Устройство для определения положения сварного шва

 

Изобретение относится к металлургии и может использоваться в автоматизированных системах управления листопрокатного производства. Цель изобретения - повышение достоверности определения положения сварного шва за счет улучшения помехоустойчивости. В схеме устройства используется датчик броневого типа с намагничивающей катушкой и двумя измерительными, размещенными на торцах наружного магнитопровода по диаметру. Выходы каждой катушки через усилитель и детектор подключены соответственно на прямой и инвертирующий входы сумматора. Выход сумматора через детектор подключен на вход умножительного блока. К другому входу последнего подается сигнал с датчика тока, включенного в цепь намагничивающей катушки. Устройство позволяет автоматически изменять режим настройки стана при прохождении сварного шва по клетям. 4 ил.

соки СОВетских соцИАЛИстичесних

РЕОЪБЛИН (19) (111 i

А1 (gI)g В 21 С 51/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ. СССР (21) 4434308/31-27 (22) 02.06.88 (46) 07.09.90. Вюл. 1(33 (71) Липецкий политехнический институт (72) А.Г.Журавский, В.Ф.Кузнецова и С.П.Слаута (53) 621.98 (088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР, Ф 250087, кл. В,21 С 51/00, 1966.

Железнов Ю.Д., Черный В.А. и др.

Совершенствование производства холоднокатаной листовой стали. — М.: Металлургия, 1982, с.54-58.

Авторское свидетельство СССР

В 865472, кл. В 21 С 51/00, 1979 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛО ЖЕНИЯ СВАРНОГО IIIBA (57) Изобретение относится к металлургии и .может использоваться в авто-.

Изобретение относчтся к металлур+ гии, а именно к листопрокатному. производству, и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами для контроля полосового и лен-. точного проката.

Цель изобретения — повышение дос.товерности в определении положения .сварного шва за счет улучшения помехоустойчивости.

На фиг.1 изображен датчик предло.женного устройства, разрез; на фиг.2 и. 3 — диаграммы выходного сигнала. устройства прииопределении наклад2 . матизированных системах управления

I листопрокатного производства. Цель изобретения — повышение достоверности определения положения сварного шва за счет улучшения помехоустойчивости. В схеме устройства используется датчик броневого типа с намагничивающей катушкой и двумя измерительными, размещенными на торцах наруж.— ного магнитопровода по диаметру. Выходы каждой катушки через усилитель и детектор подключены соответственно на прямой и инвертирующий входы сумматора. Выход сумматора через детектор подключен на вход умножительного блока. К другому входу последнего подается сигнал с датчика тока, вклю- 3 ченного в цепь намагничивающей катушки. Устройство позволяет автома- %1 4 тически изменять режим настройки стана при прохождении сварного шва по

° клетям. 4 ил. г

° ф Ф . ного и сварного шва соответственно; 3 4 на фиг.4 — блок-схема устройства.

Устройство содержит броневой ци-. линдрический магнитопровод 1, на цент ральном стержне которого установлена намагничивающая катушка 2. Под внешним полюсом магнитопровода размещены .. защищенные немагнитной крышкой 3 две измерительные катушки 4 и 5, установленные на диаметральной оси и включенные между собой последователь- ,. но-встречно. Внутренняя полость маг- . нитопровода 1 залита эпоксидным ком- паундом с кварцевым наполнителем.

: 1590153

Устройство работает следующим образом.

В металле возбуждается круговой радиально направленный магнитный поток Ф. Согласно закону магнитостатики:, . ф (2,+Е, +Е ) *Т. +, (1)

10 где Е1, Ер, Z „, — соответсты нно ком- . плексные магнитные сопротивления маrI нитопровода, воз.душного зазора У 15 между датчиком и контролируемым ма териалом;

I - намагничивающая сиЯ ла катушки 2. 20

Всли длина магнитной силовой ли:— нии в листе 1, а S — поперечное сечение листа, через которое проходит магнитный поток, то величина магнитного сопротивления контролируемого 25 .материала зависит от толщины металла

yh. р. Я

1 (2) р Ь Ь

В где р н

Ь вЂ” толщина металла;

Ь ширина сечения металла, через которое проходит по- 35 ток.

Как видно иэ формулы (2), при неизменных значениях 1, Ъ, р магнитное сопротивление Е зависит от толщины металла h..Òîãäà магнитный по- 40 ток Ф, пронизывающий измерительные катушки, при неизменных Z и Е зависит только от толщины металла.

Величина ЭДС наводимая магнитным потоком в измерительных катушках, так- 45 же зависит только от толщины металла при прочих равных параметрах.

На фиг.2 привеДена временная диаграмма выходного сигнала датчика при прохождении под его полюсами наклад- 50 ного сварного шва.

Измерительные катушки 4 и 5 условна обозначены у и 6 . При отсутствии сварного шва толщина металла под катушками а и 6 одинакова, сле- 55 довательно, потоки, пересекающие катушки a n 6, также одинаковы и в, силу встречного включения катушек суммарный сигнал Фц-V при отсутствии шва равен нулю.

При подходе шва к измерительной катушке et из-за увеличения толщины металла уменьшается сопротивление металла магнитному потоку, в результате чего последний возрастает.

Увеличение потока, проходящего через катушку q, приводит к резкому увеличению сигнала, снимаемого с этой катушки. При этом сигнал, снимаемый с катушки 6 остается прежним, соответствующим исходной толщине листа.

