Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

Кафедра технологии, сертификации и сервиса автомобилей

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Методы и средства измерения и контроля»

Тема:

Методы и средства измерения диаметра и овальности круглого сортового проката

Исполнитель: Кемаева Н.С.

Студентка 5 курса, группа зТСМб 17-1

Руководитель: Вечеркин М.В.

Магнитогорск, 2022



Содержание

• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 1.1Характеристика исходного материала
• 1.2Технологическая схема производства продукции
• 1.3Требования к качеству готовой продукции
• 1.4 Упаковка, хранение и транспортировка продукции
• 2. Практическая часть
• 2.1 Система измерения диаметра и овальности сортового круглого проката
• 2.2 Измерение диаметра сортового круглого проката в измерителе ORBIS
• Заключение
• Список использованных источников


Введение

Прокатом в металлургии называют продукцию из металла, производимую на специальных прокатных станах методом холодной, горячей или теплой прокатки. Его сортамент отличается по размеру и форме, которая зависит от конфигурации валиков, используемых в процессе производства.

Характерной особенностью сортового проката является простая (без внутренних углов) геометрическая форма его поперечного сечения - квадрат, круг, шестигранник, плоская форма сечения. Методом прокатки можно получить из заготовки деталь необходимой формы, что позволяет не прибегать к дополнительной обработке, а значит, можно снизить расходы металла и ускорить производственный процесс.

Круглый металлопрокат применяется повсеместно. Он незаменим в строительстве, из него производят детали для различных машин, спецтехники, оборудования. Широкое применение стального круга обусловлено не только высокими механическими характеристиками данного вида проката, но и хорошо отлаженным и сравнительно простым процессом его изготовления.

Способы производства сортового проката регулярно корректируются и совершенствуются, чтобы продукция соответствовала строгим требованиям (которые также постоянно растут), предъявляемым к готовым изделиям. Максимальной точности и самых высоких эксплуатационных характеристик требует машиностроение, судостроение, строительство стратегических объектов. Использование техники нового поколения позволяет легко решать задачи, которые казались невыполнимыми один-два десятка лет назад.

Целью курсовой работы является углубленное изучение вопросов технологии и управления качеством металлопродукции, приобретения навыков выполнения конкретных расчетов технологических параметров и деталей оборудования.

1. Теоретическая часть

1.1 Характеристика исходного материала

В качестве исходной заготовки для производства проката на стане 370 применяется непрерывно-литая заготовка квадратного сечения с размерами сторон 124х124 мм, 150х150 мм и длиной от 9000 до 12000 мм, разливаемая на МНЛЗ ЭСПЦ. Геометрические параметры заготовок (допускаемые отклонения по размерам сторон и по длине, ромбичность, скручивание вдоль продольной оси и кривизна), качество макроструктуры и качество поверхности, качество реза и маркировка заготовок, а также химический состав стали должны соответствовать требованиям СТП ММК 2265-2004 «Заготовка непрерывно-литая», СТО ММК 2024-2006.

ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки» устанавливает требования к химическому составу стали по анализу ковшевой пробы. Для стали марки Ст3сп химический состав стали должен соответствовать требованиям, представленным в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Химический состав стали марки Ст3сп

Массовая доля химических элементов, %
углерод	марганец	кремний	сера	фосфор
0,14-0,22	0,40-0,65	0,15-0,30	не более 0,050	не более 0,070

Допускаются следующие отклонения формы заготовки, измеренные в холодном состоянии:

· ромбичность (разность диагоналей |d₁-d₂|) в сечении заготовки - не более 4 мм;

· выпуклость и вогнутость граней заготовки должна быть не более 2 мм на одну сторону.

· кривизна (Д) - не более 0,5% на 1 м длины заготовки, но не более 40 мм на всей длине;

· косина реза (А) не должна превышать 5 мм;

· радиус скругления ребер заготовки не более 10 мм.

Допускается по согласованию между изготовителем и потребителем поставка заготовок и стали по другим нормативным документам.

На поверхности заготовки не допускаются:

· пояса;

· плены;

· трещины;

· наплывы.

Допускаются:

· отдельные шлаковые включения размером не более 3 мм и глубиной не более 1,5 мм;

· мелкие поверхностные пузыри с глубиной залегания не более 1,5 мм;

· ужимины без сопутствующих им трещин;

· следы от качания кристаллизатора;

· отдельные риски глубиной не более 1,5 мм.

