Предельные отклонения по ширине полки должны соответствовать  указанным в таблице 3

7 Предельные отклонения от угла 90º не должны превышать ±1º30´.

8 Профили изготовляют длиной от 3м до 11,8м:

мерной  длины;

мерной  длины с немерной в количестве не более 10% массы партии;

кратной мерной длины;

кратной мерной длины с немерной в количестве не более 10% массы партии;

немерной  длины.

По требованию потребителя профили изготовляют  ограниченной длины в пределах немереной.

9 Предельные отклонения по длине профилей мерной и кратной мерной длины не должны превышать:

+40 мм для профилей длиной до 6 м включительно;

+80 мм свыше 6м.

По требованию потребителя для профилей длиной до 7м предельные отклонения по длине  могут составлять плюс 40мм, длиной свыше 7м – плюс 40мм и плюс 5мм на каждый метр.

10 Скручивание профилей вокруг продольной оси не должно превышать произведения 1º на длину профиля в метрах и не может превышать 10º.

11 Кривизна профилей не должна превышать 0,1% измеряемой длины.

12 Волнистость полок профилей не должна превышать 2мм на 1м.

13 Высота стенки и ширина профиля контролируются в плоскости на расстоянии, равном внешнему радиусу кривизны.

14 Определение размеров поперечного сечения профиля, а также скручивания и кривизны проводят на расстоянии от торцов при точности профилирования, не менее: высокой-300мм;

обычной и повышенной- 500мм. 

Описание  технологического процесса

Подача  горячекатаной рулонной заготовки и заправка полосы в стан

Г/к  и х/к заготовка в рулонах  для профилирования поставляется железнодорожным  транспортом.

Каждый  рулон должен иметь маркировку краской, лаком или бирку с нанесением номера плавки, номера партии, марки  стали, массы рулона, размера заготовки  для профилирования. Подкат, подаваемый на стан с агрегата продольной резки (внутрицеховой передел), имеет маркировку краской, если это не противоречит особым требованиям заказа по качеству поверхности.

Приемку заготовок производит бригадир склада рулонов, он же ведет книгу учета  поступления рулонов и подачи их на агрегат продольной резки и  ПГА.

Поступающие в цех рулоны укладываются на складе заготовок электромостовым кранам с помощью скоб или клещей на специальные  стеллажи. Металл, забракованный при  входном контроле, складируется отдельно на специальный стеллаж. На агрегате продольной резки рулоны режутся  на полосы нужной ширины.

Подача  рулонов со склада заготовок к  профилегибочному агрегату осуществляется электромостовым краном и производится в соответствии с графиком-заданием Плановораспределительным бюро цеха, в котором указывается № контракта, размер заготовки, марка стали, №  плавки, категория, обозначение стандарта  или ТУ, при наличии годности по химическому составу и механическим свойствам.

Рулоны-заготовки  надеваются краном с помощью скобы  на штырь накопителя рулонов. Управление механизмами станов производится с  постов управления (ПУ).

Выдача  рулонов со штыревого накопителя производится поштучно. После установки  тележки без рулона по оси накопителя, штырь последнего перемещается, и  после подвода рулона к щековинам  останавливается. Подъемный стол поднимается  и после упора в рулон останавливается. После этого рычаги стола зажимают рулон и, при дальнейшем подъеме  стола, осуществляется совмещение осей рулона и штыря.

Штырь накопителя с оставшимися на нем  рулонами возвращается в исходное положение. После возвращения штыря накопителя в исходное положение, тележки с  рулоном перемещаются в сторону  разматывателя.

В промежуточном  положении между накопителем  и разматывателем производится остановка  тележки и поворот стола на 90 градусов для установки отверстия  рулонов против оси барабана разматывателя.

Рулон надевается тележкой на барабан разматывателя  и прижимается к нему прижимным  роликом. При надевании рулона на барабан разматывателя необходимо так отрегулировать его положение  подъемным столом загрузочной тележки, чтобы не допустить ударов торцов о барабан. Для центровки рулонов  по оси прокатки необходимо выставить  концевые выключатели. После надевания  рулона на барабан разматывателя  рычаги, удерживающие его на подъемном  столе загрузочной тележки, должны быть разведены, а стол опущен.

Полностью зафиксированный на барабане рулон  поворачивается в сторону, обратную разматыванию, для установки в  положение, удобное для отгибки  переднего конца полосы.

После установки рулона в положение, удобное  для отгибания переднего конца  полосы, опущенный в нижнее положение  скребок подводится к рулону. После  прижатия скребка к рулону включается привод разматывателя на заправочную скорость в сторону размотки рулона, при этом конец полосы отгибается.

Одновременно  с отгибанием конца полосы скребок  поднимается, отводится от рулона и  прижимается к приводному ролику трехроликовой машины. Затем полоса подается разматывателем № 1 и трехроликовой  машиной № 1 ко второй позиции разматывателя.

