Введение к работе
Актуальность проблемы. В производстве холоднокатанных лент и полос, наряду с возраставшей потребность» увеличения объемов производства, постоянно растур требования к расширенно сортамента и повышению точности проката, непрерывно происходит совершенствование и создание новых реверсивных станов и станов непрерывной прокатки.
В настоящее время для обеспечения куад народного хозяйства в навей стране производят холоднокатаише ленты и полосн из различите иэ-таллов и сплавов а диапазоне толщин от 0,001 до 4,0 мм при максимальной толщине исходного листа 8,0 мм; при этой ширина прокатываемых лент и полос может составлять от 20 до 2300 мы при скорости их трап-
-.4--
спортирования на современных прокатных станах от 0,25 до 30,0 и/с.
Важным звеном, обеспечивающие получение высокого качества, точности проката и экономии металла в процессе производства, являются измерители толщины, работающие совместно с прокатники станами. Толщиномеры предназначены для непрерывного автоматического измерения толщины лент и полос из различных металлов и сплавов s процессе холодной прокатки и отделки, & также непрерывной выдачи сигналов о величине толщины или ее отклонения от заданных размеров в автоматизированную систец/ управления технологическими процессами прокатных станов.
Для контроля толщины листового проката в процессе производства б мировой практике используются следушцие методы контроля: контактний, оптический, радиоволновой, алектроыагкитный, ультразвуковой, радиационный. Каждый из них обладает определенными преиц/деетвами к недостатками и предназначен для контроля толщины в определенных интервалах, и условиях измерений.
Анализ различных методов контроля толщины холоднокатанного листа показал, что наиболее, универсальным и перспективный является рентгеновский. .
Наиболее широкое применение рентгеновские толщиномеры нашли на непрерывных станах холодной прокатки оа счет более высокого быстродействия и бодьшзго рабочего загори измерительного преобразователя для прохождения контрактуемой полосы. Решена многие задачи разработки, изготовления и эксплуатации рентгеновских толщиномеров, но для них не б полной объеме реьены вопросы'их метрологического обеспечения.
Введение непрерывного контроля толщины во всех стадиях технологического процесса производства металлического проката (черного и цветного) является одним из путей повышения качества готовой продук-
цик.- В связи с этим отечественная промышленность должна серийно выпускать э достаточном количестве толщиномеры листового проката не только на всю гамну толщин, но и универсальные с расширенным диапазоном контролируемых толщин.
В то жо время отечественное приборостроение не обеспечивает поставку толщиномеров на прокатные стака, отвечающие растущим требованиям АСУ ТП. На действующих станах используются толщиномеры, которые морально устарели и нэ обеспечивают требуемую точность, имеет низкую надежность, большое время на прозедение режимов перехода с одного диапазона контролируемых толщин на другой в силу наличия в их конструкции электромеханических следящих систем, что обусловлен^ нелиней-ностьо закона ослабления рентгеновского излучения.
Тяжелые эксплуатационные условия - круглосуточная работа, резкие колебания температуры, вибрация и толчки, высокий темп работы, "скачки" напряжения питаю-цей сети, сиена сортамента металла, наличие электромеханических следящих систем и ряд других факторов являются причиной снижения надежности применяемой аппаратуры.
В настоящее цреия рентгеновские толщиномеры применяется рря контроля стального проката в диапазоне толдин 0,1 - 16,0 и в не-:г?орых случаях до 2Ъ им. Применение одного толщиномера для всего диапазона гол-лин невозможно по двум причинам: различие требований к консг~;.'"-ции измерительного блока «толщиномера при контроле горячего я холодного проката; яеповмокность и нецелесообразность применять один исглт-тель для контроля с!ш>!й раэличащихс'! толщин. Поэтоцу все рентгегаз-скио толщиномер» разрабатывается для определенного типа стана.
Основные направления развития листопрокатного производства связаны с поЕьпсением скорости и уменызением допусков на толокну готопоЯ продукции, что требует оснащения прокатных стало з созремеюимя систолами контроля и автоматического регулирования толяпчга проката.