1.2 Технологическая схема производства продукции

Прокат круглой сортовой стали производят на стане 370. В состав оборудования стана 370 горячей прокатки входят:

· Два кулачковых шлеппера с загрузочным устройствами (загрузочные столы);

· рольганг на входе в нагревательную печь со стационарным, утапливаемым упорами и системой взвешивания заготовок;

· нагревательная печь с шагающим подом производительностью 100 т/час;

· рольганг на выходе из нагревательной печи с утапливаемым упором и столом для сброса заготовок (при аварийных ситуациях);

· установка гидросбива окалины;

· черновая группа, состоящая из трех клетей с горизонтальным расположением валков и трех клетей с вертикальным расположением валков;

· летучие ножницы №1 для обрезки переднего и заднего концов раскатов после прокатки в черновой группе клетей, а также для аварийной резки раскатов;

· промежуточная группа, состоящая из трех клетей с горизонтальным расположением валков и трех клетей с вертикальным расположением валков;

· вертикальные петлеобразователи, расположенные перед 11-й клетью и между 11 и 12 клетями промежуточной группы;

· летучие ножницы №2 для обрезки переднего и заднего концов раскатов после прокатки в промежуточной группе клетей, а также для аварийной резки раскатов;

· вертикальные петлеобразователи;

· чистовая группа, состоящая из трех клетей с горизонтальным расположением валков (нечетные) и трех конвертируемых клетей (четные);

· установка контроля размеров сортового и фасонного проката;

· стенд замены клетей, расположенный напротив чистовой группы;

· передвижная линия водяного охлаждения №1 для охлаждения проката и получения термоупрочненного проката, состоящая из однониточного короба, трехниточного короба и обводного рольганга;

· трайбаппарат и делительные ножницы для резки проката на кратные мерные длины;

· стол-стрелка для направления проката на участок холодильника (при производстве пруткового проката) или на участок моталок Гаррета (при производстве бунтового проката);

· участок холодильника с входным рольгангом, рольгангом с подъемно-тормозными клапанами, секцией приемки и сброса остатков раскроя проката, реечным холодильником, цепным шлеппером для формирования партий проката, передаточными тележками и рольгангом подачи партий проката к участку холодной резки;

· участок холодной резки с ножницами холодной резки для порезки на заказные длины с передвижным упором и рольгангом с передаточными тележками;

· участок подсчета и пакетирования с приемным рольгангом, передаточными тележками, цепным шлеппером на входе, секцией цепных передаточных шлепперов, счетчиком проката, стационарным карманом и отводящим рольгангом;

· участок обвязки и накопления продукции с двумя машинами обвязки проволокой, накопительным рольгангом и накопительным шлеппером, оборудованным коммерческими весами для взвешивания пачек готового проката;

· роликовый желоб для транспортировки проката на моталки;

· трайбаппарат и линия водяного охлаждения №2 с двумя однониточными коробами и обводным роликовым желобом;

· трайбаппарат и ротационные ножницы для обрезки переднего конца раската, а также для аварийной резки раскатов;

· стол-стрелка для направления проката на левую или правую моталки;

· два трайбаппарата и две моталки Гаррета с разгрузочным устройством;

· поворотный элеватор для передачи бунтов с разгрузочного устройства моталок на конвейер воздушного охлаждения бунтов с теплоизоляционным кожухом;

· устройство загрузки бунтов на паллеты;

· круговой роликовый конвейерс паллетами и кантующим устройством;

· участок для передачи бунтов №1 с передаточной тележкой и вилочным съемным устройством;

· круговой крюковой конвейер с бунтовязальной машиной и коммерческими весами для взвешивания бунтов;

· участок для передачи бунтов №2 с передаточной секцией для транспортировки крюка с бунтом на тележку накопления бунтов.

Схема основного технологического оборудования представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема основного технологического оборудования

