Устройство для контроля положения трубы на водоохлаждаемом стержне обкатного трубопрокатного стана

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<, 935146

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.07.80 (21) 2958975/22-02 с присоединением заявки № х — ю (23) Приоритет— (51) М. К, В 21 В 37/00

Гееудерственнмй кемитет

СССР

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 25.06.82 (53) УДК 621.77. . 23. 002. 56 (088.8 ) по делам езобретений и аткрмтий (72) Авторы изобретения

М. А. Костенко, В. В. Волков, Л. Н. Тетиор.

Опытное производственно-техническое

«Уралчерметавтоматика» "=- " "--- л (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ТРУБЫ

НА ВОДООХЛАЖДАЕМОМ СТЕРЖНЕ ОБКАТНОГО

ТРУБОПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к средствам автоматизации в черной металлургии и предназначено для использования в системах автоматического управления механизмами, обеспечивающими извлечение прокатанной трубы с водоохлаждаемого стержня на выходе обкатных трубопрокатных станов.

На трубопрокатном обкатном стане прокатка трубы ведется на оправке, удерживаемой в зоне деформации длинным водоохлаждаемым стержнем, задний конец которого упирается в закрытую упорную головку. Система механизмов (центрователи и тянущие ролики, перемещаемые пневмоприводами) обеспечивает центрование стержня относительно оси прокатки в процессе прокатки трубы и извлечение трубы со стержня после окончания прокатки и открытия упор ной ."оловки.

Для обеспечения автоматического управления механизмами выходной стороны стана необходимы датчики, обеспечивающие контроль перемещения трубы относительно стержня в заданных координатах.

Известно устройство для индикации металла, предназначенное для контроля перемещения проката в плоскости, перпендикулярной оси прокатки. Указанное устройство состоит из коллектора, охватывающего трубу, из которого вытекают четыре струи воды, в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Устройство позволяет фиксировать поперечные перемещения проката, проходящего внутри коллектора (.1) .

Однако это устройство не может обеспечить контроль продольного перемещения

1о трубы на стержне, так как при нахождении трубы или стержня в центре устройства сигнал не выдается.

Наиболее близким к изобретению является датчик для контроля положения трубы

15 относительно водоохлаждаемого стержня на выходной стороне трубопрокатного стана — прошивного или обкатного. Известный датчик предназначен для индикации горячих труб и представляет собой фотодатчик, который наведен на стержень в заданных координатах. При появлении в этих координатах горячей трубы соответствующий фотодатчик срабатывает (2).

Однако известный a,àò÷èê непосредственно на выходе стана установок для интенсив935146 ного охлаждения труб (созданных с целью улучшения их качества) не может быть применен, так как после охлаждения трубы датчиками не воспринимаются, контроль их осевого перемещения становится проблемным вопросбм. Трудность заключается в том, что необходимо фиксировать положение холодной трубы на холодном стержне в условиях поперечных (по кольцевой траектории) колебаний стержня с выходящей из стана трубой в процессе ее прокатки, причем раз- 1о мах колебаний составляет (2 — 3) Дт, где

Дr — диаметр трубы.

При этом, в зависимости or сортамента прокатываемых труб, диаметры стержней и труб неодинаковы: максимальный диаметр

15 стержня Дс,,„,больше, чем минимальный диаметр трубы IrÄ«gсцд„с ) Дтмин ).

Целью изобретения является обеспечение возможности контроля положения охлажденной трубы в широком диапазоне величин диаметров стержней и труб в условиях их поперечных колебаний в процессе осевого перемещения трубы относительно стержня.

Эта цель достигается тем, что устройство содержит чувствительный элемент и преобразователь электрического сигнала, а в стенке водоохлаждаемого стержня выполнены отверстия, обеспечивающие при отсутствяи трубы образование струй, соединяющих электрически стержень с чувствительным элементом, при этом чувствительный элемент, установленный против отверстий стержня на расстоянии, превышающем максимальные поперечные перемещения стержня с трубой, выполнен в виде изолированной металлической пластины; например, кольцевой формы, соединенной со входом преоб- з5 разователя.

На фиг. 1 схематически изображено устройство;. на фиг. 2 — схема преобразователя в качестве примера реализации.

Относительно водоохлаждаемого стерж- 4в ня 1 (фиг. 1) в осевом направлении (по стрелке а) перемещается труба 2. В стенке стержня 1 в зоне, соответствующей координате контроля перемещения трубы, определяемой требованиями технологии, выполнены отверстия 3, вокруг стержня в той же зоне на изоляторе 4 установлена металлическая пластина, например, кольцевой формы. Для охлаждения стержня внутрь его под давлением подается вода, которая, вы-. текая из отверстия 3, замыкает на «землю» изолированную пластину 5, образуя струю 6.

Пластина 5 соединяется электрически со входом преобразователя 7, который преобразует сопротивление между пластиной 5 и «землей» в стандартный выходной сигнал ()вщ, 55

Металлическую пластину 5 целесообразно выполнить в виде незамкнутого кольца с разрывом снизу для предотвращения замыкания датчика водой, стекающей с оборудования и наружной поверхности стержня вниз, а также для возможности извлечения датчика из потока, не убирая стержень из проводок стана.

Внутренний диаметр пластины 5 вы-. бирается таким образом, чтобы он превы-. шал максимально возможные поперечные перемещения стержня 1 и трубы 2 в процессе ее прокатки на обкатном стане.

С. целью обеспечения надежности работы устройства количество отверстий на стержне целесообразно выбирать равным двум и более.