Работа  механизмов второй позиции разматывателя  аналогична работе механизмов первой позиции.

Разматываемая полоса, проходя через листоправильную  машину №1, подвергается правке. Для  улучшения правки полос направляющие верхние ролики устанавливать так, чтобы ролик со стороны входа  обеспечивал небольшой перегиб  полосы без ухудшения условий  прохождения переднего конца  через правильную машину, а ролик  со стороны выхода полосы обеспечивал  зазор между ним и последним  нижним рабочим роликом, равный толщине  металла.

После правильной машины передний конец полосы подается для обрезки к листовым ножницам с прижимным устройством. При необходимости производится обрезка переднего конца полосы, который убирается: с линии ПГС 1 -4 пневматическим сталкивателем, установленным  за листовыми ножницами.

Вертикальные  проводки устанавливаются по ширине полосы. Для обеспечения качественной обрезки необходимо при помощи клиньев  и отжимных болтов устанавливать  оптимальный зазор между ножами в зависимости от толщины полосы.

С целью  предотвращения заусенцев на концах полосы и косого реза оператор поста  следит за состоянием режущих кромок ножей и прижимного устройства. В  случае появления на ножах забоин или выкрашивания их необходимо заменить.

Сварка  концов полос на стыкосварочной машине

Для осуществления  сварки производится остановка заднего  конца проходящей через сварочную  машину полосы. Задний конец полосы останавливается в ножницах стыкосварочной машины. После остановки производится центровка конца полосы, зажим  его рычагами заднего стола и  затем обрезка заднего конца. После реза задний стол вместе с  полосой перемещается к электродам машины и полоса прижимается задним электродом. Передний конец последующего рулона останавливается, после чего производится центровка полосы, зажим  рычагами переднего стола и затем  обрезка переднего конца.

Длина каждого из обрезаемых концов полосы не должна превышать 1,5 м.

В случае необходимости обрезка концов полосы производится до полного удаления дефектного участка, косина реза на свариваемых  концах не допускается и ее отсутствие обеспечивается оборудованием. Передний стол подает зажатый в нем конец  полосы в электроды, где он зажимается. Одновременно разжимаются рычаги зажима заднего стола, а через некоторое  время и переднего стола.

Когда оба конца полос подготовлены к сварке, включается сварочный трансформатор  и начинается перемещение подвижной  станины. Производится процесс оплавления, затем конечным выключателем дается команда на осадку. Сварка полос  встык в зависимости от их толщины  и ширины осуществляется в автоматических режимах, приведенных в таблице 4.1.

После сварки концов полос, со шва гратоснимателем  срезается горячий грат. Стол и  станина возвращается в исходное положение, когда оба прижима  подняты, и затем сваренная полоса транспортируется через стыкосварочную машину.

При работе гратоснимателя оператор поста следит за состоянием режущих кромок резцов и в случае поломки или износа производит немедленную их замену.

При настройке  механизма обдува электродов необходимо выбрать такое положение сопел  относительно полосы, исключающее удары  полосы по соплам и обеспечивающее хороший обдув.

Заправка  полосы в накопитель

Для создания запаса полосы во время стыкосварки  стан 1-4x50-300 имеет накопительное  устройство - пластинчатый транспортер. После обрезки переднего конца  полоса передается через проводковую  арматуру к тянущим горизонтальным роликам петлеобразующего устройства. Перед заправкой полосы в петлевое устройство горизонтальные ролики должны быть разведены. После заправки переднего  конца полосы горизонтальные ролики прижимаются в колосе и включаются на заправочную скорость для задачи полосы в кантователь. При этом полоса из горизонтальных роликов попадает в переднюю проводку, поворачивается на 90 градусов холостыми роликами кантователя, подается к вертикальным приводным роликам, затем - в роликовую проводку и, наконец, в рассеиватель для изменения направления укладки на транспортере. Движение пластинчатого транспортера осуществляется периодически таким образом, чтобы была обеспечена непрерывная работа клетей стана при остановке головной части для стыковки, сварки полос и удаления грата со шва.

После выхода полосы из накопительного устройства станов, старший вальцовщик производит замер ширины и толщины.

Изготовление  профилей на профилегибочных  станах

Стан 1-4x50-300 является агрегатом с полунепрерывным  процессом профилирования, на котором  порезка профилей на мерные длины  осуществляется после того, как частично сформованная полоса проходит первую группу рабочих клетей. При порезке  профилей в готовом виде после 14-ой клети на стане осуществляется непрерывный процесс профилирования. При использовании трех клетей второй группы стана для доформовки элементов профилей до угла 90 градусов после порезки летучими ножницами на стане осуществляется поштучный процесс профилирования.

Изготовление  профилей на стане производится путем  холодной деформации полосового металла  в ручьевых валках методом постепенного гиба.

Количество  клетей, участвующих в профилировании, устанавливается в соответствии с калибровкой валков.