1 - загрузочные столы; 2 - рольганг с платформой для взвешивания; 3 - нагревательная печь; 4 - рольганг со столом для аварийного сброса заготовок; 5 - установка гидросбива окалины; 6 - черновая группа клетей; 7 - ножницы горячей резки №1; 8 - промежуточная группа клетей; 9 - ножницы горячей резки №2; 10 - чистовая группа клетей; 11 - вертикальные петлеобразователи; 12 - установка контроля размеров профи- лей; 13 - линия водяного охлаждения №2 и №1 (короб №1); 14 - трайбаппарат; 15 - делительные ножницы; 16 - рольганг с подъемно-тормозными клапанами; 17 - холодильник; 18 - секция приемки и сброса остатков раскроя; 19 - секция формирования партий проката; 20 - ножницы холодной резки; 21 - передвижной упор; 22 - рольганг с передаточными тележками; 23 - цепной шлеппер подготовки партий проката; 24 - счетчик проката; 25 - стационарные карманы с рольгангом; 26 - машины обвязки пачек проката; 27 - накопительный рольганг; 28 - накопительный шлеппер с платформой для взвешивания; 29 - стол-стрелка; 30 - линия водяного охлаждения №1 (короб №2); 31 - трайбаппарат; 32 - ротационные ножницы; 33 - стол-стрелка; 34 - трайбаппараты; 35 - моталки с разгрузочным устройством; 36 - поворотный элеватор; 37 - конвейер охлаждения бунтов; 38 - устройство загрузки бунтов на паллеты; 39 - паллетный транспортер; 40 - участки передачи бунтов; 41 - крюковой транспортер; 42 - машина уплотнения и обвязки бунтов; 43 - платформа для взвешивания; 44 - тележка накопления бунтов.

В соответствии с заданием на прокатку, составленным планово- распределительным бюро и введенным в систему АСУ ТП стана, заготовки из пролетов цеха отделки литой заготовки подаются пратценкранами партиями по 5-7 штук на загрузочные столы №1 и №2. Со столов заготовки с помощью загрузочного устройства, по одной загружаются на входной рольганг, подающий их в нагревательную печь. По рольгангу заготовка двигается до упора, после чего считывающим устройством идентифицируется в АСУ ТП (по маркировке, нанесенной на торец переднего конца заготовки), взвешивается и задается в печь.

Каждая подаваемая на стан плавка (партия) сопровождается паспортом с указанием номера плавки (партии), марки стали, нормативного документа, химического состава стали, размера, количества и массы заготовок.

При подаче в нагревательную печь заготовки каждой новой плавки (партии) отделяются от предыдущей плавки (партии) интервалом (три шага пода).

Нагрев заготовок в нагревательной печи, режим работы установки гидросбива окалины и время их нахождения на разгрузочном рольганге перед прокатным станом должны обеспечивать температуру заготовки перед первой клетью обжимной группы в пределах, указанных в таблицах режимов охлаждения технологической инструкции. Показания установленного после первой клети пирометра (П1) передаются АСУ ТП на пост управления ПУ-1.

После выхода из печи все заготовки подвергаются очистке от печной окалины посредством прохождения через установку гидросбива. Настройка гидросбива, в том числе настройка давления воды и скорость заготовки при прохождении установки должны обеспечивать полную очистку заготовки от печной окалины.

Выданные из печи заготовки, задержанные перед первой клетью и остывшие до температуры ниже допустимой для задачи в стан, передаются на стол для аварийного сброса.

Прокатка металла на стане ведется в автоматическом режиме с помощью АСУ DMC 2000. Система DMC 2000 непосредственно соединена с приводами двигателей с помощью локальной вычислительной сети участка и выполняет регулирование с обратной связью скорости всех устройств. Система АСУ DMC 2000 осуществляет контроль и регулирование натяжения между клетями стана, работающими в режиме минимального натяжения (клети с 1 по 10), а также контроль и регулирование петлеобразования в межклетевых промежутках при прокатке металла в клетях 11-18 промежуточной и чистовой групп.

После прокатки в клетях черновой группы на всех раскатах летучими ножницами №1 производится удаление передних и задних концов, имеющих несоответствующую геометрическую форму. Удаление передних и задних концов раскатов после прокатки в клетях промежуточной группы производится летучими ножницами №2, установленными за 12-й клетью.

Для контроля размеров готового профиля за 18-й клетью расположена установка «HI PROFILE».

После выхода из чистовой клети стана раскат проходит через установку водяного охлаждения №1. В зависимости от назначения и регламента обработки проката в линии стана раскаты направляются к ЛВО или к обводному рольгангу при прокатке без ускоренного охлаждения. С установки водяного охлаждения №1 раскаты поступают к делительным ножницам.

Делительные ножницы расположены после установки водяного охлаждения №1 перед входным рольгангом холодильника. Они предназначены для порезки раската на части мерной длины, кратной заказной длине проката. Порезка раскатов на делительных ножницах производится в автоматическом режиме.

Немерные прутки длиной от 4000 до 11800 мм, которые могут образоваться при раскрое раскатов, транспортируются на рольганг сброса остатков раскроя. Поступившие немерные прутки разгружаются при помощи гидравлического рычажного сбрасывателя в накопительный карман.

