Министерство образования Российской Федерации
Магнитогорский государственный технический университет
им. Г.И. Носова
Кафедра обработки металлов давлением
Курсовая работа
по дисциплине «Методы и средства измерений,
испытаний и контроля»
на тему «Толщина холоднокатаных полос и методы ее измерения»
Выполнил студент
заочного факультета
группа 5 курс,
шифр:
Проверил преподаватель:
Магнитогорск
2005
Содержание
Введение 3
1 Классификация методов измерений толщины холоднокатаных полос
и обоснование выбора наиболее подходящего из них 4
2 Физические основы выбранного метода измерения 9
3 Устройство, работа и характеристика измерителя (датчика) 11
3.1 Назначение и технические данные толщиномера ТРХ-7195 11
3.2 Блок-схема рентгеновского толщиномера ТРХ-7195 14
3.3Устройство и работа толщиномера ТРХ-7195 15
Заключение 17
Введение
Одной из величин, подлежащих обязательному измерению при автоматизации прокатного производства, являются показатели геометрии проката.
Измерение геометрических размеров проката производят для контроля размеров и учета количества проката для выявления нарушений технологического режима (с целью ручной или автоматической настройки прокатных станов), перед сдачей готовой продукции на склад, для использования автоматизированных систем отделки проката.
Создание высокопроизводительных прокатных станов со скоростью прокатки 25-30 м/сек и выше, а также повышение требований к качеству продукции обусловили создание автоматических непрерывно действующих приборов для бесконтактного измерения геометрических размеров металла по всей длине в процессе прокатки. К точности и надежности таких приборов предъявляются жесткие требования, выполнение которых существенно осложняется характерными для прокатного производства тяжелыми условиями эксплуатации приборов: непрерывный режим работы, возможность значительных перегрузок, воздействие вибраций и ударов, влияние сильных электрических и магнитных полей, резкие изменения температуры окружающей среды, присутствие в окружающей среде воды, масла и их паров, а также пыли и окалины.
1 Классификация методов измерения толщины холоднокатаных полос и обоснование выбора наиболее подходящего из них
Толщина полосы и листов является одним из важнейших показателей, по которому можно судить о результатах работы цеха и о качестве выпускаемойпродукции.
В цехах холодной прокатки контроль толщины проводится на трех основных этапах, что и определяет выделение трех основных областей применения измерителей толщины полосы:
1 На агрегатах в начале технологического потока (до прокатного стана). Основным назначением измерителей толщины в этом случае является контроль качества подката, что в случае необходимости дает возможность вырезать утолщенные концы полосы, а при выдаче готовой продукции без обработки ее на прокатном стане (например, горячекатаной травленой полосы) позволяет судить о толщине полосы, отгружаемой заказчику. Снабжение рулона полосы профилеграммой может дать возможность программирования его дальнейшей обработки.
2 На прокатном стане. С помощью измерителя толщины полосы осуществляется измерение и регулирование толщины с целью получения продукции заданного размера.
3 На агрегатах и станах в конце технологического потока. В этом случае основная функция прибора – определить соответствие готовой продукции заданным размерам по толщине и, в случае необходимости, дать команде на отбраковку некондиционных листов или участков полосы
В условиях конкретного технологического процесса наиболее целесообразным является применение измерителя толщины, в основе которого лежит определенный наиболее эффективный в данном случае метод. Выбор такого метода - это один из важнейших этапов, необходимый для обеспечения точности, достоверности и осуществимости измерения данного параметра в существующих условиях.
Толщину проката в прокатном производстве измеряют двумя методами: прямым и косвенным.
При прямом методеизмерения толщина изделия (или отклонение толщины от заданной) с помощью датчиков непосредственно преобразуется в электрическую величину, по которой и судят о толщине проката.
При косвенном методеизмерения о толщине проката судят по тем параметрам процесса прокатки, которые связаны функциональной зависимостью с толщиной прокатываемого металла. Наиболее просто толщину прокатываемых листов таким методом можно определить по давлению металла на валки.
Приборы, основанные на прямом методе измерения, можно разделить на контактные и бесконтактные:
В приборах контактного типа измерения производят при соприкосновении измерительных элементов (или преобразователей) с поверхностью проката. При этом объект контроля может перемещаться или быть неподвижным относительно измерительных элементов.
