Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ В ЗОНЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к производству труб на трубосварочных агрегатах.

Известен способ дрессировки горизонтально перемещаемой металлической полосы, включающий регулирование роликами натяжного устройства силы натяжения, которая направляется под углом по отношению к оси движения металлической полосы в горизонтальной плоскости, с целью улучшения плоскостности полосы (Патент №1049130).

Совпадающий признак - натяжение роликами металлической полосы.

В этом известном способе не рассматривается обеспечение стабильного положения металлической полосы в вертикальной плоскости.

Известен способ стабилизации положения вертикально движущейся тонкой (толщиной 0,5-1,5 мм) стальной полосы и устройство для его осуществления (Патент №2005102753), позволяющие уменьшить колебания и прогибы полосы в поперечном направлении за счет воздействия на полосу регулируемым электромагнитным полем.

К совпадающим признакам следует отнести решение задачи стабилизации положения металлической полосы. Однако использование этого способа для стабилизации положения в поперечном направлении металлической полосы толщиной 2 мм и более, перемещаемой в горизонтальном направлении путем воздействия на нее регулируемым магнитным полем, является сложной для практического выполнения задачей.

Наиболее близким к предлагаемому способу стабилизации положения металлической полосы в зоне измерения является способ измерения толщины (Патент №2419068). Этот способ включает горизонтальное перемещение металлической полосы через зону измерения путем ее протягивания и ограничение вертикального перемещения полосы в зоне измерения с помощью двух пар неприводных роликов, расположенных до и после зоны измерения. В каждой паре нижний и верхний ролики расположены в одной вертикальной плоскости с зазором между ними для прохождения полосы.

Данный способ имеет следующие недостатки.

1. Невозможность плотного прижатия металлической полосы верхними роликами к нижним роликам, так как жесткое защемление в щели между роликами участков полосы с клиновидным профилем ее поперечного сечения приведет к возникновению силы, выталкивающей полосу с оси зоны измерения в сторону увеличивающейся толщины клина. Это обстоятельство вынуждает устанавливать зазор между верхними и нижними роликами не менее значения максимально допустимой толщины полосы.

2. Из-за невозможности плотного прижатия полосы роликами возникают повышенные ее колебания в вертикальной плоскости в случаях перемещения через зону измерения участков полосы с повышенной неплоскостностью (с повышенной серповидностью, коробоватостью или волнистостью).

Повышенные колебания металлической полосы в вертикальной плоскости вынуждают увеличить динамический диапазон высоты зоны измерения до значения, равного максимальной высоте (Н_макс.) паразитных колебаний участков полосы с максимальной неплоскостностью. Например, на трубоэлектросварочном агрегате 73-219 (на ТЭСА 73-219) при использовании этого способа (патент №2419068) Н_макс=40 мм. Повышенный диапазон перемещения металлической полосы в вертикальной плоскости вынуждает уменьшать коэффициент передачи приемного канала фотоэлектрических модулей лазерного толщиномера и, соответственно, снижать точность измерений.

Задачей заявляемого изобретения является стабилизация положения металлической полосы в зоне измерения для уменьшения динамического диапазона высоты зоны измерения и повышения за счет этого точности измерения.

Технический результат достигается за счет того, что способ стабилизации положения металлической полосы в зоне измерения включает ее горизонтальное перемещение через зону измерения путем протягивания и ограничение ее вертикального перемещения с помощью неприводных роликов, расположенных до и после зоны измерения, отличается тем, что неприводными роликами осуществляют изгиб полосы на входе в зону и на выходе из зоны измерения, ограничивают в зоне измерения длину неудерживаемого участка полосы расстоянием между осью окончания изгиба полосы на входе в зону измерения и осью начала ее изгиба на выходе из этой зоны и обеспечивают в зоне измерения натяжение полосы, равное усилию, которое необходимо для преодоления сопротивления деформации изгиба полосы на входе в зону измерения.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом уменьшит высоту перемещения полосы в зоне измерения за счет того, что будет обеспечен ее изгиб неприводными роликами на входе в зону измерения и на выходе из зоны измерения. При этом будет обеспечено:

1. Плотное прижатие полосы к изгибающим роликам без возникновения силы, выталкивающей ее с оси зоны измерения в сторону (независимо от степени и направления клиновидности профиля ее поперечного сечения).

2. Натяжение полосы, протягиваемой через зону измерения, равное усилию, которое необходимо для преодоления сопротивления деформации изгиба полосы на входе в зону измерения.

