Устройство для контроля поверхностных дефектов горячей заготовки в процессе ее разливки на мнлз

 

Изобретение относится к металлургии и предназначено для использования при непрерывной разливке металлов. Устройство для контроля поверхностных дефектов горячей заготовки в процессе ее разливки на МНЛЗ содержит раму, датчик цилиндрической формы, ось которого перпендикулярна контролируемой поверхности, узел сканирования, включающий направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки и лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси заготовки, установленную на направляющей с возможностью перемещения каретку с закрепленными на ней датчиком и привод перемещения каретки, и регистрирующую аппаратуру. Для повышения точности и быстродействия, устройство дополнительно содержит вторую раму, пять датчиков цилиндрической формы, оси которых перпендикулярны контролируемой поверхности, второй узел сканирования, включающий вторые направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки и перпендикулярные ее оси заготовки, вторую каретку и второй привод перемещения второй каретки. Оба узла сканирования дополнительно содержат соответственно первую и вторую тележки, установленные с возможностью касания колесами поверхности заготовки. Первая и вторая тележки шарнирно закреплены на первой и второй рамах соответственно с возможностью поворота в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, нормальных контролируемой поверхности, из которых одна параллельна оси заготовки. Первые и вторые направляющие установлены на первой и второй тележке соответственно, первый, второй и третий датчики установлены на первой каретке, центры лежат на прямой, параллельной первым направляющим, четвертый, пятый и шестой датчики - на второй каретке, так, что их центры лежат на прямой, параллельной вторым направляющим. Расстояние между центрами датчиков, размещенных на одной каретке составляет где А - амплитуда сканирования; L₃ - ширина заготовки; R_o - радиус датчика, δ=0-40 мм - ширина неконтролируемого участка вблизи кромки заготовки. Тележки смещены относительно друг друга по оси заготовки, а координаты центров вдоль оси, параллельной направляющим, в исходном положении составляют X₁= R_o+δ; где отсчет координат ведется от кромки заготовки. 3 ил.

Изобретение относится к металлургии и предназначено для использования при непрерывной разливке металлов.

Известно устройство для контроля поверхностных дефектов горячей заготовки в процессе ее отливки на МНЛЗ, содержащее датчик цилиндрической формы, ось которого перпендикулярна контролируемой поверхности, тележку и регистрирующую аппаратуру [1] Недостатком известного технического решения является малая ширина контролируемого участка.

Из известных технических решений ближайшим к изобретению является устройство для контроля поверхностных дефектов горячей заготовки в процессе ее отливки на МНЛЗ, содержащее раму, датчик цилиндрической формы, ось которого перпендикулярна контролируемой поверхности, узел сканирования, включающий направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки и перпендикулярные оси заготовки, установленную с возможностью перемещения каретку с закрепленным в ней датчиком и привод перемещения каретки, и регистрирующую аппаратуру [2] Недостатком известного технического решения являются малые точность и быстродействие. Первый недостаток связан с отсутствием средства, обеспечивающего постоянство зазора между детектором и контролируемой поверхностью, второй недостаток с использованием единственного датчика и необходимостью большего времени для его перемещения на всю ширину заготовки.

Цель изобретения повышение точности и быстродействия.

