СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОСКОСТНОСТИ ДВИЖУЩЕГОСЯ ЛИСТА МАТЕРИАЛА Российский патент 2007 года по МПК G01B7/34 G01B21/20 B21B38/02 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано преимущественно в листопрокатных технологиях.

Известен способ измерения плоскостности движущейся полосы металла в виде поперечного распределения относительных удлинений ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством, приведённый в описании измерителя плоскостности для горячей прокатки (Flatness Gauge for Hot Strip Mills, фирма Mitsubishi Electric, Япония, проспект SEG 317-A / ROD, 1985 г.). Этот способ основан на измерении поперечного распределения относительных удлинений ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством, при котором с большой частотой повторения производится измерение высоты поверхности указанных участков относительно плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается полоса, а также измерение скорости движения полосы, с последующим вычислением длин ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством, и соответственно, относительных удлинений указанных участков из условия:

,

,

где

L_m - длина m-го ленточного продольного участка полосы, выделяемого измерительным устройством, (m=1, 2, 3...);

N - число измерений, участвующих в усреднении;

h_m,i - высота поверхности полосы относительно плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается полоса, в i-м измерении, (i=1, 2, 3...);

h_m,i+1 - высота поверхности полосы относительно плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается полоса, в i+1-м измерении, (i=1, 2, 3...);

V_i - средняя скорость движения полосы в интервале времени t_i+1-t_i;

t_i - момент i-го измерения;

t_i+1 - момент i+1-го измерения;

β_m - относительное удлинение m-го ленточного продольного участка полосы, выделяемого измерительным устройством, (m=1, 2, 3...);

L_min - длина наиболее короткого ленточного продольного участка полосы, выделяемого измерительным устройством.

В приведенном выше условии разность моментов i+1-го и i-го измерений является величиной, известной и определяемой техническими характеристиками устройства. Скорость движения полосы в процессе прокатки является величиной практически постоянной. Знание ее с хорошей точностью необходимо для вычисления относительных удлинений в соответствии с указанным способом. Одновременно в этом устройстве может быть определена и такая характеристика плоскостности полосы как форма, представленная в виде массива чисел отстояний элементов поверхности от опорной плоскости h_m,i.

В рассматриваемом устройстве используются несколько лазерных источников света и телевизионных регистраторов (для каждого ленточного продольного участка своя пара), обеспечивающих измерение высоты с помощью метода оптической триангуляции. При этом предполагается, что в момент t_i+1 высота участка полосы, измеренная в момент t_i, не изменилась.

Однако, при движении полосы по рольгангу последняя испытывает вибрации, что вносит, из-за невыполнения указанного выше предположения, значительные погрешности в измерения как разности высот, так и, соответственно, относительных удлинений ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством. Для уменьшения влияния этого фактора требуются дополнительные специальные меры, например, измерение скорости вертикального перемещения полосы из-за вибрации или использование методов фильтрации, что резко уменьшает быстродействие измерительной системы и снижает эффективность ее применения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения плоскостности движущейся полосы материала, приведённый в описании изобретения по патенту RU 2119643 С1, кл. G01B 7/34, 11/24, 21/20, 1997 г., выбранный в качестве прототипа. Этот способ основан на измерении поперечного распределения относительных удлинений ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством, при котором с большой частотой повторения производится измерение продольных углов наклона поверхности указанных участков относительно плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается полоса, с последующим вычислением относительных удлинений ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством, из условия:

,

,

где

- удлинение m-го ленточного продольного участка полосы (листа), выделяемого измерительным устройством, относительно проекции указанного участка на плоскость, касательную к опорным элементам, по которым перемещается полоса, (m=1, 2, 3...);

N - число измерений, участвующих в усреднении;

γ_m,i - измеренный угол (в радианах) для m-го ленточного продольного участка полосы (листа), выделяемого измерительным устройством, в i-м измерении, (i=1, 2, 3...);

γ_m,i+1 - измеренный угол (в радианах) для m-го ленточного продольного участка полосы (листа), выделяемого измерительным устройством, в i+1-м измерении;

β_m - относительное удлинение m-го ленточного продольного участка полосы (листа), выделяемого измерительным устройством;

- удлинение наиболее короткого ленточного продольного участка полосы (листа), выделяемого измерительным устройством, относительно проекции указанного участка на плоскость, касательную к опорным элементам, по которым перемещается полоса (лист).

В рассматриваемом устройстве обеспечивается более высокая точность измерения относительных удлинений ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством, в условиях вибрации полосы.

Основным назначением способа измерения плоскостности полосы в прототипе является получение исходных данных для управления технологическим режимом непосредственно в процессе прокатки с целью достижения наилучшей плоскостности полосы.

При производстве листов назначение измерения плоскостности изменяется. В этом случае результат измерения используется либо для последующей коррекции технологического режима прокатного агрегата, либо для аттестации листовой продукции.

Критерием годности листа по параметру плоскостности на всех без исключения производствах на сегодняшний день является форма листа, а, именно, либо абсолютное максимальное отклонение поверхности листа от опорной плоскости, либо максимальное отклонение поверхности листа от опорной плоскости на единицу длины направления, вдоль которого производится проверка формы. Представление плоскостности листа в виде его формы является привычным для производственников, соответствует ГОСТ 26877-91 «МЕТАЛЛОПРОДУКЦИЯ. Методы измерения отклонений формы» и является основой для разрешения конфликтных ситуаций между производителями и потребителями листовой продукции в случаях бракования по параметру плоскостности.

