Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Измерение толщины холоднокатаной ленты. 2

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное заведение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова»

Кафедра обработки металлов давлением

Курсовая работа

по дисциплине: «Методы и средства измерений, испытаний и контроля»

на тему: «Измерение толщины холоднокатаной ленты»

Выполнил Никитенко В.В.

ст.гр. ТС-08

Проверил

Доцент, канд. техн. Наук Омельченко Б. Я.

Магнитогорск,2012

Оглавление

Введение 3

1 Характеристика готовой продукции, описание и схема технологического процесса 4

1.1 Основные требования к готовой продукции 4

1.2 Порядок технологических операций в ЛПЦ-8 5

1.2.1 Удаление окалины с помощью непрерывного травильного агрегата (НТА) 5

1.2.2 Процесс прокатки 7

1.2.3 Рекристаллизационный отжиг 10

1.2.4 Дрессировка 12

2 Методы измерения толщины холоднокатаной ленты 15

2.1 Контактный метод измерения толщины, с помощью роликового толщиномера 15

2.2 Бесконтактные методы 16

3 Устройство, работа и характеристика рентгеновского толщиномера 21

4 Измерение или контроль относительного удлинения готовой продукции 23

Список используемой литературы 25

Введение

В производстве холоднокатаных лент и полос, наряду с возрастающей потребностью увеличения объемов производства, постоянно растут требования к расширению сортамента и повышению точности проката, непрерывно происходит совершенствование и создание новых реверсивных станов и станов непрерывной прокатки.

Измерение толщины проката производят для контроля размеров и учета количества проката перед сдачей готовой продукции на склад; для выявления нарушений технологического режима с целью ручной или автоматической настройки прокатных станов; для использования автоматизированных систем отделки прокатных изделий (например, резки).

1 Характеристика готовой продукции, описание и схема технологического процесса

1.1 Основные требования к готовой продукции

Стан 630 холодной прокатки предназначен для производства холоднокатаной ленты, требования к которой указаны в ГОСТ 503-81.

Холоднокатаную ленту изготовляют:

по состоянию материала:

-особомягкая - ОМ

-мягкая - М

-полунагартованная - ПН

-нагартованная - Н

-высоконагартованная - ВН

по точности изготовления:

-по толщине

-нормальной точности

-повышенной точности - Т

-высокой точности - В

-по ширине:

-нормальной точности

-повышенной точности - Ш

по виду и качеству поверхности:

-первой группы - 1

-второй группы - 2

-третьей группы - 3

-четвертой группы - 4

по виду кромок:

-с обрезанными кромками

-с необрезанными кромками - НО

по микроструктуре:

-без контроля

-с контролем - К

по серповидности:

-без контроля

-с контролем:

-класс А

-класс Б.

по качеству изготовления

-обыкновенного качества

-повышенного качества - П.

Лента изготовляется размерами по толщине: 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,10; 0,11; 0,12; 0,15; 0,18; 0,20; 0,22; 0,25; 0,28; 0,30; 0,32; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55; 0,57; 0,60; 0,65; 0,70; 0,75; 0,80; 0,85; 0,90; 0,95; 1,0; 1,05; 1,10; 1,15; 1,20; 1,25; 1,30; 1,35; 1,40; 1,45; 1,50; 1,55; 1,60; 1,65; 1,70; 1,75; 1,80; 1,85; 1,90; 1,95; 2,00; 2,10; 2,20; 2,25; 2,30; 2,40; 2,45; 2,50; 2,60; 2,70; 2,80; 2,90; 3,00; 3,10; 3,20; 3,30; 3,40; 3,50; 3,60; 3,80; 3,90; 4,00 мм;

по ширине: 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30; 32; 34; 36; 38; 39; 40; 42; 43; 45; 46; 48; 50; 52; 53; 54; 55; 56; 58; 60; 63; 65; 66; 70; 73; 75; 76; 80; 83; 85; 86; 90; 93; 95; 96; 100; 102; 103; 105; 110; 112; 114; 115; 117; 120; 123; 125; 130; 135; 140; 142; 145; 150; 155; 160; 165; 170; 175; 180; 185; 190; 195; 200; 205; 210; 215; 220; 225; 230; 235; 240; 245; 250; 260; 270; 280; 290; 300; 310; 320; 325; 330; 340; 350; 360; 370; 380; 390; 400; 410; 420; 430; 440; 450; 500 мм [1].

