Устройство для измерения температуры прокатных валков

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, содержащее бесконтактный термочувствительный элемент, расположенньй в подпружиненной защитной втулке, выполненной из износостойкого материала , и кольцо, расположенное между втулкой и прокатным валком, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, кольцо выполнено из быстроизнашивающегося материала, причем материалы кольца и защитной втулки выбраны из условия д

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗС51) С 01 К 13 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3585452/18-10 (22) 27.04.83 (46) 23.06.84. Бюл. Ф 23 (72) Э.A. Гарбер, A.Ï. Ордин, В.Я. Тишков, Б.A. Алюшин, В.А. Орлов, К.Н. Савранский и F..Ï. Сергеев (71) Череповецкий филиал Северо-Западного заочного политехнического института и Череповецкий ордена Ленина металлургический завод им 50-летия СССР (53) 536.532(088.8) (56) 1. Третьяков А.В. и др. Совершенствование теплового процесса лис1 товой прокатки. M., "Металлургия

1973, с. 264-266.

2. Патент США Ni- 3690176, кл С 01 К 1/14, 1972 (прототип).

„„SU„„1099112 А (54)(57) 1. УСТРОйстВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, содержащее бесконтактный термочувст- вительный элемент, расположенный в подпружиненной защитной втулке, выполненной из износостойкого материала, и кольцо, расположенное между ,втулкой и прокатным валком, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, кольцо выполнено из быстроизнашивающегося материала, причем материалы кольца и защитной втулки выбраны из условия

А„ — (0,003-0,006), где A u A z — из1 нососточкость соответственно втулки и кольца, мм/ч.

2.Устройство по п.1, отличающееся лнено из графита.

1099112

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры вращающихся или цилиндрических тел, содержащее бесконтактный термочувствительный элемент, расположенный в подпружиненной защитной втулке, выполненной из износостойкого материала,и кольцо, расположенное между втулкой и прокатным валком (2 ).

В известном устройстве кольцо выполнено иэ высокотеплопроводного материала {бериллиевой меди) и нахо45

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в устройстве для бесконтактного измерения температуры поверхности вращающихся прокатных валков, находящихся под 5 слоем охлаждающей жидкости.

Известно устройство для измерения температуры прокатных валков, содержащее подпружиненную- защитную втулку, контактирующую с поверхностью прокатного валка, бесконтактный термочувствительный элемент, находящийся в воздушном зазоре, образованном измерительным элементом и поверхностью валка, и вторичный измерительный прибор (1 3.

Для защиты термочувствительного элемента от жидкости, обливающей валок, поверхность защитной втулки, ! контактирующей с валком, выполняется 20 с кривизной, соответствующей наружному радиусу валка.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, которая обусловлена тем, что при неравенстве радиусов кривизны защитной втулки и прокатного валка, в зазор между поверхностью валка и защитной втулкой проникает жидкость, попадающая на термочувствительный элемент.

В результате показания датчика искажаются и занижение измеряемой темо пературы достигает 10-20 С.

На прокатных станах производится периодическая замена валков, причем 35 наружные радиусы их неодинаковы.

Поэтому необходимо защитную втулку каждый раз притирать к замененному валку. В связи с тем, что защитная втулка выполнена из износостойкого 40 материала, на ее притирку к валку требуется длительное время, в течение которого показания датчика являются неточными. дится в тепловом контакте с поверхностью прокатного валка.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения вследствие того, что кольцо из высокотенлопроводного материала, контактируя с измеряемой поверхностью, является частью термовоспринимающего элемента. Следовательно, погрешности измерения, вызванные теплотой трения между кольцом и измеряемой поверхностью, в известном устройстве не исключаются.

Кроме того, кольцо выполнено иэ износостойкого материала, что делает невозможной притирку его в течение периода настройки прокатного стана.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры в условиях интенсивного охлаждения прокатного валка потоком жидкости.

Для достижения поставленной цели в устройстве для измерения температуры прокатных валков, содержащем бесконтактный термочувствительный элемент, расположенный в подпружи1 ненной защитной втулке, выполненнои из иэносостойкого материала, и кольцо, расположенное между втулкой и прокатным валком, кольцо выполнено из быстроизнашивающегося материала, причем материалы кольца и защитной

А1 втулки выбираются иэ условия

А> — (О, 003-0, 006), где А „и А — износостойкостьть соответственно втулки и кольца, мм/ч. Кольцо предпочтительно изготавливать из графита.

Необходимость выполнения кольца из быстроизнашивающегося материала с высоким значением абсолютного износа в единицу времени с отношением износостойкостей материалов защитной втулки и кольца в пределах 0,0030,006 объясняется следующим.Неплотность прилегания к поверхности бочки валка кольца, находящегося на торце защитной втулки, при обычной для современных прокатных цехов точности изготовления колец и обработки поверхности бочек по данным многочисленных измерений составляет в среднем 0,8- 1,0 мм. В результате в зазор между торцом защитной втулки и бочкой валка попадает охлаждающая жидкость, общий расход которой на 1

3 1099 валок составляет 200-300 м /ч. При давлении в трубопроводе до 10-15 атм, скорость струи жидкости достигает

20-35 м/с. Таким образом, термочувствительный элемент (спай термопары) реагирует не только на температуру валка (колеблющуюся в диапазоне 80150 С), но и на температуру охлаждающей жидкости (составляющую 3040 С). Экспериментально установлено, что занижение показаний такого термо-чувствительного элемента достигает

20-25 С.