Преобразователь 7 питается переменным напряжением Ц1 (фиг. 2), подаваемым на первичную обмотку трансформатора 8, имеющего две вторичных обмотки. Напряжение с одной из них выпрямляется диодом

9 и фильтруется конденсатором !О, образуя источник U1, подключенный с одной стороны к пластине 5, с другой через резистор 11, защитную цепь из двух включенных параллельно-встречно диодов !.2 и 13— к «земле» (на фиг. 2 показано условно подключение к заземленному стержню 1). Напряжение с другой вторичной обмотки выпрямляется диодом 14, фильтруется конденсатором 15 и стабилизируется параметрическим стабилизатором, состоящим из резистора 16 и стабилитрона 17, с которого снимается напряжение U2, питающее остальные узлы преобразователя.

Параллельно защитной цепочке (диоды 12 и 13) подключены резистор 18 и часть резистора 19, образующего вместе с резистором 20 делитель напряжения, выход которого подключен к инверсному входу операционного усилителя 21, работающего в режиме компаратора. Выход усилителя 21 через ограничительный резистор 22 и стабилитрон 23 соединен с резистором 24 и базой выходного транзистора 25, коллектор которого через резистор 26 соединен с положительным полюсом источника Vz

Выходной сигнал О щдатчика снимается с коллекторно-эмиттерного перехода транзистора 25.

Прямой вход операционного усилителя

21 подключен к точке соединения резисторов 11 и 18.

В качестве операционного усилителя 21 используется серийно выпускаемый промышленностью операционный усилитель типа

К284 УД I.

Устройство работает следующим образом.

В процессе прокатки трубы 2 из закрытой упорной прокатки трубы 2 из закрытой упорной головки в водоохлаждаемый стержень 1, который упирается при прокатке в закрытую упорную головку (на фиг. 1 не показана), подающую в его внутреннюю полость охлаждающую воду, в осе935146

/и, — " 1 >/ и / (3) ) и, — а- / < / u >/

5 вом направлении перемещается труба. В исходном состоянии, когда труба 2 отсутствует, струи воды 6 через отверстия 3 в стержне 1 контактируютс изолированной пластиной 5 и тем самым электрически подключают ее к «земле» (так как оборудование и в том числе стержень 1 заземлено) .

При этом вход преобразователя 7 через струю 6 подключается к «земле», и выходной сигнал U на выходе преобразователя отсутствует.

Напряжение Ивхна входе операционного усилителя 21 (т. е. на прямом входе относительно инверсного входа) определяется следующим выражением

Râ „".+ — "„+я,— где Uy — напряжение уставки, снимаемое с сопротивления R,< части резистора 19, за счет тока, протекающего через делитель напряжения на резисторах 19 и 20;

R ц, R щ, R c — сопротивление соответ.ственно резисторов 11, 18 и струи 6.

Величины сопротивлений резисторов 11, 18 И 19 выбираются много меньше минимального значения сопротивления R струи 6, поэтому формулу (1) можно записать в упрощенном виде

Рр в 1- р 1- (2)

Когда труба 2 отсутствует, сопротивление струи 6 равно R, напряжение уставки

11 выбирается таким образом, чтобы выполнялось условие, В этом случае напряжение u „> О, с выхода усилителя 21 снимается положительное напряжение, близкое по величине к напряжению источника U t, в результате чего стабилитрон 23 пробивается, и через резистор 22 в базоэмиттерный переход транзистора 25 протекает ток, насыщая последний. На выходе устройства нулевое напряжение, т. е. сигнал Цщ,„отсутствует (относительно точки Uz ).

Когда труба 2 в процессе перемещения по стрелке а относительно стержня 1 перекрывает отверстия 3 и прерывает струю 6, пластина 5 электрически становится изолированной относительно «земли». Сопротивление струи 6 Я становится весьма большим (определяется сопротивлением изолятора 4, в пределе стремящемся к бесконечности), в результатет чего

Напряжение на входе операционного усилителя 21 становится отрицательным, на выходе усилителя 21 напряжение уменьшается почти до нуля, стабилитрон 23 запирается, падение напряжения на резисторе 24 и базоэмиттерном переходе. транзистора 25 становится равным нулю. Транзистор 25 закрывается, и на выходе преобразователя 7 (выход устройства) появляется единичный сигнал UÂÂõ определяемый напряжением источника U и резистором 26, свидетельствующий о наличии трубы на стержне в рабочей зоне. Следовательно, состояние сигнала 1)вых однозначно зависит от наличия (U b

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет контролировать положение ох20 лажден ной трубы (температура трубы в данном случае не имеет никакого значения и она не сказывается на работоспособности датчика) на водоохлаждаемом стержне. Тем самым обеспечивается возможность автоматизации выходной стороны обкатного трубопрокатного стана при выдаче из него термообработанньчх охлажденных труб.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения в раскатных станах трубопрокатного агрегата 250 составляет 25 тыс. руб.

Зо

Формула. изобретения

Устройство.для контроля положения трубы на водоохлаждаемом стержне обкатного трубопрокатного стана, содержащее чувст.вительный элемент и преобразователь элек35 трического сигнала, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности контроля положения охлажденной трубы в широком диапазоне величин диаметров стержней и труб в условиях их поперечных колебаний

40 в процессе осевого перемещения трубы относительно стержня, в стенке водоохлаждаемого стержня выполнены отверстия, при этом чувствительный элемент, установленный против отверстий стержня на расстоя45 нии, превышающем максимальные поперечные перемещения стержня с трубой, выполнен в виде изолированной металлической пластины, например, кольцевой формы, соединенной со входом преобразователя.

Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Мв 561581, кл. В 21 В 37/00, 1975.

2. Озоль В. Л. Марцинчик Ф. Б. Механизация и автоматизация трубных цехов.

«Металлургия», 1964, с. 132 — 139.

935146 я-д

Составитель В. Этинген

Редактор О. Персиянцева Техред А. Бойкас Корректор Л. Бокшан

Заказ 4034/12 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4