Механические свойства холоднокатаной ленты указанны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Механические свойства

Состояние материала	Марка стали	Временное сопротивление, Н/мм² (кгс/мм²)	Относительное удлинение, %, не менее

			при толщине ленты, мм
			менее 0,5	от 0,50 до 0,70 включ.	св. 0,70 до 1,50 включ.	св. 1,50 до 2,00 включ.	св. 2,00 до 2,90 включ.	от 3,00 до 4,00 включ.
ОМ	08кп08пс10кп	270-390 (28-40)	23	23	23	26	30	32
М		310-440 (32-45)	17	17	17	18	20	24
ПН	08кп08пс08 10кп10пс10	370-510 (38-52)	7	7	7	9	10	12
Н		440-590 (45-60)	-	-	-	-	4	4
ВН		Не менее 540(55)	-	-	-	-	-	-

1.2 Порядок технологических операций в ЛПЦ-8

1.2.1 Удаление окалины с помощью непрерывного травильного агрегата (НТА)

После горячей прокатки поверхность подката покрыта слоем окалины толщиной от 7 до 15 мкм, но в отдельных случаях может достигать 20 мкм. НТА состоит из трех участков.

Головной участок включает машины и механизмы, предназначенные для задачи полосы в агрегат, предварительного механического разрушения окалины, правки и соединения отдельных полос в непрерывную ленту.

Средняя (технологическая) часть включает оборудование, предназначенное для дополнительного механического разрушения окалины, окончательного ее удаления химическим путем, промывки и сушки полосы. В зависимости от ориентации полосы при воздействии травильного раствора различают агрегаты горизонтального и башенного типов.

Хвостовой участок включает оборудование для обрезки кромок и промасливания полосы, сматывания ее в рулоны и уборки рулонов от агрегата. Схема непрерывного агрегата травления представлена на рисунке 1.1.

1- разматыватель барабанный; 2 – ролики тянущие; 3 – машина правильная роликовая; 4 – машина стыкосварочная интегрированная; 5 – станция натяжная; 6 – накопитель петлевой входной; 7 – ролики натяжные; 8 – окалиноломатель изгибно-растяжной; 9 – ванна травильная; 10 – секция холодной промывки; 11 – секция горячей промывки; 12 – устройство сушильное; 13 – накопитель петлевой выходной; 14 – штамп боковой; 15 – ножницы дисковые кромкообрезные; 16 – ролики натяжные; 17 – машина промасливающая; 18 – ножницы гильотинные делительные; 19 – моталка барабанная.

Рисунок 1.1 – Схема непрерывного агрегата травления в растворе соляной кислоты

1.2.2 Процесс прокатки

Травленые горячекатаные рулоны устанавливаются на консоли накопителя электромостовым краном, в количестве от 1 до 5 рулонов, в зависимости от их ширины. Пакеты рулонов, перемещаемые кранами и загружаемые на накопители должны быть в количестве:

при ширине 250- 280 мм не более 5 рулонов,

при ширине 285- 350 мм не более 4 рулонов,

при ширине 355- 475 мм не более 3 рулонов.

Рулоны шириной 480 мм и свыше транспортировать электромостовыми кранами в количестве не более двух штук .После поворота консоли на 180 градусов рулоны по одному снимаются подъемно-передвижной тележкой и надеваются на барабан разматывателя.[2].

Перед задачей рулонов в производство бригадиром склада с помощью рулетки производится контрольный замер ширины рулонов, при необходимости делаются замеры внутреннего и наружного диаметров рулона, а также телескопичности витков.