Разность сигналов 7 -Ф < резко возраса тает, что указывает на прохождение шва под катушками.

Из диаграммы видно, что после прохождения шва на выходе датчика формируются два разнополярных сигнала Va-Ч6. С целью получения единственного сигнала, фиксирующего прохождение шва, сигналы с катушек щ и подаются по двум параллельным каналам ( (фиг.4) на усилители У1, У2, детекторы Д1, Д2, после чего на сумматоре происходит вычитание этих сигналов.

Разность сигналов V -V подается на м 6 детектор ДЭ, который пропускает сигнал только одной полярности (фиг.4) .

Таким образом, на выходе ДЭ формируется единственный сигнал, фиксирукиций прохожпение сварного шва (кривая V з) .

Чувствительность датчика к изменению толщины металла и при накладном, и при стыковом шве достаточно высока (диаграммы выходного сигнала для стыкового шва приведены на фиг.3).

Существенную погрешность в показания датчика может вносить изменение зазора в момент прохождения шва под одной из измерительных катушек датчика. Как видно иэ уравнения (1), при прочих равных условиях Ф зависит от ZgÄ

При увеличении исходного зазора поток, проходящий через катушку 2, может уменьшиться до такого значения, которое соответствует выходному сигналу датчика в случае, когда шов отсутствует. Однако эта погрешность исключается тем, что в устройстве предусмотрен узел отстройки от зазора, включающий в себя датчик тока, в котором используется ток намагничивающей катушки индуктивного датчика. Поскольку перемагничивание материала осуществляется радиально шва по клетям. Кроме этого, устройство

5 159015 направленным круговым магнитчым полем, то суммарное значение магнитной проницаемости, измеренное по различным направлениям в плоскости листа, 5 остается неизменным при любом качестве стали.

Следовательно, изменение тока в намагничивающей катушке 2 является только мерой воздушного зазора. При увеличении зазора уменьшается индуктивное сопротивление намагничивающей катушки, что приводит соответственно к возрастанию тока,и наоборот. В Побразных индуктивных преобразователях индуктивный измеритель зазора (та же намагничивающая катушка) несет информацию не только о величине зазора, но и о магнитных свойствах металла, поскольку магнитная цепь индуктивного 20 преобразователя включает в себя участок контролируемого металла. Поэтому при контроле электрических сталей сигнал П-образных индуктивных измерителей зазора при не измененном воэдуш- 25 ном зазоре существенно отличается в зависимости от свойства металла. Последнее приводит к ложным показаниям датчика.. Поэтому предлагаемая форма магнитопровода датчика позволяет без 3р применения специальных измерителей зазора решить вопрос отстройки .от зазора.

Узел отстройки от зазора (фиг.4) включает в себя датчик тока ДТ и множительное устройство, на один вход которого поступает сигнал с измерительных катуыек 4 и 5 датчика, на другой — сигнал с датчика тока, заВисящий от зазора между полюсами 4р датчика и полосой.

Узел работает следующим образом.

Если зазор изменяется в те моменты времени, когда шов под полюсами датчика отсутствует, то сигнал датчи- 45

Ч4 выхода умножителя Ч =Ч (Ч -Y<) также равен нулю.

Если зазор увеличился в момент прохождения шва, то сигнал существенно снижается (до уровня помехи), однако сигнал датчика тока существенно возрастает. При этом произведение сигналов V (Ч„-Ч < ) также возрастает до уровня сигнала, соответствующего наличию шва при правильно выбранном коэффициенте передачи по току для

3 канала датчика тока и измерительных катушек.

Сигнал с устройства поступает" в

УВИ прокатного стана, что позволяет автоматически изменять режим настройки стана при прохождении сварного может быть использовано в автомати" зированной системе управления -техно-. логическим процессом обеэуглероживающего отяига, который предусматривает, изменение технологических параметров (скорости транспортировки полосы, температуры в зонах камеры нагрева и т.д.) при поступлении на обработку новой плавки, имеющей другие паспортные данные. При этом сигнал, поступающий с устройства в УВИ в момент прохождения межплавочного шва, определяет изменение режима обработки металла.

Формула изобретения

Устройство для определения положения сварного шва, содержащее бесконтактный индуктивный датчик в виде магнитопровода с намагничивающей и измерительными катушками, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности в определе.нии положения шва за счет улучшения

Г помехоустойчивости, в него введены два усилителя, три детектора, сумматор, множительный блок и датчик тока намагш чивающей катушки, а бесконтактный индуктивный датчик выполнен в виде броневого магнитопровода открытого типа, на внутреннем стержне которого находится намагничивающая катушка, а измерительные катушки размещены на диаметрально противоположных сторонах торца наружной части магнитопровода, при этом выход датчика тойа намагничиваюцей катушки подключен к первому входу множительного блока, второй вход которого через первый детектор соединен с выходом сумматора, к неинвертирующему входу которого через первый усилитель и второй детектор подключен выход первой измерительной. катушки, а к инвертирующему входу сумматора через второй усилитель и третий детектор подключен .выход второй измерительной катушки.

1590 )53

Наклао"ной шо8

1590153

Стыковкой axon

Фиа.5

Составитель В.Ткаченко

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Редактор И. 11макова

Заказ 2596

Тираж 485

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбИнат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101