Выгруженные на холодильник раскаты посредством подвижных зубчатых реек последовательно перемещаются по следующим зонам холодильника: первой зоне естественной аэрации, зоне подравнивающего передние концы рольганга, второй зоне естественной аэрации и поступают на участок формирования партий для холодной резки.

С реек холодильника раскаты поступают на цепной пошаговый шлеппер секции формирования партий проката для подачи к ножницам холодной резки. Рабочий цикл секции подготовки слоев проката настраивается на подготовку партий с определенным числом прутков в зависимости от профиля.

Сформированные партии проката подаются через соответствующие направляющие, установленные перед ножницами, к тянущим роликам трайбаппарата и через входную проводку поступают к ножам.

Порезка раскатов на мерные заказные длины осуществляется с использованием передвижного фиксируемого упора ножниц, укомплектованного визуальным индикатором и импульсным генератором для выбора длины резки, а также блокирующим устройством, обеспечивающим сохранение заданной позиции резки. Дискретность установки передвижного упора для проектного диапазона заказных длин (от 6000 до 12000 мм) составляет 50 мм.

Порезанные на заказные длины прутки передаются по передаточному рольгангу на участок формирования и упаковки пачек проката.

Выровненные на утапливаемых упорах партии проката снимаются с рольганга подъемно-передаточными тележками и передаются на первый (входной) цепной шлеппер. С входного шлеппера партии проката поступают на промежуточные шлеппера, по которым прокат передается на цепной шлеппер загрузки слоев в карман.

Перед шлеппером загрузки слоев в карман установлено устройство для подсчета количества прутков проката с размерным шнеком подсчета и разделительными рычагами, которые предназначены для разделения слоев после набора заданного количества прутков. Счетчик заготовок применяется при формировании пачек круглого проката в случае, если в заказе предусматривается отгрузка проката с фиксированным числом прутков в пачках.

После набора в формировочном кармане заданного количества прутков основание кармана опускается, и набранная пачка выгружается на накопительный рольганг, состоящий из горизонтальных и вертикальных роликов, настроенных в соответствии с шириной, сформированной в кармане пачки. По рольгангу пачки поступают к обвязочным машинам.

Обвязанные пачки по рольгангу передаются на участок накопления пачек и отгрузки проката, расположенный в третьем пролете адъюстажа.

Позиционированная на упоре пачка снимается с рольганга подъемным цепным шлеппером и передается на стационарную секцию шлеп- пера. В момент прохождения пачки над весами подъемный цепной шлеп- пер останавливается, опускает пачку на платформу весов, где произвдится ее взвешивание с автоматической маркировкой бирки на ПУ-6. После взвешивания приемный подъемный цепной шлеппер передает пачки на накопительный шлеппер.

Накопительный шлеппер работает в шаговом режиме, продвигая пачки на заданный интервал по мере поступления новых пачек с подъемного ценного шлеппера. Пачки готовой продукции с замаркированными бирками снимаются со шлеппера электромостовыми кранами и убираются на склад готовой продукции.

При работе стана на бунтовую линию делительные ножницы отключаются. Раскаты готового профиля транспортируются по роликовому желобу с откидными крышками к участку моталок Гаррета.

В транспортной линии роликового желоба установлена линия водяного охлаждения №2 с обводным роликовым желобом, закрепленным на общей подвижной платформе, которая перемещается в поперечном направлении относительно оси желоба. Линия водяного охлаждения №2 предназначена для регулирования температуры металла при смотке раскатов готового профиля в бунты на моталках.

Перед моталками установлены два четырехроликовых трайбаппарата, по одному на каждую моталку, служащие для стабилизации процесса транспортировки раската по роликовому желобу к ротационным ножницам, предназначенным для обрезки головных концов раскатов, а также для аварийного реза раската.

Непосредственно за ротационными ножницами установлен столстрелка, работающий в автоматическом режиме и служащий для направления раскатов на правую или левую моталку в зависимости от цикла их работы.

Смотка раскатов готового профиля в бунты производится на двух работающих попеременно моталках Гаррета. Направление раскатов в каждую моталку осуществляется по наклонному желобу и геликоидальной трубе. Перед геликоидальной трубой установлен трайбаппарат. Все направляющее оборудование (желоб, трайбаппарат и геликоидальная труба) закреплено на подвижной опорной балке. Это позволяет за счет поворота в шарнирном узле балки регулировать глубину погружения трубки в корпус моталки в зависимости от степени заполнения моталки витками бунта.