Рулон на барабане разматывателя центрируется и закрепляется подвижными сегментами барабана от проворачивания. Опускается прижимной ролик, прижимая верхний виток к рулону. Посредством механизма для разрубки обвязочной ленты производится рубка обвязочной ленты. С помощью механизмов участка задачи конца полосы (отгибатель – гибочный ролик) передний конец полосы отгибается от рулона, затем переднему концу полосы придается кривизна, противоположная по значению кривизне рулона, или передний конец полосы выравнивается. После подъема гибочного ролика полоса вращением барабана разматывателя подается к подающим роликам, опускается верхний приводной подающий ролик. В случаях задачи неровного, замятого переднего конца полосы, производится обрезка дефектного участка на гидравлических ножницах, расположенных перед 1-й клетью. Вырезанные дефектные участки убираются краном или вручную в коробку под металлообрезь, которая после заполнения, краном отгружается в вагоны для шихты.

Поднимается верхний подающий ролик, включаются двигатели разматывателя и лента на заправочной скорости по проводковым устройствам поступает в 1-ю клеть. При задаче следующего рулона в стан все операции повторяются.

Задача переднего конца ленты в валки всех клетей стана производится на заправочной скорости, при помощи проводковых устройств и центрирующих роликов. В период задачи ленты в клети стана для предотвращения порезов и порчи валков необходимо поддерживать натяжение между соответствующими клетями. Для создания натяжения полосы перед 1-й клетью включают регулятор натяжения на разматывателе и опускают прижим 1-й клети.

С захватом переднего конца полосы валками 1-й клети начинается процесс прокатки. При проходе переднего конца полосы через стан с целью предупреждения выхода утолщенного переднего конца в клетях 1, 2, 3, 4 рабочие поршни гидронажимных механизмов опускаются на необходимую величину. При захвате переднего конца ленты валками 5-й клети рабочие поршни 1, 2, 3, 4 клетей поднимаются до первоначального нулевого положения.

Далее лента, на выходе из 5-й клети, при помощи захлестывателя наматывается на барабан моталки. Натяжение в начале намотки рулона (до диаметра 800÷900 мм) автоматически поддерживается на 60 % больше уставки натяжения, установленного оператором моталки, для создания втулки, предупреждающей проседание рулонов.

После намотки необходимого числа витков на барабан моталки и при возникновении натяжения между 5-й клетью и моталкой закрывается ограждение моталки, захлестыватель отводится в исходное положение и стан разгоняется до рабочей скорости. Максимальная рабочая скорость прокатки и темп разгона определяется старшим вальцовщиком, в зависимости от сортамента металла. Разгон стана и управление скоростным режимом прокатки производится вальцовщиком 1-ой клети. В зависимости от условий прокатки в промежутках клетей коррекция скоростного режима осуществляется вальцовщиками остальных клетей. Схема непрерывного пятиклетевого стана представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Непрерывный пятиклетевой стан «630».

Прокатка ленты производится с опущенным прижимом 1-й клети и включенными системами регулирования толщины и натяжения. Для удаления эмульсии с прокатываемой полосы включается сдув эмульсии за 5-й клетью.

Прокатка сварного шва осуществляется на пониженной скорости до 2 м/с. При хорошем качестве швов прокатка осуществляется на рабочей скорости.

Прокатка заднего конца ленты производится при опущенных прижимах в клетях на заправочной скорости. При замятом внутреннем витке, после схода полосы с разматывателя, производится остановка стана, дефектный участок полосы обрезается на гильотинных ножницах. Вырезанные дефектные участки убираются краном или вручную в коробку под металлообрезь, которая, после заполнения, краном отгружается в вагоны для шихты.

Величина обрези переднего и заднего концов нормируется и составляет:

для металла из малоуглеродистых марок сталей до 2 метров;
для металла из углеродистых марок сталей до 5 метров.

При необходимости вырезка концов полосы производится до полного удаления дефектов.

