СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ БИМЕТАЛЛА С ФЕРРОМАГНИТНЫМ ОСНОВАНИЕМ Российский патент 2003 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывной толщинометрии слоев листового и рулонного биметалла из электропроводных и ферромагнитных материалов.

Известен способ измерения толщины немагнитного покрытия на ферромагнитном основании (А.С. СССР 1798617, G 01 В 7/06, 1993 г.), заключающийся в том, что используют кольцевой магнит, между его торцем и контролируемой поверхностью размещают ферромагнитную пленку с управляемой доменной структурой, а величину изменения напряженности магнитного поля определяют по диаметру образующегося в ферромагнитной пленке цилиндрического домена.

Недостатком данного способа является определение толщины только одного слоя двухслойных изделий, невозможность измерения толщины в технологическом процессе изготовления многослойных изделий.

Известен способ контроля толщины металлических поверхностных слоев (А.С. СССР 1758413, G 01 B 7/00, G 01 N 27/90, 1990 г.), заключающийся в том, что на материал воздействуют переменным магнитным полем, измеряют индуктивным преобразователем на поверхности этого материала нормальную и тангенциальную составляющие указанного поля, определяют отношение сигналов этого преобразователя, переменное магнитное поле возбуждают по крайней мере на двух частотах индуктором с П-образным магнитопроводом, контактирующим полюсами с контролируемым материалом, нормальную составляющую поля измеряют на оси симметрии между указанными полюсами, тангенциальную составляющую измеряют под полюсом магнитопровода и определяют отношение указанных отношений на каждой из частот магнитного поля, по которому фиксируют толщину поверхностного слоя материала.

Недостатком данного способа является определение толщины только одного слоя двухслойных изделий, а также невозможность использования данного способа для бесконтактного контроля, что значительно снижает область применения и функциональные возможности.

Технический результат - повышение точности измерения толщины слоев биметалла в технологическом процессе прокатки, расширение функциональных возможностей и расширение области применения.

Технический результат достигается тем, что способ непрерывного контроля толщины слоев биметалла с ферромагнитным основанием, заключающийся в том, что на биметалл воздействуют переменным магнитным полем, которое возбуждают индуктором с П-образным магнитопроводом, индуктор располагают с зазором со стороны ферромагнитного слоя, дополнительно используют экранную измерительную катушку, которую размещают над индуктором с противоположной стороны биметалла, второй эталонный индуктор и вторую экранную эталонную катушку, которые располагают аналогично относительно эталона, причем экранные измерительная и эталонная катушки, а также вторичные обмотки индукторов включены соответственно последовательно-встречно, отклонение толщин слоев от эталона определяют по изменению напряжений на экранной измерительной и вторичной обмотке индуктора относительно напряжений соответственно на экранной эталонной катушке и вторичной обмотке эталонного индуктора.

На чертеже представлена схема устройства, реализующее способ непрерывного контроля толщины слоев биметалла с ферромагнитным основанием.

Устройство состоит из биметаллической полосы 1, эталона 2, двух индукторов, один из которых измерительный 3, а другой - эталонный 4, соединенные с генератором 5 переменного тока, выпрямителей 6 и 10, указателей отклонения толщины 7 и 11, экранных измерительной 8 и эталонной 9 катушек.

Способ осуществляется следующим образом.

Биметаллическая полоса 1 и эталон 2 намагничиваются с помощью П-образных электромагнитов 3 и 4 на фиксированной частоте генератором 5. Электромагниты установлены со стороны ферромагнитного слоя биметалла. В электромагните магнитная цепь замыкается измеряемой полосой, в эталонном - эталоном. Первичные обмотки электромагнитов питаются переменным током от генератора такой частоты, когда эффективная глубина проникновения вихревых токов больше, чем толщина измеряемой полосы. Во вторичных обмотках электромагнитов возникают напряжения, которые пропорциональны толщинам измеряемого ферромагнитного основания биметалла и эталона. Вторичные обмотки соединены так, что их напряжения в схеме сравнения направлены навстречу одно другому. Так как напряжение, поступающее от вторичной обмотки эталонного электромагнита, постоянно, а напряжение от вторичной обмотки измерительного электромагнита, контролирующего толщину ферромагнитного слоя прокатываемой биметаллической полосы, меняется в зависимости от изменения этой толщины, то результирующее напряжение будет пропорционально отклонению толщины от заданной эталоном. Выпрямленный ток поступает на указатель 7 отклонения толщины ферромагнитного слоя биметаллической полосы от заданной толщины.

