестройке прокатной клети на другой сортамент вновь осуществляется переэапоминание показаний

20 нижнего рабочего валка) будет увеличиваться. Соответствующим .образом изменится картина распределения стоячих волн, и напряже-. ние на выходе детектора 8 будет изменяться пропорционально изменению межвалкового зазора.

Сигнал на выходе сумматора 12 ,будет равен сумме сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 10 и оперативного запоминаю- 10 щего устройства 21; .т.е. сумме величины измеиения межвалкового зазора в процессе прокатки и величины межвалкового зазора незагруженной клети. При этом учитываются. 15 .все факторы изменения межвалкового зазора, такие как эксцентриситет и всплытие опорных валков, тепловое расширение станины и т.д. датчика .11 положения и тарировка устройства.

Предлагаемое устройство позволяет повысить достовереннобть измерения зазора между валками прокатного стана и, соответственно, повысить точность регулирования толщины полосы, что позволяет осуществить прокатку металла в минусовом поле допуска и на этой основе из того же исходного веса заготовок получить больше готовой продукции при отгрузке готового проката по теоритической массе.

Расчет ожидаемой зкономической эффективности произведен из условия дополнительного уменьшения продольной разнотолщинности на 0,05 мм иа

95 % длины прокатываемой поаосы при работе устройства в системе автоматического регулирования толщины по- . лосы применительно к стану 1700 го- рячей прокатки и составляет 300 тыс.руб, в год

Составитель В.Этинген

Редактор Л.Филь Техред С.мигунова Корректор Е.Рошко

Заказ 3077/7 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, 1 . Ужгород, ул. Проектная, 4