При прокатке заднего конца полосы, с целью предупреждения выхода утолщенных задних концов полосы рабочие поршни гидронажимных механизмов клетей опускаются на необходимую величину. При выходе заднего конца полосы из 4-й клети к рулону ленты на барабане моталки подводятся прижимные ролики.

После окончания намотки рулона на барабан моталки и установки его в положение для снятия с моталки, стол тележки №1 поднимается и прижимает рулон снизу. Барабан моталки сжимается, прижимные ролики моталки отводятся, и рулон тележкой №1 перемещается на консоль №1.

После прижима конца ленты прижимным роликом консоли №1 и опускания стола тележки №1 консоль поворачивается в положение для обвязки рулонов. После обвязки рулона отводится прижимной ролик и консоль поворачивается в положение для снятия рулона тележкой №2.

Далее рулон перемещается к консоли №2, при наезде на копир происходит поворот рулона на 180˚. Надев рулон на хобот консоли, тележка возвращается в исходное положение.

Затем консоль №2 поворачивается в положение для снятия рулона тележкой №3.

При накоплении на хоботе накопителя рулонов 3-5 рулонов, накопитель поворачивается на 180˚ и рулоны убираются электромостовым краном.

При передаче рулонов на участок формирования стоп тележка №3 устанавливает рулон на хоботе накопителя в среднее положение и отходит в позицию ожидания. Накопитель поворачивается на 90˚ и рулон перемещается сталкивателем на штырь кантователя. После чего сталкиватель возвращается в исходное положение, накопитель возвращается в положение приема следующего рулона.

Усилие прокатки для каждой клети стана при холодной прокатке ленты должно находится в пределах 1000-4000 кН.

1.2.3 Рекристаллизационный отжиг

Рекристаллизационный отжиг холоднокатаной стали используют с целью востановления ее пластичности после холодного деформирования. Для осуществления отжига применяют одностопные и многостопные колпаковые печи, а также агрегаты непрерывного отжига (АНО). Чтобы предотвратить окисление поверхности проката, обработку производят с использованием защитной атмосферы.

Колпаковые печи относятся к садочным печам и являются агрегатами периодического действия. Процесс отжига в такой печи происходит следующим образом. Рулоны холоднокатаной стали (4) устанавливают на стенд печи один на другой, формируя, таким образом, стопу. Для улучшения циркуляции защитного газа между рулонами помещают конвекторные кольца(5), а отверстие верхнего рулона закрывают крышкой(6). Стопу накрывают муфелем. Чтобы предотвратить доступ продуктов горения в подмуфельное пространств, основание муфеля устанавливают в специальный песочный затвор(8). Затем подмуфельное пространство продувают защитным газом для удаления воздуха, включают вентилятор(11), устанавливают колпак, нагревают садку до заданной температуры и осуществляют выдержку в течение 6-25 часов (в зависимости от массы рулона). По окончании нагрева и выдержки печь выключают (прекращают подачу топлива), колпак снимают и переносят его на другой стенд. До температуры около 690-710°C (в зависимости от того какой пластичностью должен обладать готовый металл) садку охлаждают под муфелем с подачей защитного газа. Схема одностопной газовой колпаковой печи представлена на рисунке 1.3.

1-стенд; 2- нагревательный колпак; 3- муфель; 4- рулон;- 5 кольцо конвекторное; 6- крышка; 7- песочный затвор; 8- коллектор газовый; 9- горелка инжекционная; 10- вентилятор; 11- аппарат направляющий.

Рисунок 1.3 - Одностопная газовая колпаковая печь для светлого отжига рулонов холодной стали

1.2.4 Дрессировка

Назначение дрессировки состоит в окончательном формировании механических свойств, плоскостности и микрогеомерии поверхности листового металла. На практике используют рабочие валки диаметром 450-500 мм, а во второй- от 500 до 600 мм. Это связано с тем, что чем больше диаметр рабочего валка, тем лучше он выполняет проглаживающие функции.

