ЖУРНАЛ «СТА» №1/2003

Не менее высокие требования к кон- тролю и регулированию натяжения действуют при прокатке цветных ме- таллов и их сплавов. Поэтому все со- временные реверсивные станы холод- ной прокатки цветных металлов осна- щены системами автоматического ре- гулирования натяжения (САРН), без которых процесс прокатки на этих ста- нах, в принципе, невозможен. Таким образом, вопрос контроля и регулирования натяжения металличе- ской полосы при прокатке актуален как в черной, так и в цветной метал- лургии. М ЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ На непрерывных станах натяжение полосы измеряют преимущественно косвенным методом по вертикальной составляющей усилия натяжения, ко- торая действует на измерительный ро- лик, отклоняющий полосу от линии прокатки (рис. 1). Подшипники измерительного роли- ка опираются на датчики усилия, пре- образующие натяжение в электричес- кий сигнал. Вертикальная составляю- щая усилия, действующего на ролик, определяется по формуле: P = 2 T sin α ≅ 2 T δ ___ L /2 , где Р — вертикальная составляющая уси- лия натяжения полосы; Т — усилие натяжения полосы; L — расстояние между клетями; α — угол отклонения полосы от линии прокатки; δ — высота отклонения полосы от ли- нии прокатки в месте установки из- мерительного ролика. Из приведенной формулы видно, что важнейшим условием определения ве- личины натяжения с заданной точнос- тью является постоянство параметра δ . Для обеспечения этого условия необ- ходимо после каждой «перевалки» (смены опорных или рабочих валков) проверять величину δ . Кроме того, де- формация измерительного ролика и датчиков при приложении усилия должна быть минимальной. Измеритель межклетьевых натяжений полосы на основе сельсинных датчиков До последнего времени на станах хо- лодной прокатки для измерения меж- клетьевых натяжений применяли сель- синные датчики. Принцип действия сельсинного датчика основан на изме- нении угла поворота ротора, установ- ленного под измерительным роликом, при этом угол поворота ротора сельси- на пропорционален перемещению уп- ругих опор (рессор) ролика под дейст- вием межклетьевого натяжения поло- сы. Применение таких датчиков при- водит к значительным погрешностям измерения (до 1015%) вследствие из- менения высоты отклонения полосы δ при деформации рессоры, на которой устанавливается измерительный ро- лик, а также в результате трения в меха- низме. Малая жесткость рессоры обуслав- ливает низкую частоту собственных колебаний измерителя натяжения, что приводит к появлению динамических погрешностей (до 20%), особенно при высоких скоростях прокатки. Кроме того, вследствие частых поломок узла пре- образования поступатель- ного движения ролика во вращательное движение ротора сельсина и нару- шения изоляции его об- моток сельсинные датчи- ки в эксплуатации нена- дежны. Измеритель межклетьевых натяжений полосы на основе магнитоанизотропных датчиков Гораздо более высокую точность обеспечивает применение магнито- анизотропных датчиков (МД). Принцип действия таких датчиков основан на изменении магнитной про- ницаемости ферромагнитных материа- лов под действием внутренних механи- ческих напряжений. Этот эффект, на- званный магнитоупругим, в наиболь- шей степени проявляется тогда, когда направления векторов магнитной ин- дукции и механического напряжения совпадают. При этом под действием растягивающего усилия магнитная проницаемость уменьшается, а под действием сжимающего усилия — уве- личивается. На непрерывных станах холодной прокатки 1700 ОАО «Ис- патКармет» для измерения межклеть- евых натяжений полосы используют магнитоанизотропные датчики усилия МАД7681, разработанные в ОАО «Казчерметавтоматика» (рис. 2). МД устанавливают в специальных пластинчатых пружинных стойках с гнездами под подшипниками качения, на которых покоится измерительный ролик. В конструкциях измерителей натяжения с МД недостатки, отмечен- ные для системы с сельсинными датчи- ками, практически отсутствуют: жест- кость конструкции измерителя натяже- ния с МД выше в несколько раз, их экс- плуатация намного проще, а точность измерения натяжения полосы с ис- пользованием МД повышается до 1%. Минимальные потери на трение в из- мерителях с МД достигаются тем, что все перемещения происходят в пределах упругих деформаций пружины и датчи- ков. Подвешивание ролика на пластин- чатых пружинах позволяет устранить влияние горизонтальной составляющей натяжения на датчик, причем доля вер- тикальной составляющей натяжения, затрачиваемая на деформацию пру- жины, не меняется во времени и состав- ляет не более 5% от измеряемого усилия. РАЗ РА БО Т КИ / МЕ ТАЛЛ У Р Г И Я 47 СТА 1/2003 www.cta.ru α δ α P T T L Прокатываемая полоса Измерительный ролик Клеть 1 Клеть 2 Опорные валки Рабочие валки Рис. 1. Определение усилия натяжения полосы с помощью измерительного ролика Рис. 2. Магнитоанизотропные датчики усилия МАД-7681