Не допускаются  к профилированию заготовки с  серповидностью более 10мм на З м  длины, полосы с рванинами, со складками, и с другими дефектами.

Передний  конец полосы при настройке стана  должен быть проведен через группу клетей, предшествующих летучим ножницам для стана 1-4x50-400. При этом производится настройка рабочих валков, обеспечивающих размеры готового профиля.

Приступать  к профилированию в рабочем режиме разрешается только после получения  удовлетворительного профиля по размерам и состоянию поверхности.

Порядок запуска электропривода оператором главного поста управления должен соответствовать  следующим правилам эксплуатации:

• оператор имеет право включить привод рабочих клетей только с разрешения старшего вальцовщика;
• запуск главных приводов клетей должен производиться на пониженных оборотах;
• включив привод клетей, оператор обязан проследить за показаниями нагрузок на электрородвигатель по приборам - амперметру и вольтметру. Если стрелки этих приборов отклоняются за номинальные значения, отмеченные красной чертой, оператор должен немедленно отключить электродвигатель и сообщить об этом дежурному электрику.

Запрещается устанавливать нагрузки электродвигателей  выше номинальных (600 В).

Регулировать  число оборотов электродвигателей  следует плавно, без рывков с помощью  ручки потенциометров, наблюдая за нагрузками на электродвигателя по амперметру.

Оператор  главного поста управления обязан немедленно и безоговорочно выполнять все  требования дежурного персонала  машинного зала, касающиеся режима работы главных приводов.

Промежуток  времени между задачей заготовки  в клети определяется темпом профилирования. Темп профилирования задается по указанию старшего вальцовщика или начальника смены.

Направление профиля из одной клети в другую осуществляется вертикальными вспомогательными роликами.

Универсальные рабочие клети, имеющие кроме  горизонтальных и вертикальные валки, используются как для формовки, так  и для улучшения конфигурации поперечного сечения профиля  по длине. Регулировка вертикальных валков производится перемещением ползунов в направляющих.

При завалке  верхние валки, если это предусмотрено  схемой калибровки, допускается устанавливать  без предварительной настройки  на ось формовки.

Для уменьшения износа валков, улучшения качества поверхности профилей часть валков могут быть неприводными. Необходимое  количество неприводных валков определяется мастером или старшим вальцовщиком.

В процессе профилирования допускаются незначительные дефекты поверхности валков, не выводящие  поверхность профиля за пределы, допускаемые нормативными документами. Допускается зачистка дефектов валков в линии станов.

Профилирование  необходимо производить с одновременной  поливкой ручьевых валков эмульсией, подаваемой из коллекторов, установленных на клетях, с передней их стороны. При длительной остановке стана подача эмульсии прекращается. При профилировании промасленного  металла разрешается подавать эмульсию для охлаждения валков.

В течение  смены старший вальцовщик должен систематически проверять крепление  профильных шайб клетей стана в неработающем состоянии.

В случае отклонения размеров получаемого профиля  от заданных (по причине выработки  калибров или неправильности настройки) следует немедленно откорректировать настройку валков или произвести смену валков.

При выявлении  поломки механизма или его  неисправного состояния, а также  неисправного состояния электрооборудования  стана следует немедленно прекратить работу и поставить об этом в известность  начальника смены, бригадира слесарей и бригадира электриков.

Ответственным за настройку клетей и получение  готового профиля без дефектов прокатного происхождения является старший  вальцовщик.

Ответственным за качество профилей, исправность  оборудования стана, соблюдение правил технической эксплуатации и соблюдение технологии на стане является начальник  смены, старший мастер, мастер.

Порезка профилей на стане 1-4x50-300

Порезка профилей открытой формы с поперечным сечением высотой до 120 мм на мерные длины  производится на летучих ножницах, установленных за первой группой  рабочих клетей. Длина отрезаемых профилей в диапазоне от 4 до 12 м  достигается за счет набора параметров на блоках управления летучими ножницами. Команда на рез подается от следящего  ролика на импульсный датчик по установленным  параметрам на блоках.

В момент реза скорость ножей летучих ножниц равна скорости профилирования полосы, что обеспечивается в автоматическом режиме. Скорость стана определяется показаниями таховольтметра, отградуированном в м/с.

Для обеспечения  качественной порезки необходимо при  настройке летучих ножниц установить соответствующий зазор между  верхним и нижним ножами (не более 0,2 мм). Величина зазора между ножами устанавливается с помощью прокладок.

Для предупреждения появления заусенцев на концах профилей и трещин не допускается работа на летучих ножницах с неправильно  установленными или тупыми ножами.

Правильное  направление разрезаемого профиля  в последующие три дополнительные формовочные клети осуществляется вертикальными роликами и проводковой  арматурой.

Повышение скорости стана и порезки профиля  на мерные длины до 2,5 м/с осуществляется только после качественной настройки.

При непрерывном  процессе профилирования (порезке профилей в готовом виде) допускается наличие  на концах профилей видимых следов от ножниц и искажение размеров концов профилей на расстоянии 80 мм от торцов.