Это достигается тем, что устройство для контроля поверхностных дефектов горячей заготовки в процессе ее отливки на МНЛЗ, содержащее раму, датчик цилиндрической формы, ось которого перпендикулярна контролируемой поверхности, узел сканирования, включающий направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки и перпендикулярные ее оси, установленную на направляющих с возможностью перемещения каретку с закрепленным на ней датчиком и привод перемещения каретки, и регистрирующую аппаратуру, дополнительно содержит вторую раму, пять датчиков цилиндрической формы, ось которых перпендикулярна контролируемой поверхности, второй узел сканирования, включающий вторые направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки и перпендикулярные ее оси, установленную на вторых направляющих с возможностью перемещения вторую каретку и второй привод перемещения второй каретки, оба узла сканирования дополнительно содержат соответственно первую и вторую тележки, установленные с возможностью касания колесами поверхности заготовки, причем первая и вторая тележки шарнирно закреплены на первой и второй рамах соответственно с возможностью поворота в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, нормальных контролируемой поверхности, из которых одна параллельна оси заготовки, первая и вторая направляющие установлены на первой и второй тележкe соответственно, первый, второй и третий датчики установлены на первой каретке так, что их центры лежат на прямой, параллельной первым направляющим, четвертый, пятый и шестой датчики на второй каретке так, что их центры лежат на прямой, параллельной вторым направляющим, расстояние между центрами датчиков, размещенных на одной каретке составляет L_o= A где A амплитуда сканирования; L₃ ширина заготовки; R_o радиус датчика, δ= 0-40 мм ширина неконтролируемого участка вблизи кромки заготовки, тележки смещены относительно друг друга по оси заготовки, а координаты центров датчиков вдоль оси, параллельной направляющим, в исходном положении составляют Х₁ R_o + δ; X₂= ; X₃= ; X₄= ; X₅= ; X₆= , где отсчет координат ведется от кромки заготовки.

На фиг. 1 показано устройство, план; на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг. 3 геометрические параметры устройства.

Устройство содержит первую 1 и вторую 2 рамы, первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 7 и шестой 8 датчики цилиндрической формы, оси которых перпендикулярны контролируемой поверхности 9, первый 10 и второй 11 узлы сканирования, включающие первые 12 и вторые 13 направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки 14 и лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси заготовки, первую 15 и вторую 16 каретки с закрепленными на них датчиками по три на каждой, и первый 17 и второй 18 приводы перемещения кареток, и регистрирующую аппаратуру 19.

Устройство содержит также первую 20 и вторую 21 тележки, установленные с возможностью касания колесами 22 поверхности заготовки. Тележки оснащены шарнирами 23, через которые они закреплены на рамах. Шарниры выполнены с возможностью поворота в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, нормальных контролируемой поверхности, одна из которых параллельна оси заготовки.

Расстояние между датчиками, размещенными на каждой из кареток, вдоль направляющих составляет L_o= A Тележки смещены относительно друг друга по оси заготовки. Координаты центров датчиков вдоль оси, параллельной направляющим, в исходном положении составляет X₁ R_o + δ; X₂= ; X₃= ; X₄= ; X₅= ; X₆= .

Устройство работает следующим образом.

С помощью приводов 17, 18 первая 15 и вторая 16 каретки устанавливаются в крайнее левое положение. При этом координаты центров датчиков принимают указанные значения. Затем включают приводы 17, 18 и каретки 15, 16 начинают возвратно-поступательное движение, амплитуда А которого подобрана таким образом, что центр третьего датчика 5 в правом на фиг. 1 положении совпадает с осью заготовки. За счет этого обеспечивается полное перекрывание участков контроля третьего 5 и четвертого 6 датчиков в центральной части заготовки. Расстояние между датчиками выбрана равным L_o А, за счет чего обеспечивается перекрывание участков контроля первого 3, второго 4 и третьего 5, а также четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 датчиков. При отливке на МНЛЗ заготовка движется относительно устройства, поэтому датчики совершают сложное пилообразное движение относительно контролируемой поверхности. Подбором скорости сканирования достигается перекрытие соседних траекторий сканирования вдоль оси заготовки. Таким образом, устройство обеспечивает сплошной контроль. При этом дефекты фиксируются с помощью регистрирующей аппаратуры.

Устройство может быть использовано для контроля одной или двух больших граней заготовки.

Ширина неконтролируемого участка δ не может быть отрицательной, поскольку в этом случае первый 3 или шестой 8 датчики будут выходить за кромку заготовки, и на регистрирующей аппаратуре 8 будет зафиксирован ложный дефект от кромки. Величина δ не может превышать 40 мм, так как, например, для слябов шириной 1000 мм неконтролируемой окажется более 8% поверхности.