Ранее все виды холодной листовой стали дрессировали без технологической смазки. В последнее время в производство конструкционной стали все шире внедряют дрессировку с технологической смазкой, поскольку в этом случае не только снижается расход энергии и повышается стойкость рабочих валков, но и заметно улучшается качество готовой продукции. В качестве технологической смазки применяется 30%- ная эмульсия эмульсола Т, наносимая на полосу с помощью замкнутой циркуляционной системы.

Обжатия при дрессировке должны быть согласованы с обжатием металла при холодной прокатке и режимом отжига, т.к. от них зависят значения предела текучести и размер площадки текучести. Натяжение при дрессировке, как и при холодной прокатке, стабилизирует положение полосы по линии стана, способствует улучшению плоскостности за счет самовыравнивания вытяжек по ширине металла. Однако, поскольку отожженный металл имеет относительно низкий предел текучести, натяжение может стать причиной дефекта «излом». Исследования показали, что изломы являются результатом пластической деформации поверхностных слоев металла, вызываемой одновременным изгибом и натяжением полосы при разматывание рулона.

Влияние скорости дрессировки на качество поверхности металла проявляется в дефекте «ребристость». Внешне ребристость выглядит как чередование светлых и темных полосок. Замечено, что ребристость возникает при работе агрегатов, в приводных линиях которых имеются зубчатые редукторы, нагруженные незначительным технологическими условиями при высоких скоростях вращения. На дрессировочных станах с безредукторным приводом такой дефект не проявляется.

1.3 Схема производства холоднокатаного листа в условиях ЛПЦ -8 ОАО «ММК»

Цель операции Цели: получение Цели снятия Цели: Цель: ГОСТ 503-81

очистка от окалины - заданных геом. пар-ов -упрочнения -повышение мех. Свойств разрезка полосы на ленты.

- хорошего кач. пов-ти -восстановления -придание св-в штампуемости

- высоких мех. свойств пластич. св-в -придание хор. внешнего вида

ЛПЦ-4

ЛПЦ-10

2 Методы измерения толщины холоднокатаной ленты

Неотъемлемой частью системы автоматического регулирования является измеритель толщины. В настоящее время известно несколько способов измерения толщины полосы в процессе прокатки, среди которых необходимо выделить непосредственное прямое измерение с помощью толщиномеров и косвенное измерение, при котором толщина полосы определяется вычислением через другие параметры. Чаще всего для этой цели используют зависимость Головина-Симса:

где P – усилие прокатки; M_k – коэффициент жесткости клети; S₀ – первоначальный зазор между валками.

Косвенное измерение толщины полосы осуществляется вычислением, так как толщина полосы в зазоре между валками практически недоступна для непосредственного измерения. Для этого измеряются совокупности таких величин, которые могут быть относительно легко измерены и однозначно определяют толщину полосы. К таким величинам относятся, например, положение нажимных винтов, давление на валки, удлинение полосы, расстояние между шейками рабочих валков и др. В процессе измерения эти величины преобразуются, как правило, в электрические сигналы, которые подаются в схему, моделирующую уравнение связи измеряемых величин с толщиной полосы.

Прямое измерение толщины осуществляется при помощи толщиномеров различных типов. В зависимости от наличия или отсутствия непосредственного контакта между полосой и измерителем, последние делятся на бесконтактные измерители толщины, различные по конструкции и принципу действия – рентгеновские, пневматические, ультразвуковые, лазерные и радиоизотопные и контактные.

2.1 Контактный метод измерения толщины, с помощью роликового толщиномера

Роликовый толщиномер состоит из роликов, подвижного сухаря, микрометрического винта, рычага и датчика перемещений.

Такой способ измерения толщины имеет ряд недостатков:

- Не обеспечивает достаточной точности при скорости прокатки более 10 м/с.

- Толщина полосы измеряется в одном месте.

- При длительной работе происходит износ роликов, необходимо проводит периодическую проверку прибора.

- Из- за непосредственного контакта с лентой не исключается ее порча.

