Анализ сортовой продукции производственной линии стана 370

 

Установление  причин и способов устранения  брака

 

Наиболее значительными являются виды брака недокат и раскат. Для более подробного изучения этих видов брака обратимся к КД СЦ – 3 – 2006 («Классификатор дефектов при производстве горячекатаного проката СЦ»). Информация по причинам и способам их устранения представлена в таблице 5.

 

Таблица 5 – Причины и способы устранения брака

Вид брака		Определение	Причина возникновения	Способы устранения брака
Недокат		Незаконченная прокатка заготовки	Застревания на линии стана, прокатка недостаточно прогретой заготовки	Следить за исправностью оборудования, своевременно проверять размеры  заготовки, соблюдать технологию нагрева  и прокатки металла,
Раскат		Прокатанные продольные выступы металла (усы) с одной  или двух диаметрально противоположных сторон	Малое или большое обжатие в клетях стана	Уменьшение обжатия в переполняемом калибре или увеличение обжатия в предыдущем калибре. Своевременно проверять размеры заготовки и промежуточных сечений раската

 

Для дефекта недокат и раскат возможный способ устранения дефекта является проверка размеров заготовки или раската, то можно предположить, что дефекты вызваны несоответствием геометрических размеров заготовки или раската, а именно несоответствием толщины заготовки.

 Поэтому я предлагаю  контролировать толщину заготовок после черновых групп клетей, чтобы избежать дальнейшей прокатки несоответствующих заготовок которые могут вызвать недокат и дефект толстый.

 Чтобы не замедлить работу стана и не создать простои, лучше всего подходит способ контроля толщины с помощью предназначенных для целей прибора.

Выбор и установка прибора  измерителя толщины будут рассмотрены  далее.

ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ

 

Методы измерения  толщины

Толщину проката в прокатном  производстве измеряют двумя методами: прямым и косвенным.

При прямом методе измерения  толщина изделия (или отклонение толщины от заданной) с помощью  датчиков непосредственно преобразуется  в электрическую величину, по которой  и судят о толщине проката.

При косвенном методе измерения  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) рентгеновские;

2) электромагнитные;

3) пневматические;

4)ультразвуковые.

Рассмотрим принцип действия данных групп бесконтактных толщиномеров.

Рентгеновские толщиномеры, основанны 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.

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.

Рентгеновские толщиномеры предназначены для измерения толщины металлических покрытий и деталей. Они имеют низкие показатели погрешности как верхних, так и нижних пределов, по сравнению с другими толщиномерами, способны проводить измерения при движении измеряемого предмета, измерение происходит полностью автоматизировано.

Принцип действия электромагнитных измерителей толщины листов 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.

Вихретоковый метод используется преимущественно для хорошо проводящих поверхностей, в частности сделанных из цветных металлов (например алюминий).

Принцип действия пневматических измерителей толщины листов основан  на зависимости между расходом сжатого  газа и площадью проходного сечения  отверстия.

Для поддержания давления воздуха постоянным в пневматических измерительных системах перед измерительной камерой применяют специальные устройства - стабилизаторы, перед которыми обычно устанавливают фильтры для очистки воздуха.

Пневматические датчики  обладают большой инерционностью, особенно если для измерения давления рх применяют жидкостные манометры. Кроме того, они могут быть использованы только в свободной атмосфере.

 Для измерения толщины  проката в основном пользуются  дифференциальным методом измерения,  при котором положение контролируемого  листа не оказывает влияния  на точность измерения. В связи  с тем, что показания пневматических  датчиков зависят от скорости  листов, данный метод применяют на станах холодной прокатки главным образом для измерения тонкой ленты при скорости прокатки < 2 м/сек.

Ультразвуковые толщиномеры. Ультразвуковые колебания широко используют при определении толщины изделия (лист, стенка трубы), а также и в дефектоскопии.

В зависимости от упругих  свойств среды в ней могут распространяться упругие волны различных типов, отличающиеся направлением смещения колеблющихся частиц. Если колебания частиц происходят в направлении, совпадающем с направлением распространения волны (с направлением луча), то такие волны называют продольными. Продольные волны могут распространяться в твердой, жидкой и газообразной средах. Вследствие того, что частицы среды при распространении в ней продольных упругих волн колеблются в направлении луча, структура продольной волны представляет собой чередование зон сжатия и разрежения. Продольные упругие колебания с частотой от 16 до 20 кГц воспринимаются человеком в виде звука. Продольные колебания более низких и более высоких частот не слышны и их называют соответственно инфра- и ультразвуковыми.

Если направление колебаний  частиц среды перпендикулярно направлению  распространения волны, то волны  называют поперечными или сдвиговыми. Сдвиговые волны могут распространяться только в твердой среде; газы и  жидкости не обладают сдвиговой упругостью.

На свободной поверхности  твердого тела могут распространяться поверхностные волны или волны  Релея. При этом частицы совершают  движение по эллипсам, ориентированным  в плоскости, образованной лучом  и нормалью к поверхности тела. Амплитуда колебаний частиц по мере удаления от свободной поверхности  убывает по экспоненциальному закону, и поэтому волна распространяется в глубь тела лишь на глубину порядка длины волны.

При распространении ультразвуковых колебаний (УЗК) в тонком листе, могут  возникать нормальные или свободные  волны.

Нормальные волны возбуждаются обычно в результате трансформации  продольных УЗК, падающих на поверхность листа под некоторыми углами, отличными от нуля. При этом фазовая скорость нормальной волны должна совпадать с фазовой скоростью падающей продольной волны.

Для излучения и приема обычно используют пьезоэлектрические преобразователи.

При измерении толщины  листов наибольшее распространение  получили резонансный метод и  эхо-метод. Этими методами можно  измерять толщину изделия при одностороннем доступе (например, трубы), а также выявлять расслоения в листах, в биметаллах и т.д.

Основное преимущество ультразвукового  метода перед электромагнитными, рентгеновскими и другими методами контроля состоит  в независимости результатов  измерения от неоднородности и непостоянства  электрической и магнитной структуры  материала изделия и возможности  измерения с высокой точностью как малых, так и больших толщин.

Для контроля толщины круглого проката, прокатываемого на горячекатаном  сортовом стане 370, лучше всего подходит метод рентгеновского измерения  толщины, потому что этот метод дает не большую погрешность измерения  и возможность измерять толщину  заготовки в движении.

Характеристика и установка  прибора

 

Томограф Radiometrie RM 312 (рисунок 3.5) основан на рентгеновском измерении толщины. Может мгновенно и непрерывно измеряет толщину полосы вдоль осевой линии и по ее ширине, температуру, профиль, ширину, неравномерность кромок и форму на выходе полосы из стана горячей прокатки. Информация о процессе и качестве продукта, получаемая на основе этих измерений способствуют улучшению работы операторов прокатного стана, и тем самым, повышению его эффективности и производительности.