3. Ограничение в зоне измерения длины неудерживаемого участка полосы расстоянием между осью окончания изгиба полосы на входе в зону измерения и осью начала изгиба полосы на выходе из этой зоны. Максимальная высота паразитных колебаний полосы Н_макс в основном определяется максимальной абсолютной неплоскостностью h (в миллиметрах) участка полосы, находящегося в зоне измерения. Максимальная абсолютная неплоскостность участка полосы в зоне измерения h определяется по формуле h=k·L², где k - максимальная относительная неплоскостность в миллиметрах на 1 дециметр длины полосы, которая, как показали практические замеры, обычно не превышает 1,2 мм/дм, a L - длина неудерживаемого участка полосы в дециметрах. Как видно из формулы, величина h зависит от длины неудерживаемого участка полосы L в квадратной степени. Поэтому ограничение длины неудерживаемого участка полосы L в зоне измерения существенно снизит максимальную абсолютную неплоскостность h этого участка и, соответственно, существенно снизит максимальную высоту паразитных колебаний полосы Н_макс в зоне измерения.

Сущность возможных вариантов предлагаемого способа стабилизации металлической полосы в зоне измерения поясняется фиг. 1-3.

Общим для всех вариантов является способ стабилизации металлической полосы 1 в зоне измерения, например, лазерного толщиномера с датчиками расстояний 2 и 3, расположенными между роликами 4 и 5.

Различия между вариантами в следующем.

На фиг. 1 на входе в зону измерения полосу 1 изгибают роликом 6 между роликами 7 и 4, а на выходе из зоны измерения полосу 1 изгибают роликом 8 между роликами 5 и 9.

На фиг. 2 на входе в зону измерения полосу 1 изгибают роликами 10 и 4, а на выходе из зоны измерения полосу 1 изгибают роликом 11 между роликами 5 и 12.

На фиг. 3 на входе в зону измерения полосу 1 изгибают роликами 13 и 4, а на выходе из зоны измерения полосу 1 изгибают роликами 5 и 14.

В соответствии со схемой, приведенной на фиг. 1, предлагаемый способ стабилизации металлической полосы в зоне измерения осуществляется следующим образом.

С помощью тянущего устройства (на фиг. 1 не показано) полосу 1 протягивают через зону измерения между верхним 2 и нижним 3 датчиками, в частности между фотоэлектрическими модулями лазерных измерителей расстояний, соответственно, до верхней и нижней поверхностей металлической полосы 1. На входе в зону измерения полосу 1 изгибают верхним роликом 6 между нижними роликами 7 и 4. За счет этого изгиба обеспечивается натяжение полосы 1, протягиваемой через зону измерения, равное усилию, которое необходимо для преодоления сопротивления деформации этому изгибу. Натяжение полосы 1 снизит ее неплоскостность h в зоне измерения. На выходе из зоны измерения полосу 1 изгибают верхним роликом 8 между нижними роликами 5 и 9. Величина изгиба полосы 1 на входе в зону измерения и на выходе из зоны измерения регулируется с помощью изменения положения верхних роликов 6 и 8 по высоте. Величина изгиба полосы 1 выбирается минимальной, но достаточной для обеспечения плотного прижатия полосы 1 к роликам 4 и 5. Плотное прижатие полосы 1 к роликам 4 и 5 позволит надежно ограничить длину неудерживаемого участка полосы 1 расстоянием между осью нижнего ролика 4, где заканчивается изгиб полосы 1 на входе в зону измерения, и осью нижнего ролика 5, где начинается ее изгиб на выходе из зоны измерения. Конструктивно длина этого неудерживаемого участка полосы 1 в зоне измерения может быть уменьшена примерно до 3 дециметров. При такой длине неудерживаемого участка полосы 1 максимальная абсолютная неплоскостность полосы h на этом участке будет равна 1,2·3²=10,8 мм.

В соответствии со схемой, приведенной на фиг. 2, предлагаемый способ стабилизации металлической полосы в зоне измерения осуществляется следующим образом.