П р и м е р. Для контроля сляба шириной 1600 мм и толщиной 70 мм использованы датчики радиусом R_o 50 мм. Величина δ принята равной 30 мм. Координаты начальных точек центров датчиков Х₁ 80 мм, Х₂ 320 мм, Х₃ 560 мм, Х₄ 800 мм, Х₅ 1040 мм, Х₆ 1280 мм. После включения приводов датчики начинают возвратно-поступательное движение с амплитудой А240 мм. В крайнем правом на фиг. 3 положении шестой датчик 8 находится на расстоянии 30 мм от правой кромки сляба.

Точность задания зазора (см. фиг. 2) между датчиками и контролируемой поверхностью определяется расстоянием между передними и задними колесами тележек, равным 0,5 м. В базовом объекте-прототипе позиционирование датчика относительно сляба обеспечивается роликами, на которые опирается сляб. Это расстояние составляет 2,0 м. Отсюда, например, при максимальной непланшетности сляба равной 1 мм на 1000 мм в предложенном решении, отклонение зазора составит 0,5 мм. В известном решении средств отслеживания, как таковых, нет. Датчик находится на неизменном уровне по высоте, поэтому непостоянство зазора зависит только от положения поверхности сляба. Последний опирается на ролики, расстояние между которыми 2,0 м. Отсюда отклонения зазора составляют 2 мм. Для датчика, работающего в линейном режиме, точность обратно пропорциональна величине зазора, поэтому в настоящем устройстве точность измерения в 4 раза выше.

Вторым преимуществом изобретения является повышение быстродействия. Дело в том, что любой датчик и регистрирующая аппаратура имеют ограничения в скорости сканирования. Это ограничение в конечном итоге выражается таким параметром, как максимальная скорость сканирования. Отсюда время измерения определяется только пройденным путем. Поскольку в настоящем устройстве пройденный путь или амплитуда сканирования в 6 раз меньше, то и быстродействие в 6 раз выше.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ГОРЯЧЕЙ ЗАГОТОВКИ В ПРОЦЕССЕ ЕЕ РАЗЛИВКИ НА МНЛЗ, содержащее раму, датчик измерения дефектов, выполненный цилиндрическим, ось которого перпендикулярна контролируемой поверхности, узел сканирования, включающий направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки и лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси заготовки, установленную на направляющей с возможностью перемещения каретку с закрепленным на ней датчиком и привод перемещения каретки, регистрирующую аппаратуру, соединенную с датчиком, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит вторую раму, пять датчиков измерения дефектов, соединенных с регистрирующей аппаратурой, оси которых перпендикулдярны контролируемой поверхности, второй узел сканирования, включающий вторые направляющие, параллельные контролируемой поверхности заготовки и перпендикулярные оси заготовки, установленную на вторых направляющих с возможностью перемещения вторую каретку и второй привод перемещения второй каретки, оба узла сканирования снабжены соответственно первой и второй тележками, установленными с возможностью касания колесами поверхности заготовки, причем первая и вторая тележки шарнирно закреплены на первой и второй рамах соответственно с возможностью поворота в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, нормальных контролируемой поверхности, из которых одна параллельна оси заготовки, первые и вторые направляющие установлены на первой и второй тележке соответственно, первый, второй и третий датчики установлены на первой каретке, центры датчиков расположены на прямой, параллельной первым направляющим, четвертый, пятый и шестой датчики на второй каретке так, что их центры расположены на прямой, параллельной вторым направляющим, расстояние между центрами датчиков, размещенных на одной каретке, составляет: где A амплитуда сканирования; L_з ширина заготовки; R₀ радиус датчика; δ 0 40 мм ширина неконтролируемого участка вблизи кромки заготовки, а координаты центров датчиков вдоль оси, параллельной направляющим, в исходном положении составляют
X₁= R_o+δ ;





с отсчетом координат от кромки заготовки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3