Такая ошибка приводит к ошибке определения профиля валка, равной

О, 1-0,2 мм (из расчета 0,005-0,01 мм на 1О погрешности), что достигает и превышает допуск на толщину проката и вызывает отсортировку части металла. 20

Следовательно, неплотность прилегания торца защитной втулки к бочке валка, .равная 0,8-1,0 мм, должна быть устранена до начала установившегося процесса прокатки, т.е. притирка кольца к валку должна произойти за время, не превышающее времени настройки стана, составляющего 0,050,08 ч, чтобы сразу после окончания настройки датчик обеспечивал точное измерение температуры поверхности валка.

Следовательно, износостойкость кольца должна составлять

08-1 О мм

А = — — - — —, — — 10-20 мм/ч. 35

2 0,05-0,08 ч

Если износостойкость меньше

10 мм/ч, то притирка кольца за время настройки стана не закончится полностью и после начала прокатки термочувствительный элемент будет давать

40 .неточные показания в связи с попада" нием жидкости в неплотности между кольцом и измеряемой поверхностью.

Если износостойкость будет больше

20 мм/ч, то материал кольца будет .слишком мягким, непрочным, надежность эксплуатации датчика понизится ° В то время износ кольца должен происходить не постоянно, а до того мо50 мента, когда торец износостойкой sa" щитной втулки коснется поверхности валка.

В результате торцы кольца и втулки будут опираться о бочку валка од- Ы новременно, однако они будут выполнять разные функции. Кольцо будет создавать плотность контакта датчикд

112 4 с валком и, предотвращая попадание на термопару струй жидкости, обеспечивать необходимую точность измерения температуры. Втулка будет защищать кольцо от повреждений и препятствовать его дальнейшему износу, обеспечивая сохранение в заданном диапазоне (0,5-1,5 мм) расстояние между спаем термопары и поверхностью валка. Для этого износ поверхности защитной втулки за время работы между перевалками (обычно 8 ч) не должен превышать 0,45-0,5 мм.

Следовательно, износостойкость материала защитной втулки должна составлять

О 45-0 5 мм

А — - — — - — — 0 06 мм/ч.

8 ч

При меньшей величине иэносостойкости имеется опасность приближения спая термопары к поверхности бочки валка и ее выхода иэ строя. Большая величина износостойкости потребовала бы применения для защитной втулки более дорогого материала, чем текстолит или капролит, что неоправданно экономически.

Испытания показали, что текстолит вполне обеспечивает износостойкость в пределах 0,06 мм/ч.

Следовательно, соотношение износостойкостей защитной втулки и кольца должно находиться в диапазоне

A О 06 мм/ч

0,003-0,006 °

А 10-20 мм/ч

Если это отношение меньше 0,003 снижается надежность датчика, т.е. спай термопары может за время работы беэ замены датчика слишком приблизиться к поверхности валка и выйти из строя.

Если же это отношение больше

0,006, то притирка кольца не закончится полностью эа время настройки стана и при установившемся процессе прокатки измерения температуры валка будут производиться с погрешностью, вызывающей отсортировку части проката по толщине.

Данные многократных измерений температуры валков показали, что при плотной притирке корпуса (втулки) датчика к валку (с точностью 0 01 мм) жидкость попадает к термочувствительному элементу только в виде насыщенного пара, что обеспечивает точность измерений температуры валка не ниже 2-3 С (или — в пересчет на проо

1099112 филь: 0,01-0,02 мм, что полностью укладывается в допуск на толщину проката).

На фиг. 1 и фиг. 2 показано устройство в двух проекциях. 5

Устройство содержит защитную втулку 1, кольцо 2, примыкающее к поверхности прокатного валка 3, пружину 4, термочувствительный элемент 5, компенсационные провода б, направляющий шток 7, упругий элемент 8, ролики 9, соединенные с помощью резьбы со стаканом 10, пружину 11, корпус 12 и штифт 13.

Торцовая часть защитной втулки 1, 15 выполненной из износостойкого материала, например текстолита, жестко соединена с помощью резьбы с кольцом

2, которое выполнено из быстроизнашивающегося материала, например из 20 графита или из смеси графита и парафина. Пружина 4 через защитную втулку 1 прижимает кольцо 2 к поверхности прокатного валка 3.

Устройство работает следующим об- 25 разом.

Устройство крепится между подушками валка, при этом корпус его 12 неподвижен относительно поверхности валка 3. Штифты 13 освобождаются и кольцо 2 с защитной втулкой 1 прижимается к поверхности валка 3 пру- жиной 4. Термочувствительный элемент

5 также прижимается к валку упругим элементом 8. Ролики 9 под действием пружины 11 соприкасаются с поверхностью валка 3. При вращении валка кольцо 2, контактирующее с поверхностью валка 3, начинает испаряться.

Между поверхностями кольца и валка через 2-5 мин образуется плотный контакт, предотвращающий попадание жидкости на термочувствительный элемент 5. По мере истирания кольца 2 усилие от роликов 9, которые катятся по поверхности валка, передается стакану 10. Стакан 10 воздействует на шток 7, который оттягивает термочувствительный элемент 5 от поверхности валка.

Таким образом, расстояние между термочувствительным элементом 5 и поверхностью валка 3 сохраняется постоянным, что обеспечивает сохранение точности измерения. В нерабочем положении защитная втулка . отводится от валка и фиксируется при помощи штифтов.13. При установке устройства на другой валок кольцо 2 выдвигается на 1-2 мм путем поворота

его по резьбе.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения температуры в сравнении с известным устройством, так как при. использовании его для измерения температуры прокатных валков погрешность измерения уменьшается с 20-25 до 2-3 С.

1099112

Составитель В. Копаев

Редактор С. Патрушева Техред Л,Мартяшова Корректор О. Тигор

Заказ 4342/29 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4