Приборы контактного типа имеют следующие недостатки:
1) не обеспечивают достаточной точности при большой скорости прокатки (>10 м/сек);
2) толщина измеряется только в одном месте (обычно с края листа);
3) при длительной работе наблюдается большой износ ролика, в связи с чем требуются частые поверки;
4) не исключена возможность порчи поверхности проката;
5) не учитывается тепловая деформация роликов.
В последнее время для измерения толщины прокатываемых изделий широкое применение нашли бесконтактные приборы, в которых измерение производится без соприкосновения измерительных элементов с поверхностью изделия, кроме того, они не имеют перечисленных выше недостатков, которыми обладают приборы, использующие контактные измерения.
Бесконтактные толщиномеры по принципу действия можно разделить на следующие группы:
1 приборы, основанные на измерении степени поглощения электромагнитного излучения или потока b-частиц;
2 электромагнитные;
3 пневматические;
4 ультразвуковые.
Рассмотрим принцип действия данных групп бесконтактных толщиномеров.
1 В приборах, основанных на измерении степени поглощения электромагнитного излучения, используется два вида электромагнитного излучения: рентгеновские и g-лучи.
Рентгеновские лучи возникают в результате торможения электронов, g-лучи являются результатом ядерных превращений, но и те и другие возникают при переходе ядра из возбужденного энергетического состояния в более низкое энергетическое состояние.
Длина волны рентгеновских лучей находится в диапазоне 0,01-5 °А, g-лучей – в диапазоне 0,005-0,01°А. Этот диапазон считают условным, так как современная техника сверхвысоких напряжений позволяет получать рентгеновские лучи большей "жесткости".
Рентгеновские и g-лучи занимают наиболее коротковолновый участок шкалы электромагнитных волн. Они невидимы для глаза человека и обладают способностью проходить сквозь непрозрачные для видимого света предметы.
Рентгеновские и g-лучи, подобно световым, вызывают свечение (люминесценцию) некоторых веществ, в связи с чем при просвечивании рентгеновскими и g-лучами используют флуоресцирующие экраны; эти лучи могут вызвать ионизацию воздуха и газов, делая их электропроводными, что дает возможность их обнаружить и измерять их интенсивность.
При похождении рентгеновских и g-лучей через вещество их интенсивность постепенно уменьшается асимптотически приближаясь к нулю:
I=I0e-mh
гдеIи I0– начальная интенсивность излучения и интенсивность излучения после прохождения слоя поглощающей среды толщиной h см;
m - линейный коэффициент ослабления излучения в данной среде, который зависит от энергии излучения, атомного номера и плотности среды.
В качестве источников рентгеновского излучения применяются рентгеновские трубки и бетатроны, а в качестве источников g-излучения – в основном искусственные радиоактивные изотопы.
Действие приемников излучения основано на различных видах взаимодействия с веществом. В большинстве приемников излучения используется ионизация, создаваемая в них при прохождении заряженных частиц. Сюда относятся ионизационные камеры, газоразрядные счетчики и сцинтилляционные счетчики.
2Принцип действия электромагнитных измерителей толщинылистов и покрытий основан на прямом или косвенном измерении магнитного потока, изменяющегося с изменением толщины листа или покрытия. Для измерения толщины листов и покрытий применяют три основных электромагнитных метода.
Первый метод основан на измерении силы притяжения постоянного магнита или электромагнита к исследуемому объекту. Эта сила определяется при отрыве магнита от объекта. Данный метод получил название магнитного отрывного метода, а приборы, использующие его, называют отрывными толщиномерами. Этот метод применим только для измерения толщины ферромагнитных материалов, а также для измерения немагнитных (или слабо магнитных) покрытий на ферромагнитном основании. В непрерывном технологическом потоке этот метод практически не применяется, поскольку объект находится в контакте с магнитом.
Второй метод измерения толщины листов и покрытий основан на изменении сопротивления магнитной цепи, составленной из листа и сердечника электромагнита. Его используют при измерении толщины листов из ферромагнитных материалов.
Наибольшее распространение получил третий метод - метод вихревых токов (или метод электромагнитной индукции). Этот метод заключается в следующем: испытуемый объект помещают в магнитное поле катушки или в катушки, питаемые переменным током. Переменное магнитное поле индуктирует в испытуемом объекте вихревые токи, которые в свою очередь создают собственное магнитное поле, направленное против основного магнитного поля. В результате взаимодействия этих магнитных полей электрические параметры катушки изменяются. Величина вихревых токов и их магнитного поля при всех прочих равных условиях зависит от свойств испытуемого объекта. Поэтому с изменением этих свойств будут изменяться и электрические параметры катушки.