Ответственным за настройку летучих ножниц и  получение профиля без дефектов является старший вальцовщик.

Схема производства гнутых профилей на ПГС 1-4x50-300

Описание  методов измерений  технологического параметра  и выбор наиболее подходящего

Приборы для измерения длины проката  условно можно классифицировать по трем основным признакам:

- по направлению измерения относительно движения изделия;

- по виду преобразователя, устанавливаемого на линии движения проката;

- по наличию или отсутствию контакта измерителя с измеряемым изделием.

В зависимости  от направления измерения относительно оси движения изделия различают  два случая, когда изделие перемещается либо перпендикулярно оси измерения, либо параллельно.

Измерение в первом случае (обычно в поперечном потоке перед сортировкой продукции  по длине) производится с помощью  пневматического досылателя изделий  до упора по пути, пройденному головкой толкателя. Данные поступают в запоминающее устройство, которое и управляет  механизмом сортировки. Небольшая скорость измерения ограничивает применение данного способа в случае больших  скоростей прокатки. В связи с  этим большинство измерителей длины  проката разработано для работы в продольном потоке.

В зависимости  от вида преобразователя, устанавливаемого на линии движения проката, измерители длины можно разбить на два  больших класса: электромеханические  измерители длины (контактные) и фотоимпульсные измерители длины (бесконтактные). Кроме  того, к бесконтактным измерителям  длины относятся приборы с  магнитными и тепловыми метками, а также приборы, основанные на эффекте  Доплера. 

Электромеханические измерители длины

Принцип работы электромеханических измерителей  длины заключается в следующем: мерительный цилиндрический ролик, вращаемый на оси, прижимается к  изделию и обкатывает его при  поступательном движении. С роликом  жестко связан импульсатор, который  выдаст определенное число импульсов  на один оборот ролика. Цена импульса может  быть определена по следующей формуле:

,

где D –  диаметр мерительного ролика;

n - число импульсов на один оборот импульсатора;

µ - передаточное отношение между роликом и  импульсатором.

Подсчитав число импульсов т, можно определить длину изделия L:

.

В данной системе возможно проскальзывание  ролика по изделию. Чтобы избежать этого, применяют магнитные ролики или  специальные прижимы.

В качестве мерительного ролика могут быть также  использованы подающие ролики или валки  прокатной клети. В последнем  случае для определения цены импульса необходимо учитывать опережение металла. В процессе работы мерительный ролик  изнашивается. При этом изменяется цена импульса: 

Поскольку относительное изменение диаметра ролика уменьшается с увеличением  последнего, то для уменьшения ошибки измерения ролик при прочих равных условиях делают большего диаметра. Кроме  того, для уменьшения износа ролика в конструкции ролика предусмотрена  сменная рубашка из легированной стали, например ШХ15

В качестве импульсаторов применяют сельсины, высокочастотные генераторы, а также  фотоэлектрические, электромеханические, электромагнитные и другие устройства.

При выборе импульсатора важна стабильность импульса во время работы измерительного ролика. Кроме того, надо учитывать, что увеличение числа импульсов на один оборот измерительного ролика уменьшает цену импульса, т.е. увеличивает точность измерения

Несмотря  на все принимаемые меры, полностью  избежать проскальзывание между  роликом и изделием не удается, особенно в переходных режимах. Ошибка измерения  в этом случае зависит от длины  изделия и может достигать  величин, не удовлетворяющих требованиям  производства. В связи с этим схему  измерительной установки строят так, что производят измерение с  помощью мерительного ролика не всего  изделия, а только части, равной превышению длины изделия над так называемым «базовым расстоянием» . Длину базового расстояния принимают обычно равной минимально возможной длине изделия. Точность измерения в этом случае значительно повышается.

При использовании  для измерения длины сортового  металла в качестве мерительных  роликов валков прокатных станов нужно учитывать непостоянство  катающего диаметра, а при использовании  подающих роликов - возможность возникновения  пробуксовки в переходных режимах, что приводит к изменению цены импульса. В этом случае наряду с  базовой длиной вводится еще контрольная  длина, на которой происходит уточнение  значений длины, соответствующей одному импульсу (калибровка импульсов). Базовая  и контрольная длины в ряде случаев могут быть совмещены. Схема  устройства базовой и контрольной длиной приведена на рисунок 1. 

В качестве мерительных роликов используются валки 3 прокатного стана, с одним  из которых соединен фотоэлектрический  импульсатор 1, состоящий из диска 20 с равномерно нанесенными по окружности отверстиями, 21, осветителей 22 и фотоэлементов 23 и 24. Число отверстий, нанесенных на одной дорожке, отличается на единицу  от числа отверстий, нанесенных на каждой соседней дорожке. Базовая длина  размещена между фотоэлементами 7 и 9. При прокатке диск импульсатора 20 получает вращение и на его выходе появляются импульсы, поступающие через  усилитель 17 на счетчик 5.