Сформированный бунт выталкивается из моталки вверх и снимается поворотным разгрузочным устройством. Разгрузочное устройство одно на две моталки и расположено сразу за ними. Сняв бунт с моталки, разгрузочное устройство выполняет передачу его на поворотный элеватор.

Гидравлический вилочный поворотный элеватор снимает бунт с поворотного разгрузочного устройства, остановившегося в позиции разгрузки с левой или с правой моталки и, выполнив поворот, устанавливает бунт на шагающую балку конвейера охлаждения бунтов.

Для выполнения контролируемого охлаждения бунтов конвейер оборудован секцией центробежных вентиляторов с верхним расположением (для ускоренного охлаждения бунтов) и теплоизолирующим кожухом с закрывающимися крышками (для проведения замедленного или естественного охлаждения).

C конвейера воздушного охлаждения бунты с помощью двухрычажного гидравлического поворотного загрузочного устройства передаются в вертикальном положении на конвейер с паллетами и одеваются на свободную паллету, находящуюся на загрузочной секции конвейера. По роликам конвейера паллеты с бунтами перемещаются к кантователю.

1.3 Требования к качеству готовой продукции

На рисунке 1.2 представлено «Дерево свойств» для сортового круглого проката марки стали Ст3сп.

Рисунок 1.2 - «Дерево свойств» для сортового круглого проката

Геометрические параметры сортового круглого проката, качество макроструктуры и качество поверхности и маркировки, а также химический состав стали должен соответствовать требованиям ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки» и ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества».

После прокатки и термообработки сортовой металл подвергается различным отделочным операциям. Условно их можно разбить на две группы. К первой группе относятся операции обнаружения и удаления поверхностных дефектов, а также операции снятия окалины с поверхности, нанесения защитных и антикоррозионных покрытий. Вторую группу составляют операции, связанные с формированием и улучшением геометрических параметров проката: правка, резка на мерные длины, формирование фасок и т.п.

Дефекты готового проката могут быть разделены на три основные группы: видимые, невидимые и размерные. К видимым дефектам относятся как обнаруживаемые невооруженным глазом, так и те, которые выявляются с помощью соответствующих приборов. Примеры - вмятины, трещины, рванины, крупные внутренние полости. При анализе производства заготовки мы рассматривали основные методы обнаружения видимых (поверхностных и внутренних) дефектов. Для сортопрокатной продукции они принципиально те же. К невидимым дефектам относятся такие, которые могут быть обнаружены только в условиях лаборатории, например мелкие закаты, волосовины, флокены и др. Размерные дефекты обнаруживаются путем простого обмера проката с помощью мерительного инструмента или шаблонов. Для простых профилей (круг, квадрат, полоса, шестигранник) шаблон представляет собой двойную скобу, первая из которых соответствует минусовому, а вторая - плюсовому допуску на размер по ГОСТу. Можно оценить соответствие размеров ГОСТу, а также овальность, местные искажения и т.п. Для сложных профилей (например, для швеллера) шаблоном является вырезанный из тонкого листа контур части профиля. Наложив шаблон на прокат, можно на просвет оценить степень точности выполнения профиля. Глаз человека на просвет улавливает зазор в 0,1 мм.

Контроль качества готовой продукции практически на всех сортопрокатных заводах осуществляется осмотром и обмером проб, отбираемых в процессе прокатки от прокатываемых полос. В период настройки стана пробы отбирают от каждой полосы, при установившемся процессе периодичность отбора проб составляет от 5 до 15 мин работы стана. На проволочных станах пробы отбирают отделением нескольких витков от бунта. При настройке витки отбирают от средней части бунта, а при установившемся процессе прокатки - от его заднего конца. На мелкосортных и более крупных станах пробы отбирают от заднего конца прутка.

Дефекты всех трех упомянутых групп выявляются на пробах. Выше отмечалось, что для контроля размеров проката существующая выборочная система отбора проб не совсем представительна. Велика вероятность пропустить бракованную продукцию. Необходим 100%-й объективный контроль качества всех раскатов по всей длине. Необходимо на каждом стане на участке адъюстажа иметь установку неразрушающего контроля качества металла как по дефектам, так и по размерам. Это очень дорого, поэтому, к сожалению, только на единичных российских и зарубежных станах они имеются. Принцип их работы аналогичен тем, что описаны при контроле качества заготовки. Например, для контроля круглого проката распространены вихревой и магнитный методы.

1.4 Упаковка, хранение и транспортировка продукции

Прокат в прутках упаковывают в пачки весом по 4-8 тонн. Пачки туго стягивают катанкой или стальной веткой в трех местах. Для удобного осуществления погрузо-разгрузочных операций на пачки крепят два хомута.