Экранные измерительная 8 и эталонная 9 катушки расположены соответственно над измерительным электромагнитом 3 и эталонным электромагнитом 4 с противоположной стороны биметаллической полосы 1 и эталона 2. Катушки 8 и 9 соединены последовательно-встречно и напряжения в схеме сравнения направлены навстречу одно другому. Синусоидальный ток, действующий в возбуждающих (первичных) обмотках измерительного и эталонного электромагнитах, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем верхнем слое биметаллической полосы. Эти вихревые токи затухают по мере проникновения вглубь исследуемого объекта. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на измерительную 8 и эталонную 9 катушки, наводя в них эдс, которые пропорциональны толщинам измеряемого верхнего слоя биметалла и эталона. Напряжение эталонной катушки также постоянно, а напряжение измерительной катушки, контролирующая толщину верхнего слоя биметаллической полосы, меняется в зависимости от изменения этой толщины. Результирующее напряжение будет пропорционально отклонению толщины от заданной эталоном. Выпрямленный ток в выпрямителе 10 поступает на второй указатель 11 отклонения толщины верхнего слоя прокатываемого биметалла от заданной толщины.

Для проверки работоспособности предлагаемого технического решения на АО ЗПС (г. Тамбов) на линии рулонного производства биметаллической полосы размерами по толщине (1,9-4,5) мм с антифрикционным слоем АО - 12-1, АО - 20-1, АО - 6-1 проводились измерения толщины слоев биметалла в процессе прокатки, погрешность измерения толщины слоев при этом составила 3,2%, что дает возможность использовать предлагаемое техническое решение и для регулирования соотношения слоев биметаллической полосы в процессе прокатки.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывной толщинометрии слоев листового и рулонного биметалла из электропроводных и ферромагнитных материалов. Технический результат - повышение точности измерения толщины слоев биметалла в технологическом процессе прокатки, расширение функциональных возможностей и расширение области применения. На биметалл воздействуют переменным магнитным полем, которое возбуждают индуктором с П-образным магнитопроводом. Индуктор располагают с зазором со стороны ферромагнитного слоя. Экранную измерительную катушку размещают над индуктором с противоположной стороны биметалла. Второй эталонный индуктор и вторую экранную эталонную катушку располагают аналогично относительно эталона. Экранные измерительная и эталонная катушки, вторичные обмотки индукторов включены соответственно последовательно-встречно. Отклонение толщин слоев биметалла определяют по изменению напряжений на экранной измерительной и вторичной обмотке индуктора относительно напряжений соответственно на экранной эталонной катушке и вторичной обмотке эталонного индуктора. 1 ил.

Способ непрерывного контроля толщины слоев биметалла с ферромагнитным основанием, заключающийся в том, что на биметалл воздействуют переменным магнитным полем, которое возбуждают индуктором с П-образным магнитопроводом, отличающийся тем, что индуктор располагают с зазором со стороны ферромагнитного слоя, дополнительно используют экранную измерительную катушку, которую размещают над индуктором с противоположной стороны биметалла, второй эталонный индуктор и вторую экранную эталонную катушку, которые располагают аналогично относительно эталона, причем экранные измерительная и эталонная катушки, а также вторичные обмотки индукторов включены соответственно последовательно-встречно, отклонение толщин слоев от эталона определяют по изменению напряжений на экранной измерительной и вторичной обмотке индуктора относительно напряжений соответственно на экранной эталонной катушке и вторичной обмотке эталонного индуктора.