Однако  за время прохождения передним концом изделия базового состояния  импульсы, выдаваемые импульсатором, не учитываются счетчиком 5, так как ключ 13 в этот период заперт. При появлении изделия в поле действия фотоэлемента 9 открывается ключ 13 и импульсы поступают в счетчик 5. Счет импульсов заканчивается при прохождении задним концом изделия фотоэлемента 7 - в этот момент ключ 13 запирается.

Таким образом, счётчик 5 считает импульсы на длине изделия, превышающей базовую  длину. Если предварительно в счетчике 5 установить базовую длину, то он будет  показывать полную длину изделия.

Так как  катающий диаметр валков при прокатке различных профилей может изменяться, то меняется и цена одного импульса. Поэтому перед счетом импульсов  счетчиком 5 необходимо уточнить цену одного импульса или изменить число импульсов импульсатора 20 за один оборот диска так, чтобы цена одного импульса осталась без изменения.

В рассматриваемой  схеме используется последний вариант. Для этого в схему вводится контрольная длина , ограничиваемая фотоэлементами 8 и 9. При достижении изделием фотоэлемента 8 импульсы с крайней дорожки диска импульсатора через усилитель 18 попадают на счетчик импульсов контрольной длины 4. Счет этих импульсов прекращается, когда передний конец изделия достигает фотоэлемента 9. В зависимости от числа импульсов в счетчике контрольной длины 4 при помощи устройства 16 выбирают одну из дорожек на диске импульсатора таким образом, чтобы цена импульса осталась без изменения. В дальнейшем импульсы в счетчик 5 попадают именно с этой дорожки импульсатора.

Электромеханические измерители длины применяют для  измерения длины горячекатаных  труб, а также среднего и крупного сорта проката. При этом ошибка в  измерении длины составляет не более  ±1,0%. 

Фотоимпульсные  измерители длины

Фотоимпульсные  измерители длины в зависимости  от получаемой информации с фотодатчиков можно разбить на три группы:

- приборы, в которых длину изделия измеряют по времени прохождения изделием какого либо датчика с учетом средней скорости движения за это время;

- с прямым счетом импульсов;

- с применением развертывающих систем.

Принципиальная  схема измерителей первой группы приведена на рисунок 2.

На линии  движения изделия устанавливают  два фотодатчика 1 и 2 на базовом расстоянии друг от друга, равном минимально возможному размеру изделия. Длина изделия равна отрезок подлежит измерению. Если скорость изделия и постоянна, то , где время прохождения изделием от момента пересечения передним концом датчика 2 до момента пересечения задним концом датчика 1. В этом случае время может служить мерой отрезка изделия .

Практически использовать эту схему можно  лишь в том случае, когда не только скорость перемещения данного изделия  по время измерения постоянна, но также постоянна скорость и для всех изделий, что встречается сравнительно редко. В тех случаях, когда скорость от одного изделия к другому может меняться, необходимо измерять скорость для каждого изделия. Схема такой установки приведена на рисунке 2б. В этом случае на линии проката устанавливают еще один датчик 3 на расстоянии по ходу движения от дат чика 1. По-прежнему принимается, что скорость изделия во время измерения остаётся постоянной, однако от изделия к изделию скорость может меняться. Скорость изделия определяется из соотношения где время прохождения задним концом изделия расстояния . Тогда .

Замерив интервалы  времени  и и разделив их один на другой, можно найти искомую длину - Таким образом, при использовании данного метода главной задачей прибора является деление друг на друга временных интервалов.

Деление временных интервалов можно произвести при помощи электронно-вычислительных машин или электрических схем с конденсаторами. Применение электронно-вычислительных машин рекомендуется, если требуется очень высокая точность или операцию деления можно передать счетно-решающему устройству, обслуживающему стан по ряду операций. В других случаях целесообразнее применять метод, использующий схемы с конденсаторами, сущность которого заключается в следующем. При делении интервал времени преобразуется в пропорциональное напряжение , где

- коэффициент пропорциональности. Гиперболическая функция времени аппроксимируется выражением

,

где А, N, τ - постоянные величины, которые выбирают из условия наилучшей аппроксимации. Тогда .

Это выражение  можно реализовать с помощью  схемы, представленной на рисунок 3. Два последовательно соединенных конденсатора и , отношение емкостей которых равно N/A заряжаются постоянным током i в течение времени , до суммарного напряжения . Напряжение на конденсаторе будет равно , а на . Во время зарядки конденсаторов ключ K разомкнут. По окончании заряда ключ К замыкается на время . Конденсатор разряжается по экспоненциальному закону на сопротивление R. с постоянной времени . Через время напряжение на конденсаторе будет равно , а суммарное напряжение на обоих конденсаторах , при этом величина пропорциональна . На рисунок 4 показана блок-схема прибора для измерения длины проката, использующая для деления временных интервалов вышеописанный метод. Основные узлы прибора: линейный интегратор, представляющий собой стабилизатор тока с последовательно включенными емкостями, и разрядное устройство. При помощи интегратора время  , преобразуется в напряжение. 