Круги в бунтах упаковывают в пачки весом от 0,8 до 1,5 тонн. Их стягивают катанкой или проволокой таким образом, чтобы не случилось самопроизвольного разматывания бунта в процессе перевозки, хранения, и выполнения погрузо-разгрузочных работ.

Сталь горячекатаная круглая в бунтах и прутках перевозят партиями до 70 тонн в открытом грузовом автомобильном транспорте с длиной кузова от 6 до 13,5 метров или в железнодорожном транспорте в полувагонах.

Изделия хранятся при естественных погодных условиях на открытых складах, в спецоборудованных кассетах для хранения металлопроката или на ровной поверхности навалом.

оборудование измеритель сортовой круглый прокат



2. Практическая часть

2.1 Система измерения диаметра и овальности сортового круглого проката

Система измерения диаметра и овальности сортового проката «ScanVision-LS» предназначена для измерения диаметра и овальности проката круглого сечения в технологической линии прокатного стана. Целью системы является автоматический процесс контроля качества проката на предмет наличия отклонений диаметра и овальности проката стали круглого сечения. Основными функциями являются:

· измерение диаметра сортового проката;

· измерение овальности сортового проката;

· обнаружение дефекта «лампас», «ус»;

· сигнализация превышения допустимых значений геометрии;

· визуализация проведенных измерений на посту управления.

В состав АС входят следующие основные компоненты:

· измерительный модуль на базе цифровых камер VisioTrap - E7K;

· управляющий вычислительный комплекс;

· цифровое табло - опционально;

· сервер инспекции;

· кабельные сигнальные линии, оборудование и линии питания, коммутационное оборудование.

Технические характеристики системы представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Технические характеристики

Параметр	Значение
Разрешение системы, мм	± 0,01
Статическая погрешность измерения, мм	± 0,01
Погрешность метода измерения, мм	± 0,06
Абсолютная погрешность измерения, мм	± 0,06
Частота измерений, Гц	2000
Скорость прохождения раската, м/с	до 100
Дискретность измерений, мм	50
Минимальный размер обнаруживаемого отклонения формы сечения, мм	200
Диаметр катанки, мм	5…22
Интерфейс	Ethernet
Длина волны лазерного излучателя, нм	650
Класс лазера	2
Время экспозиции, мс	0,50
Режим работы	непрерывно
Температура контролируемого проката, °С	900-1100

Принцип действия:

В Измерительном модуле Системы используется бесконтактный оптико-электронный метод измерения. Измерительный модуль реализует теневой четырех-осевой способ измерения. Четыре излучателя и четыре приемника размещены попарно на осях, пересекающихся в одном центре и имеющих радиальное смещение 45 градусов (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 Схема размещения излучателей и приемников

В составе Модуля имеется полупроводниковый линейный лазерный излучатель (И). Излучение лазера в виде световой полосы проецируется на измеряемый объект. Световое излучение, а также тень от объекта проецируется на одномерный линейный ПЗС сенсор (П). Полученное изображение тени объекта поступает на электронную плату обработки сигнала, где анализируется сигнальным процессором, Электрический аналоговый сигнал от ПЗС линейки подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Цифровой сигнал от АЦП подается в блок цифровой обработки сигнала (БО), построенный на основе ПЛИС.

Результат обработки считывается микропроцессором (МП), и далее передается через интерфейс Ethernet в компьютер для дальнейшей обработки. Микропроцессор производит управление модуляцией лазерного излучателя.

Сигнал обрабатывается с целью поиска границ объекта, в случае его присутствия в рабочей зоне.

Первичная обработка сигнала производится в блоке обработки (БО). Оцифрованный сигнал от ПЗС линейки подается в тракт обработки. Тракт обработки содержит несколько ступеней:

· фильтр низкой частоты,

· дифференцирование с получением первой и второй производной сигнала.

Функциональная схема представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Функциональная схема

После запуска программа отображает на экране монитора графические и текстовые элементы. Главное окно программы имеет следующий вид (рисунок 2.3):

Главное окно состоит из шести областей (рис. 2.3):

1) Главное меню;

2) Панель «Параметры проката»;

3) Панель «Измеренные параметры»;

4) Диаграмма измерения;

5) Тренд измерения;

6) Строка состояние.

Рисунок 2.3 Интерфейс программы

Главное меню служит для навигации между вкладками программы, меню доступно на всех вкладках.