Задача предлагаемого изобретения: применение способа измерения плоскостности полосы для измерения формы листов и на базе этого повышение производительности контроля качества выходной продукции по параметру плоскостности.

Технический результат заявляемого способа заключается в приведении измеренного массива углов наклона элементов ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством, к форме листа, представляющей массив отстояний элементов поверхности от опорной плоскости. При этом на результат измерения формы таким способом вибрация оказывает существенно меньшее влияние.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе, измеряют с большой частотой повторения продольные углы наклона поверхности ленточных продольных участков, выделяемых измерительным устройством, относительно плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается лист, измеряют скорость движения листа, ленточные продольные участки листа выбирают прилежащими друг к другу без зазоров и перекрытий, покрывая всю ширину листа, а форму листа вычисляют из условия:

,

где

h_m,i - отстояние i-го элемента m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством,

γ_m,k - измеренный угол (в радианах) для m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством, в k-м измерении, (k=1, 2, 3...);

V_k - средняя скорость движения листа в интервале времени между k-1 и k-м моментами измерения углов наклона ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством,

Т - период измерений углов и скорости движения листа.

Выбор ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством, прилежащими друг к другу без зазоров и перекрытий, покрывая всю ширину листа, позволяет получать форму с максимальной подробностью и не пропустить её экстремальных отклонений от опорной плоскости.

Способ измерения плоскостности листа в виде формы, представляемой массивом отстояний поверхности листа от опорной плоскости, основанный на измерении углов наклона элементов поверхности ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством; на выборе ленточных продольных участков листа прилежащими друг к другу без зазоров и перекрытий, покрывая всю ширину листа; а также на измерении скорости, рассмотрим на одном из возможных вариантов.

Над поверхностью движущегося листа располагают устройство, измеряющее с большой частотой на каждом из ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством, угол γ_m,i (m - номер ленточного участка, i - номер измерения), образованный линиями пересечения плоскости, касательной к поверхности полосы в точке измерения, и плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается лист, с плоскостью, проходящей через точку измерения и расположенной вдоль направления перемещения листа перпендикулярно к плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается лист.

Одновременно, во время движения листа измеряют его скорость, регистрируя для этой цели, например, аналоговую величину скорости, получаемую из АСУТП прокатного агрегата.

Затем вычисляют форму листа как массив отстояний элементов поверхности в каждом ленточном продольном участке листа, выделяемом измерительным устройством, по формуле:

где

h_m,i - отстояние i-го элемента m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством,

γ_m,k - измеренный угол (в радианах) для m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством, в k-м измерении, (k=1, 2, 3...);

V_k - средняя скорость движения листа в интервале времени между k-1 и k-м моментами измерения углов наклона ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством,

Т - период измерений углов и скорости движения листа.

Сравнивая полученный массив отстояний поверхности листа от опорной плоскости с допуском на максимальное отклонение, содержащимся в техническом задании на производство листовой продукции, принимают решение о годности или негодности данного листа.

Изобретение относится к областям металлургии, производства материалов и может быть использовано преимущественно в листопрокатных технологиях. Технический результат заключается в повышении точности измерения. Способ определения плоскостности движущегося листа материала основан на измерении углов наклона элементов поверхности листа в каждом из ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством. При этом измеряют угол, образованный линиями пересечения плоскости, касательной к поверхности листа в точке измерения, и плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается лист, с плоскостью, проходящей через точку измерения и расположенной вдоль направления перемещения листа, перпендикулярно к плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается лист. Новым в способе является то, что дополнительно учитывается скорость движения листа, а плоскостность листа определяется в виде формы ленточных продольных участков полосы, выделяемых измерительным устройством в соответствии с математическим выражением.

Способ определения плоскостности движущегося листа материала, включающий измерение поперечного распределения относительных удлинений ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством, при этом измеряют угол, образованный линиями пересечения плоскости, касательной к поверхности листа в точке измерения, и плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается лист, с плоскостью, проходящей через точку измерения и расположенной вдоль направления перемещения листа перпендикулярно к плоскости, касательной к опорным элементам, по которым перемещается лист, вычисляют относительные удлинения ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством, по математическим выражениям:

где - удлинение m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством, относительно проекции указанного участка на плоскость, касательную к опорным элементам, по которым перемещается лист, (m=1, 2, 3...);

N - число измерений, участвующих в усреднении;

γ_m,i - измеренный угол (в радианах) для m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством, в i-ом измерении, (i=1, 2, 3...);

γ_m,i+1 - измеренный угол (в радианах) для m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством, в i+1-ом измерении;

β_m - относительное удлинение m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством;

- удлинение наиболее короткого ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством, относительно проекции указанного участка на плоскость, касательную к опорным элементам, по которым перемещается лист, отличающийся тем, что дополнительно измеряют величину скорости движения листа и вычисляют форму листа в виде массива чисел отстояния элементов поверхности от опорной плоскости по математическому выражению:

где h_m,i - отстояние i-го элемента m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством;

γ_m,k - измеренный угол (в радианах) для m-го ленточного продольного участка листа, выделяемого измерительным устройством, в k-ом измерении, (k=1, 2, 3...);

V_k - средняя скорость движения листа в интервале времени между k-1 и k-ым моментами измерения углов наклона ленточных продольных участков листа, выделяемых измерительным устройством;

Т - период измерений углов и скорости движения листа.