Схема работает следующим образом. При  прохождении передним концом трубы  фотодатчика 2 возникает импульс, который  поступает на ключ 5 и открывает  интегратор 6. Через время  задний конец трубы выйдет из поля зрения фотодатчика 1 и возникший при  этом импульс поступит на ключ 5 и  интегратор закроется. Одновременно ключ 4 откроет разрядное устройство 7. Когда через время  задний конец  трубы выйдет из поля зрения фотодатчика 3, возникший импульс закроет разрядное  устройство. Напряжение, которое останется  к этому моменту на емкостях интегратора, будет пропорционально. После окончания  разряда открывается ключ 8 и напряжение . передается в выходное устройство 9. Данный метод измерения используется, например, для измерения длины  горячих труб в пределах 7—8 м  на станах печной сварки. Скорость передвижения труб: 3 - 8 м/с. Ошибка измерения при этом не более мм. 

Фотоимпульсные  измерители длины с прямым счетом импульсов. 

Указанные измерители характеризуются  тем, что датчики, установленные  на линии продольного движения проката, при прохождении мимо них измеряемого  изделия выдают в измерительную  систему импульсы, равные определенной фиксированной длине. Простейшая схема  такого устройства показана на рисунок 5а. Передний конец изделия 10, выходя из валков, попадает в поле зрения первого фотодатчика, а затем, продвигаясь вперед по рольгангу, изделие последовательно проходит мимо фотодатчиков 2, 3 и т. д. Импульсы от фотодатчиков поступают в счетчик 8 и суммируются. Каждый импульс соответствует расстоянию L. Таким образом, длина изделия будет равна L (п - 1), где п - число засвеченных фотоэлементов. Счет импульсов прекращается, когда задний конец изделия выйдет из поля зрения фотодатчика 1. Точность измерения таким методом зависит от шага L установки фотодатчиков. Для увеличения точности измерения с одновременным снижением числа фотодатчиков схему измерения строят по принципу грубого и точного отсчётов. В этом случае в отличие- от предыдущего, где отсчет ведется одним концом изделия, а другой дает сигнал об окончании счета, отсчет ведется обоими концами изделия (рисунок 5б). Грубый отсчет ведется по переднему концу изделия, показаний конец изделия не выйдет из поля зрения фотодатчика 1. Точный отсчет изделия ведется по заднему концу изделия с момента выхода заднего конца из поля зрения фотодатчика 1 до момента засветки следующего фотодатчика грубого отсчета (на рисунок, б это фотодатчик 7). Длина полосы при этом равна 

где l - шаг установки фотодатчиков точного отсчета;

т - количество засвеченных датчиков точного отсчета.

К изделиям длины изделий с прямым счетом импульсов относятся и приборы  с нанесением магнитных, тепловых, радиоактивных, люминесцентных и других меток. Каждая метка имеет определенную цену длины  изделия. При прохождении мимо регистратора эти метки считаются измерительной  схемой (рисунок 6). При прохождении передним концом фотодатчика 1 подается команда на головку записывающего прибора 8 для нанесения метки в изделие. При дальнейшем движении метка проходит мимо приемника 4, который считает метки и дает команду прибору 3 на нанесение следующей метки.

Точность  прибора мало зависит от скорости изделия и в основном определяется расстоянием между записывающей головкой и приемником·такие измерители применяются в основном для измерения  метража длинных и «бесконечных»  полос при намотке их в рулон  и для проволоки. 

Эффект  Доплера

Эффект  Доплера — изменение частоты  и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника  и/или движением приёмника. Его  легко наблюдать на практике, когда  мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда  он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн.

Для волн (например, звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение как источника, так и  приёмника волн относительно этой среды. Для электромагнитных волн (например, света), для распространения которых  не нужна никакая среда, в вакууме  имеет значение только относительное  движение источника и приёмника.

Эффект  был впервые описан Кристианом Доплером в 1842 году.

Также важен случай, когда в среде  движется заряженная частица с релятивистской скоростью. В этом случае в лабораторной системе регистрируется черенковское излучение, имеющее непосредственное отношение к эффекту Доплера.

Источник  волн перемещается налево. Тогда слева  частота волн становится выше (больше), а справа — ниже (меньше), другими  словами, если источник волн догоняет испускаемые им волны, то длина волны уменьшается. Если удаляется - длина волны увеличивается..

Если  источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн (длина волны) зависит от скорости и направления движения. Если источник движется по направлению к приёмнику, то есть догоняет испускаемую им волну, то длина волны уменьшается. Если удаляется - длина волны увеличивается.

)

где ω0 — частота, с которой источник испускает волны, c — скорость распространения  волн в среде, v — скорость источника  волн относительно среды (положительная, если источник приближается к приёмнику  и отрицательная, если удаляется).