На рисунке 2.4 указаны кнопки: «измерение», «архив», «настройки» и «сигнал».

«Панель проката» служит для ввода и отображения характеристик и требований к прокату и данных идентифицирующих прокат в потоке.

Панель «Измеренные параметры» служит для вывода параметров, измеренных системой. Параметры выводятся в режиме реального времени.

На диаграмме измерения в графическом виде отображается контур проката, установленные допуски, при выходе за которые прокат считается бракованным и масштабируемая координатная сетка со значениями в миллиметрах. Диаграмма в реальном времени отображает измерения диаметра и овальности.

Рисунок 2.4 Кнопки: «измерение», «архив», «настройки» и «сигнал»

Тренд измерения показывает график значений измеренного параметра во времени.

На первой панели строки состояния выводится системное время и дата. Во второй, третьей, четвёртой и пятой панели (рис. 2.5) отображается состояние линейных измерительных модулей и количество кадров принимаемых в секунду.

Рисунок 2.5 Состояние линейных измерительных модулей и количество кадров принимаемых в секунду

На шестой панели строки состояния отображается состояние соединения с модулем приёма дискретных сигналов (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 Состояние соединения с модулем приёма дискретных сигналов



На седьмой панели строки состояния отображается состояние соединения с цифровым табло (рис. 2.7).

Рисунок 2.7 Состояние соединения с цифровым табло

На восьмой панели строки состояния отображается индикатор работы программы (рис.2.8).

Рисунок 2.8 Индикатор работы программы

Вкладка «Архив» служит для доступа к базе данных (рис. 2.9).

Рисунок 2.9 Вкладка «Архив»

Вкладка «Настройки» служит для доступа к общим настройкам программы (рис. 2.10). В настройках программы можно изменять параметры соединений оборудования, графических элементов, модуля ввода дискретных сигналов и др.

Рисунок 2.10 Вкладка «Настройки»

Панель предназначена для настройки сигнала и вывода линейного сигнала с измерительных модулей в графическом виде (рис. 2.11).

Рисунок 2.11 Вкладка «Сигнал»



2.2 Измерение диаметра сортового круглого проката в измерителе ORBIS

Существует значительное разнообразие конструктивных и приборных решений, методов и средств измерения размеров сортового круглого проката. Наиболее совершенными и перспективными являются лазерные измерители, которые отличаются высокой точностью как на холодном, так и на горячем металле, малой погрешностью измерения в большом диапазоне скоростей прокатки, длительностью срока службы.

Особенно активно разрабатывают средства автоматического измерения проволоки и сорта зарубежные фирмы, такие как Davy United, BETA (Великобритания), Brudo Richter и Институт д-ра Ферстера (Германия), Zugo (США) и др. На европейских прокатных станах распространен английский измеритель ORBIS, имеющий несколько модификаций и позволяющий производить измерения с точностью ±0,04 мм. В модификации OR2 (рис.2.12) в измерительной головке, вращающейся со скоростью 100 об/мин, с помощью зеркала 2 и линзы 3 формируется параллельный световой лазерный луч шириной 100 мм. Через каждый оборот видеосигнал подается на прокат 6 и воспринимающие фотодиодные линейки 4, сигнал от которых обрабатывается в электронном блоке измерителя 5. Данные представляются на цифровом табло и на экране дисплея.

Рисунок 2.11- Схема измерения диаметра сортового проката в измерителе ORBIS

Из отечественных приборов следует отметить измерители размеров соргового металла ТАИР-1-5 и ТАИР-2-6. Последний из них позволяет измерять размеры проката диаметром 35-65 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью ±0,1 мм на скоростях прокатки не выше 15 м/с при температуре до 1150°С. Имеется возможность настраивать прибор на разные диапазоны измерений. Такие приборы используются в основном пока на станах трубной промышленности. На мелкосортном проволочном стане 150 завода “Серп и молот” установлен измеритель ORBIS. Имеются попытки установить такой же измеритель на стане 350 ЧерМК.

Таким образом, средства измерения и контроля размеров проката существуют, хотя их технический уровень, дороговизна и сложность эксплуатации не позволяют говорить о массовом применении в сортовом производстве. Сортопрокатное производство еще не готово к широкому внедрению таких измерителей: технологические условия прокатки на большинстве станов недостаточно стабильны, ГОСТ 2590-88 не стимулирует прокатку высокоточных профилей.

