СТА 3/2010

управления этим техническим состоя нием. Широкому внедрению коэрцити метрии препятствует отсутствие на рынке удобных и надёжных приборов. В настоящее время дефицитны даже переносные неавтоматизированные коэрцитиметры, а автоматизирован ных специализированных систем просто не существует. При этом пере носные приборы малопригодны для интегрирования в типовую схему под готовки валков. В самом деле для пол ной диагностики необходимо обеспе чить доступ к бочке валка со всех сто рон, следовательно, измерения необ ходимо проводить на вальцешлифо вальном станке (или специализиро ванном стенде). Время же измерений, например, для валка стана 2000 горя чей прокатки ОАО «ММК» (Магнито горский металлургический комбинат) составляет не менее 40 минут. С учё том того, что полная обработка ре зультатов диагностики требует высо кой квалификации и значительного времени, говорить о применении ко эрцитиметрии на базе неавтоматизи рованных приборов непосредственно в технологии подготовки валков не приходится. Целью проекта, реализуемого ИТЦ «Аусферр» в содружестве с Институтом физики металлов (ИФМ) УРО РАН, является разработка и подготовка к се рийному производству высокоавтома тизированного специализированного коэрцитиметра – роботизированного комплекса магнитной диагностики прокатных валков. В рамках проекта требовалось разработать концепцию прибора, создать пакет необходимых технических решений и провести их испытания, выпустить техническую документацию, разработать техноло гию и логистику серийного производ ства, подготовить кадры и производ ственную базу. Освещение всего объё ма этих вопросов выходит за рамки од ной статьи, поэтому предметами дан ной публикации являются только кон цепция прибора и технические реше ния, положенные в основу его конст рукции. Т РЕБОВАНИЯ К ПРИБОРУ Сформулируем требования к прибо ру, пригодному для работы в вальце шлифовальном отделении крупного про катного стана (например, стана 2000). Вес рабочего валка такого стана бо лее 10 тонн, поэтому система коэрци тиметрической диагностики смотрится наиболее органично в качестве при ставки к вальцешлифовальному станку. Конструкции и приводы станка жёстко фиксируют положение валка и позво ляют его поворачивать во время диаг ностики. Производительность валь цешлифовального оборудования, уста новленного в цехе, как правило, корре лирует с потребностью в валках, поэто му затраты времени на диагностику не должны существенно снижать произ водительность станков. Судя по всему, следует считать приемлемым время ди агностики валка порядка 5 минут. Датчик коэрцитиметра представляет собой катушку индуктивности, маг нитный поток которой замыкается че рез тело валка. Размеры, по которым производится усреднение характерис тик материала и глубина промагничи вания, определяются размером магни топровода, поэтому датчики не могут быть слишком маленькими. Размеры датчика определяют размеры зоны из мерения. Исходя из размеров датчиков и зон измерения оптимальным для вал ка с длиной бочки 2000 мм и диамет ром 800 мм следует считать количество измерений на образующей валка, рав ное 10–15, и соответственно такое же количество диагностируемых образую щих на оборот валка. Непосредственно при проведении измерений магнитопровод коэрцити метра должен быть плотно прижат к диагностируемой поверхности. Это требование исключает возможность сканирования движущейся относи тельно датчика поверхности и приво дит к необходимости применения многоканальных систем для уменьше ния времени диагностики. Наилуч шей, очевидно, является система с равномерным расположением датчи ков на линейке, имеющей длину обра зующей бочки валка. Тогда цикл изме рений начинается прижатием датчи ков к валку, затем проводится измере ние, линейка отодвигается, и валок проворачивается, подставляя линейке датчиков новую образующую. Цикл повторяется, пока валок не повернётся на полный оборот. Линейка датчиков должна позиционироваться относи тельно валка специализированным манипулятором. Кроме того, для точ ной привязки результатов измерения к поверхности необходимо измерять угол поворота валка и, если вальце шлифовальный станок позволяет, управлять поворотом. Таким образом, интегрированный в технологическую цепочку подготовки валков коэрцитиметр должен работать совместно с вальцешлифовальным станком и иметь развитые средства ав томатизации. Он должен иметь 10–15 измерительных каналов, расположен ных на единой измерительной линей ке. Позиционирование линейки отно сительно валка должно осуществляться манипулятором, прибор должен вклю чать в себя средства управления пово ротом валка и отсчёта угла его поворо та. Обработка данных измерений и представление их оператору станка должны выполняться в реальном вре мени. Управление комплексом осуще ствляется оператором, как правило, не имеющим инженерной квалификации, поэтому должно быть максимально простым и интуитивно понятным. Р ЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ В процессе разработки коэрцитимет ра была создана и испытана опытная версия устройства. По результатам ис пытаний был принят целый ряд техни ческих решений. 1. Для обеспечения независимости прибора от конструктивных особен ностей станка коэрцитиметр выпол няется в виде отдельной установки и размещается с задней стороны стан ка. Конструкция прибора должна предусматривать возможность его работы совместно со всеми типами станков. Допустима настройка дви жения манипулятора, перемещаю щего измерительные датчики, на каждый тип станка при монтаже прибора. 2. Для коэрцитиметра необходима вы сокая жёсткость манипулятора на кручение – именно она определяет точность позиционирования край них датчиков линейки. В этой связи было принято решение звенья мани пулятора изготавливать в виде жёст ких объёмных конструкций пирами дальной формы. 3. В сложенном положении комплекс должен иметь минимальную высоту. Если верхняя точка прибора выше, чем нижняя точка валка на станке, резко возрастает риск повреждения прибора при крановых операциях. 4. Движение манипулятора должно происходить с переменной ско ростью. При постоянной скорости трудно найти компромисс между его быстродействием и точностью пози ционирования. РАЗ РА БОТ КИ / КОН Т РОЛ Ь НО ИЗМЕ Р И Т Е Л Ь НЫЕ СИС Т ЕМЫ 67 СТА 3/2010 www.cta.ru © СТА-ПРЕСС