Частота, регистрируемая неподвижным приёмником.

       (1)

Аналогично, если приёмник движется навстречу волнам, он регистрирует их гребни чаще и наоборот. Для неподвижного источника и  движущегося приёмника.

                                    (2)

u —  скорость приёмника относительно  среды (положительная, если он  движется по направлению к  источнику).

Подставив значение частоты из формулы (1) в  формулу (2), получим формулу для  общего случая.

       (3)

Релятивистский  эффект Доплера

В случае электромагнитных волн формулу для  частоты выводят из уравнений  специальной теории относительности. Так как для распространения электромагнитных волн не требуется материальная среда, можно рассматривать только относительную скорость источника и наблюдателя [2] [3]. 
 

где с  — скорость света, v — скорость источника  относительно приёмника (наблюдателя), θ - угол между направлением на источник и вектором скорости в системе  отсчёта приёмника. Если источник радиально  удаляется от наблюдателя, то θ=0, если приближается - θ=π.

Релятивистский  эффект Доплера обусловлен двумя  причинами:

классический  аналог изменения частоты при  относительном движении источника  и приёмника;

релятивистское  замедление времени.

Последний фактор приводит к поперечному эффекту  Доплера, когда угол между волновым вектором и скоростью источника  равен θ = π / 2. В этом случае изменение  частоты является релятивистским эффектом, не имеющим классического аналога. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Устройство, работа и характеристика измерителя (датчика) технологического параметра.

Состав  и характеристики LSV-300

Сенсорная оптическая головка LSV-I-300

Сенсорная оптическая головка LSV-I-300, измеряет продольное перемещение поверхности объекта  с помощью лазера, использующего  эффект Доплера. Компактный размер головки  и достаточно большой диапазон рабочих  расстояний (от 500 мм до 900 мм), позволяет  без существенных затрат интегрировать  ее в производственную линию. Для  защиты и охлаждения головки имеются  различные варианты кожухов, позволяющие  работать в тяжелых условиях горячих  прокатных цехов. Надежный контроллер обработки сигнала LSV, имеющий класс  защиты IP 66, обеспечивает питания сенсорной  головки, сбор данных, согласование и  обработки сигнала. Он принимает  команды от ПЛК-контроллеров производственной линии, мониторинг может осуществляться с удаленного компьютера или ноутбука по последовательному интерфейсу или  сети Ethernet. Значения скорости и длины  одновременно отображаются на дисплее  и обновляются каждую миллисекунду. Программное обеспечение LSV Software работает под управлением операционных систем Windows® 2000 и XP. Онон не только позволяет  конфигурировать систему, но и просматривать, обрабатывать и анализировать результаты измерений. 

Общие характеристики системы

Диапазон  измерения Скорость:   0 … ± 2,500 м/мин

Единицы измерения    м, м/с, м/мин

Точность     0.05 % измеряемого значения

Повторяемость    0.02 % измеряемого значения

Продолжительность измерения  5 мс

Частота выдачи измеренных значений 1024 с-1  

Характеристики  сенсорной головки LSV-I-300

Источник  света   Диодный лазер, 690 нм / < 24 мВт

Лазер класса защиты   3B

Потребление мощности      12Вт

Влажность     макс. 80%, без конденсации

Класс защиты   IP 65

Размеры[L x W x H]   240 мм x 120 мм x 64 мм

Вес      2.5 кг

Версия  Оптики   LSV-I-300-504 LSV-I-300-904

Рабочая температура  0 °C...+45 °C  0 °C...+45 °C

Рабочее рассояние   500 мм  900 мм

Максимальная  глубина резкости +/- 30 мм  +/- 30 мм 

Характеристики  процессора обработоки сигналов LSV-E-300

Питание    100 VAC … 240 VAC, 50/60 Гц, 100 Вт

Рабочая температура  +10 °C ... +40 °C

Размеры[L x W x H]   230 мм x 330 мм x 185 мм

Вес     11 кг

Класс защиты   IP 66

LCD дисплей    Скорость, длина, статус

Стандартные интерфейсы -  Последовательный, RS-232 или RS-422, 230 kBit/s

Опциональные  интерфейсы - Ethernet интерфейс в локальной сети

Выявление объекта   Сигнал при появлении объекта в поле измерения

Принцип действия бесконтактных  измерителей скорости и длины

Внутри  сенсоров LSV-065 и LSV-026, установлена брэгговская  ячейка, разделяющая свет диодного лазера на два луча сдвинутых по частоте на 40 МГц.

Сенсорная головка имеет патентованный  частотно-стабилизированный диодный  лазер, высокочувствительный APD-детектор (лавинный фотодиод),  и оптический преобразователь частоты (брэгговскую  ячейку).

Два луча пересекаются под углом j на движущейся поверхности и формируют интерференционную  картину виде чередующихся ярких  и темных полос с одинаковым интервалом.