2.2 Бесконтактные методы

2.2.1 Лазерный метод

Промышленные лазерные измерительные системы позволяют проводить бесконтактные измерения толщины различных материалов (листов, протяжного полотна и т.п.) в процессе производства непосредственно в производственной линии с высокой точностью.

Измерение производится бесконтактно, с помощью цифровых лазерных датчиков, установленных с обеих сторон измеряемого листа. Это позволяет исключить ошибки базирования и повысить точность измерения.

Преимущества:

Обеспечивается 100% контроль толщины на каждом участке производства
Исключается «человеческий фактор»
Контроль толщины в реальном масштабе времени позволяет своевременно внести корректировки в технологический процесс и исключить брак
Высокая точность
Измерение толщины в нескольких точках

2.2.2 Электромагнитный метод

- Основан на измерении силы притяжения электромагнита к ленте. Величина определяется при отрыве магнита от полосы. Такие приборы называют отрывными толщиномерами. Они применимы только к ферромагнитным материалам и их нельзя использовать в потоке.

- Основан на измерении сопротивления магнитной цепи, составленный из полосы и сердечника электромагнита. Так же как и первый применим только к фкрромагнитам.

- Метод вихревых токов. Объект перемещается в электромагнитном поле, это поле наводит в изделие вихревые токи, которые в свою очередь создают свое поле, направленное в противоположную сторону. Принципиальные схемы электромагнитных измерителей толщины листов представлены на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Принципиальные схемы электромагнитных измерителей толщины листов с использованием измерения сопротивления магнитной цепи

Приборы, основанные на этом методе, имеют обычно нелинейную характеристику, их используют для контроля стальных листов толщиной 0,025- 2,5 мм, а иногда и больше. Погрешность приборов лежит в пределах 5-15%, при этом точность возрастает с уменьшением толщины листа.

2.2.3 Ультразвуковые толщиномеры

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

В зависимости от упругих свойств среды в ней распространяются упругие волны различных типов, отличающиеся направлением смещения колеблющихся частиц. Если колебания частиц происходят в направлении, совпадающем с направлением распространения волны, то такие волны называют продольными. Они могут распространяться в твердой, жидкой и газообразной средах. Если направление колебаний частиц среды перпендикулярно направлению распространения волны, то волны называют поперечными или сдвиговыми. Они могут распространяться только в твердой среде.

- Резонансный метод.

В момент резонанса и образования стоячей волны амплитуда упругих колебаний в изделии резко возрастает. При этом увеличивается количество энергии, отбираемой изделием от генератора, возрастает шунтирующее воздействие пьезопреобразователя, в результате чего в контур генератора вносится большое затухание. Это приводит к уменьшению амплитуды электрических колебаний в генераторе, к увеличению анодного и уменьшению сеточного токов в нем.

Резонанс - совпадение частот, с последующим увеличением амплитуды. Толщина по этому методу находится как:

, с где

n- целое число, определяющее порядок гармоники колебаний ( при резонансе на основной частоте n=1);

с- скорость распространения УЗК в материале изделия;

f- чатота УЗК;

λ- длина волны

- Эхометод.

Ультразвуковые эхо-импульсные толщиномеры работают на частотах 0,5 – 100 МГц и измеряют время t между зондирующим импульсом и одним из отраженных от поверхности эхо-импульсом (или между двумя эхо-импульсами). При известной скорости с продольной ультразвуковой волны в изделии измеряемая толщина h изделия определяется соотношением h=ct/2 в потоке.
Основное требование, предъявляемое к приборам – высокая точность измерения, высокая чувствительность.

При эхо-методе регистрируются точки ввода и выхода ультразвука на наружной поверхности слоя.

Средняя погрешность измерения стальных листов толщиной 4-10 мм с применением призматических ультразвуковых датчиков примерно равна 6% при частоте 2,5 МГц, а минимальное, поддающееся измерению значение толщины 2 мм, в случае контроля при частоте 4 МГц.

Измерение толщины холоднокатаной ленты. 2 📙 Курсовая → 🆔 85395