С помощью тянущего устройства (на фиг. 2 не показано) полосу 1 протягивают через зону измерения между верхним 2 и нижним 3 датчиками измерителя. На входе в зону измерения полосу 1 изгибают сначала роликом 10, а затем роликом 4. Эти два изгиба полосы 1, протягиваемой через зону измерения, позволят обеспечить ее плотный прижим к ролику 4 и обеспечить натяжение полосы 1, равное усилию, которое необходимо для преодоления сопротивления деформации при этих ее изгибах. Натяжение полосы 1 снизит ее неплоскостность h в зоне измерения. На выходе из зоны измерения полосу 1 изгибают верхним роликом 11 между нижними роликами 5 и 12. Величина изгиба полосы 1 верхним роликом 11 регулируется с помощью изменения его положения по высоте и выбирается минимальной, но достаточной для обеспечения плотного прижатия полосы 1 к ролику 5. Плотное прижатие полосы 1 к роликам 4 и 5 позволит надежно ограничить длину неудерживаемого участка полосы 1 расстоянием между осью ролика 4, где заканчивается ее изгиб на входе в зону измерения, и осью ролика 5, где начинается ее изгиб на выходе из зоны измерения. Конструктивно длина этого неудерживаемого участка полосы 1 в зоне измерения может быть уменьшена примерно до 3,5 дециметров. При такой длине неудерживаемого участка полосы 1 максимальная абсолютная неплоскостность полосы h на этом участке будет равна 1,2·3,5²=14,7 мм.

В соответствии со схемой, приведенной на фиг. 3, предлагаемый способ стабилизации металлической полосы в зоне измерения осуществляется следующим образом.

С помощью тянущего устройства (на фиг. 3 не показано) полосу 1 протягивают через зону измерения между верхним 2 и нижним 3 датчиками измерителя. На входе в зону измерения полосу 1 сначала изгибают роликом 13, а затем роликом 4. Эти два изгиба полосы 1, протягиваемой через зону измерения, позволят обеспечить ее плотное прижатие к ролику 4 и обеспечить натяжение полосы 1, равное усилию, которое необходимо для преодоления сопротивления деформации при этих ее изгибах. Натяжение полосы 1 снизит ее неплоскостность h в зоне измерения. На выходе из зоны измерения полосу 1 сначала изгибают роликом 5, а затем роликом 14. Эти два изгиба полосы 1 позволят обеспечить ее плотное прижатие к ролику 5. Плотное прижатие полосы 1 к роликам 4 и 5 позволит надежно ограничить длину неудерживаемого участка полосы 1 расстоянием между осью ролика 4, где заканчивается ее изгиб на входе в зону измерения, и осью ролика 5, где начинается ее изгиб на выходе из зоны измерения. Конструктивно длина этого неудерживаемого участка полосы 1 в зоне измерения может быть уменьшена примерно до 4 дециметров. При такой длине неудерживаемого участка полосы 1 максимальная абсолютной неплоскостность полосы h на этом участке будет равна 1,2·4²=19,2 мм.

При реализации предлагаемого способа стабилизации положения металлической полосы в зоне измерения, например, в линии трубоэлектросварочного агрегата, в качестве тянущего устройства может быть использован формовочный стан, рабочие валки которого имеют привод.

Испытание предлагаемого способа стабилизации положения металлической полосы в зоне измерения провели в линии ТЭСА 73-219 в соответствии со схемой, приведенной на фиг. 1. Диаметр всех роликов на входе в зону измерения и на выходе из нее был равен 120 мм. Расстояние между осями роликов 4 и 5 было равно 3 дециметра. Полосу шириной 670 мм и номинальной толщиной 7,7 мм на входе в зону измерения прогибали верхним роликом 6 между нижними роликами 7 и 4 с обеспечением высоты стрелы прогиба 30 мм. На выходе из зоны измерения ее прогибали верхним роликом 8 между нижними роликами 5 и 9 с обеспечением высоты стрелы прогиба также 30 мм. Это позволило обеспечить плотное прижатие полосы к роликам 4 и 5. При указанном испытании максимальная высота паразитного колебания полосы в зоне измерения Н_макс была равна 12 мм. Это в 3,3 раза меньше, чем при стабилизации металлической полосы по прототипу, при использовании которого Н_макс была равна 40 мм (40:12=3,3).

Испытания показали, что предлагаемый способ позволяет снизить в 3,3 раза высоту динамического диапазона измерения и, соответственно, во столько же раз повысить точность измерения толщины полосы.

При двух других вариантах стабилизации металлической полосы в зоне измерения, изображенных на фиг. 2 и 3, предлагаемый способ позволит в 2-3 раза снизить высоту динамического диапазона измерения и во столько же раз повысить точность измерения толщины полосы.