- б
Возможны следующие пути повышения быстродействия и точности измерения, среди которых: применение высокостабильных основных узлов рентгеновского толщиномера, отказ от использования сервоприводов следящих систем, и, наконец, устранение нелинейности выходного сиг-кала отклонения, связанного с реальным отклонением закона ослабления рентгеновского излучения от экспоненциального, присущего всем типам рентгеновских толщиномеров.
В наших условиях, в склу причт, о которых говорилось выше, наиболее привлекательным был бы такой аналоговый способ линеаризации передаточной функции сцинтилляционного блока детектирования рентгеновского толщиномера, который позволил бы повысить точность измерения, существенно расширить диапазон контролируемых толіцин и сократить потери времени на перенастройку (нормализации).
Цель работы. Цельв работы является исследование и разработка аналогового способа линеаризации передаточной функции сцинтилляцион-ного блока детектирования и создание рентгеновского измерителя толщины проката на его основе, обладающего расширенными диапазонами контролируемых толщин, сокращенным количеством операций перенастройки (нормализации) и без использования электромеханических следящих систем.
Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений радиационной дефектоскопии, мето-да преобразования фурье, номинала Бесселя и законов электротехники.
В основу экспериментальных исследований положены натурнгв измерения с помощью серийно выпускаемых современных измерительных приборов, а также узлов и устройств для проведения данных экспериментальных работ. Приближение функции рентгеновского толщиномера было рассчитано с помощью двух программ на IBM FC .
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что ка основании исследований формирования отклика первичного сцинтилля-ционного преобразователя:
предложена физическая модель аналогового способа-линеаризации передаточной (функции сцинтилляционного блока детектирования;
дано математическое описание аналогового способа линеаризации передаточной функции сцинтилляционного блока детектирования;
разработан аналоговый способ линеаризации передаточной фикции сцинтилляционного блока детектирования;
экспериментальным путем подтвержден аналоговый способ линеаризации передаточной фикции сцинтилляционного блока детектирования;
получеі-ш методики виборов режимов работы сцинтилляционного блока детектирования;
путем численного моделирования разработано метрологическое обеспечение рентгеновского измерителя тол цины проката.
Практическая ценность работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований разработанного аналогового способа линеаризации передаточной функции сцинтилляционного блока детектирования дали возможность создать рентгеновский измеритель толщины проката с расширенными диапазонами контролируемых толщин, сокращенный количеством операция перенастройки (нормализации) и без использования электромеханических следящик систем, который отвечает современным уело- . виям прокатного производства.
Реализация^? зульа'атов работы. Разработано устройство линеаризация передаточной функции сцинтилляционного блока детектирования, на его основе изготовлен рентгеновский измеритель толцицы проката, который установлен на стане "630" Магнитогорского металлургического комбината и стане "400/1000x800" Кольчугинского завода по обработке цветных металлов.
Экономический эффект от внедрения одного толщиномера составляет 403 тыс.руб. в год.
Основные положения, выносимые на зацкту;
-
физическая модель аналогового способа линеаризации передаточной функции сцинтилляционного блока детектирования.
-
Математическая модель аналогового способа линеаризации передаточной функции сцинтилляционного блока детектирования.
-
Аналоговый способ линеаризации передаточной функции сцмнтил-лящондаго блока детектирования.
-
Устройство линеаризации передаточной функции сцинтилляционного блока детектирования.
-
Рентгеновский измеритель толщины проката с расширенными диапазонами контролируемых толцин, сокращенным количеством операции перенастройки (нормализации) и без использования электромеханических следящих систем.
Апробация работы. Основные результаты докладывались на XI Всесоюзной научно-технической конференции "Нераэрушаюцие физические ието-ди и средства контроля"' {Москва - 1987 г.) и научно-технических семинарах ЩИинтроскопии в период 1987 - 1969 гг.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 5 научных статьях, 7 авторских свидетельствах и 7 положительных решениях на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 78 даимено-ваний и приложения на 12 страницах. Работа содержит 115 страниц машинописного текста, 18 рисунков и 17 таблиц.