Большое значение имеет существующая организация производства. По традиции сортовая продукция рассматривается как некий полуфабрикат, из которого в дальнейшем, в случае надобности, точный прокат может быть получен множеством способов, например, волочением (холодным калиброванием) или обточкой, шлифовкой и т.п. За рубежом и в России существуют мини-заводы, которые скупают неточный сортовой металл у металлургических заводов и производят точный прокат под конкретного потребителя в нужном ассортименте. При этом в число сервисных операций может входить также снятие окалины с поверхности металла, резка на мерные длины, подторцовка кромок, снятие фасок, сортировка и т.д. Такая организация производства выгодна как машиностроительным заводам, имеющим всегда возможность получить, пусть немного дороже, требуемый металл необходимой кондиции, так и металлургическим заводам, которые в таком случае не обязаны выполнять разнообразные требования конкретных заказчиков по точности и качеству проката.

Некоторые металлургические заводы пошли по пути производства точного проката непосредственно в прокатном цехе. В линии прокатного стана устанавливают различное оборудование, которое позволяет из неточного получать точный прокат. Например, широко применяются немецкие линии Kieserling, на которых прокат после горячей прокатки обдирается в холодном состоянии наждачными кругами или резцами на определенную глубину. Получается идеально круглый пруток с допусками ±0,1 мм и со свободной от окалины поверхностью. Это дорогая операция, но, может быть, не дороже внедрения автоматизированных систем и калибрующих блоков.

В целом же следует считать, что внедрение автоматических измерителей и автоматизированных систем управления точностью проката в сортопрокатное производство эффективно. Оно позволяет:

· снизить трудозатраты и устранить ручной груд при отборе проб; обеспечить объективный автоматизированный контроль проката в процессе прокатки;

· наладить систему статистической оценки размеров и точности проката с расчетом и выдачей потребителю объективных размеров и показателей разнотолщинности;

· накапливать статистический материал по точности и анализировать его; обеспечить объективную оценку мероприятий, направленных на увеличение точности;

· организовать грамотную систему отбраковки проката по точности; построить оперативную систему информации персонала о ходе технологического процесса по параметрам точности;

· построить систему сбора и обработки информации на уровне требований международной системы качества ИСО 9000, выполнение которых является обязательным при выходе с продукцией на мировой рынок.

Как видно, такая культура производства значительно выше традиционной, поэтому объективно сортопрокатное производство в этом направлении будет развиваться, несмотря на то что стоимость проката будет расти. Трубное и особенно листопрокатное производство в этом направлении продвинулось значительно дальше, чем сортопрокатное.

Пока основными потребителями сортового металла являются российские предприятия, и нет потребности выходить на мировой рынок. По этой причине, видимо, нет стимула к активному внедрению статистических методов измерения и контроля размеров продукции, а также сложных автоматизированных измерительных приборов и систем.



Заключение

В первом разделе курсовой работы рассмотрена технологическая схема производства сортового круглого проката в условиях стана 370 ПАО «ММК», приведена краткая характеристика оборудования, необходимого для выпуска данного вида продукции. Также рассмотрены основные требования к сортовому круглому прокату, приведена характеристика исходной заготовки и нормативные документы, требованиям которых она должна отвечать.

Второй раздел курсовой работы посвящен средствам измерения сортового круглого проката. Рассмотрели принципы работы измерителя ORBIS и систему измерения диаметра и овальности сортового проката «ScanVision-LS».



Список использованных источников

1. Кинзин Д.И., Левандовский С.А., Моллер А.Б., Тулупов О.Н., Полецков П.П. Производственные характеристики сортопрокатного комплекса ПАО «ММК»: Учебное пособие. - Магнитогорск: ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2018. - 87 с.

2. ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. - М.: Стандартинформ, 2006. 10 с.

3. ГОСТ 7566-81. Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение. - М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1981. 10 с.

4. ГОСТ 7565-81. Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1981. - 32 с.

5. ГОСТ 1778-70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1970. 32 с.

6. Бахтинов, В.Б. Технология прокатного производства: учебник для техникумов / В.Б. Бахтинов. - М.: Металлургия, 1983. - 488 с.

7. Прокатные станы. Справочник. В 3-х томах / В.Г. Антипин [и др.]; М.: Металлургия, 1992. - 429 с. - ISBN 5-229-00677-3 (т.3).

8. Диомидов, Б.Б. Технология прокатного производства / Б.Б. Диомидов, Н.В. Литовченко. - М.: Металлургия, 1979. - 488 с.

9. Бринза, В.М. Охрана труда в прокатном производстве / В.М. Бринза. - М.: Металлургия, 1986. - 208 с.

Размещено на allbest.ru

...