Свет, рассеивающийся на поверхности движущегося через интерференционную картину объекта претерпевает модуляцию по яркости с частотой, пропорциональной скорости объекта.

Часть рассеянного света собирается линзой и, с помощью оптического детектора, преобразуется в электрический  сигнал.

Частотный сдвиг (в данном случае 40МГц) играет особую роль, поскольку он является несущей частотной модуляцией рассеянного  света.

Интерференционная картина

Несущая частота 40 МГц позволяет LSV определять направление движение и «нулевую скорость» (т.е. контроллер LSV-6200 определяет что поверхность объекта остановилась, когда получает сигнал с частотой, равной 40 МГц). Поскольку интервал полос  в интерференционной картине  зависит только от угла пересечения  лучей и длины волны диодного лазера, точность измерения не зависит  от каких-либо внешних воздействий. Калиброванный интервал полос сохраняется  постоянным, даже если поверхность  объекта перемещается ближе или  дальше от сенсора (в пределах оптической глубины резкости).

Сигнал  с LSV-сенсора характеризуется всплесками, т.е. он не непрерывен во времени, а состоит  из коротких секций с несколькими  последовательными колебательными периодами – всплесками. Точное определение мгновенной частоты  возможно только в период длительности всплеска. Поскольку длительность всплеска неизвестна и амплитуда сигнала  также сильно варьируется, реализация надежного метода измерения требует  сложного и совершенного алгоритма  согласования сигналов.

Фирмой Polytec разработан алгоритм «Автоматической  адаптации к поверхности» (ASA), обеспечивающий сигнал с непрерывной амплитудой, незавимой от отражающих свойств  материала поверхности.

Специализированный FBD - быстрый детектор всплесков (Fast Burst Detector) определяет доплеровскую частоту (т.е. скорость) и немедленно подстраивает аналого-цифровой преобразователь  для максимально информативного захвата доплеровского всплеска и максимальной точности измерения.

При нулевой  скорости пик частотного спектра  соответствует 40 МГц. Этот частотный  сдвиг позволяет измерять скорости, близкие к нулю и отрицательные  скорости. Частоты менее 40 МГц соответствуют  отрицательным значениям скорости, а частоты более 40 МГц соответствуют  положительным значениям скорости. Максимально допустимое значение доплеровского  сдвига по частоте составляет ±4.8 МГц.

Рисунок 8 - Диаграмма Частота/Скорость 

После точного определения частоты, контроллер рассчитывет значение скорости по следующей  формуле:

vp = fD * Ds,   Ds = интервал полос интерференционной картины.

Интегрирование  скорости дает значение длины. Обозначения (скорости и длины) отображаются на передней панели прибора и доступны в виде выходных сигналов для мониторинга данных и управления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Измерение или контроль показателя качества готовой  продукции

Контроль  качества профилей в технологическом потоке производится на столе осмотра или контрольном столе старшим вальцовщиком.

Измерение готовых профилей производится согласно чертежам соответствующих НД. Результаты всех измерений старший вальцовщик записывает в книгу производства.

Измерению подвергается каждая первая полоса после  настройки, перестройки и ремонта  стана, смене партии, а так же после  застревания полос в стане.

Периодическое измерение геометрических размеров и осмотр поверхности профилей производится старшим вальцовщиком не реже чем  через 20 минут часового производства стана. Для контроля геометрии готовых  профилей измеряют размеры отдельных  элементов профиля, а также геометрические параметры в соответствии с НД на данный вид продукции.

Контроль  качества и измерение параметров сварных швов производится на столе  осмотра. На сварном шве не должно быть трещин, плен, расслоений.

Контроль  качества поверхности профилей производится на столе осмотра.

В случае несоответствия профиля требованиям  НД старший вальцовщик останавливает  стан и принимает меры по устранению дефектов, а прокатанный металл, при необходимости, направляется на ручную сортировку. Качество металла, направляемого на сортировку, определяет контролер ОКП и начальник  смены.

При укладке  профилей мерной длины торцы пачки  должны быть выровнены с одной  стороны, выступающие концы с  другой стороны не должны превышать  предельных отклонений по длине, установленных  в НД.

Приемка металла на складе готовой продукции  производится бригадиром склада, согласно вагонной формировочной, подписанной  работником ОКП. Пачки, имеющие дефектные  профили или неправильную маркировку и упаковку, складируются в отдельный  стеллаж для несоответствующей продукции, для дальнейшей рассортировки, этот металл записывается в отдельную формировочную, с указанием дефекта и подписью ОКП. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. Методы  и средства измерений: Учебник для  вузов / Г.Г. Ранеев, А.П. Тарасенко. –  М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 336 с.
2. ТИ 101-П-ГП-002-2009 «Технологическая инструкция»
3. ГОСТ 8283-93 «Профили стальные гнутые корытные равнополочные» Сортамент
4. Сайт http://www.sedatec.ru/ru/products/lasersensors/