close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8057

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8057
(13) C1
(19)
(46) 2006.04.30
(12)
7
(51) G 01N 27/87
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ
МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА СТАЛЕЙ
В ПОТОКЕ ПРОИЗВОДСТВА
BY 8057 C1 2006.04.30
(21) Номер заявки: a 20030683
(22) 2003.07.02
(43) 2005.03.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт прикладной
физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Матюк Владимир Федорович (BY); Делендик Михаил Николаевич (BY); Осипов Александр Александрович (BY); Хартманн Хансйорг
(DE); Райхельт Хайко (DE)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 1033946 A, 1983.
BY 1349 C1, 1996.
RU 2032898 C1, 1995.
RU 2029313 C1, 1995.
SU 1810856 A1, 1993.
SU 1753393 A1, 1992.
US 4641093 A, 1987.
(57)
Способ импульсного магнитного контроля механических свойств листового проката
сталей в потоке производства, при котором движущийся лист намагничивают локально с
двух сторон импульсными магнитными полями соленоидов с общей осью симметрии,
нормальные составляющие которых направлены навстречу друг другу, и измеряют с каждой стороны листа максимальные значения нормальной и тангенциальной в направлении
движения листа составляющих поля остаточной намагниченности, отличающийся тем,
что с каждой стороны листа измеряют максимальные значения тангенциальной составляющей поперек направления движения листа и расстояние вдоль направления движения
листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей, усредняют попарно измеренные с двух сторон максимальные значения одноименных
составляющих и величины расстояний вдоль направления движения листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей, по значениям
которых и по заранее установленным на основе множественного корреляционного анализа
связям определяют физико-механические параметры контролируемого листа.
Фиг. 1
BY 8057 C1 2006.04.30
Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и, в частности, может быть использовано в металлургической промышленности как для контроля
постоянства технологии производства листового проката, так и для определения его механических свойств в потоке производства на конечной стадии изготовления.
Известен способ [1] электромагнитного контроля физико-механических параметров
ферромагнитного материала, при котором движущийся лист намагничивают локально с
двух сторон импульсными магнитными полями соленоидов с общей осью симметрии,
нормальные составляющие которых направлены навстречу друг другу, измеряют с двух
сторон листа градиенты нормальных составляющих поля остаточной намагниченности,
суммируют величины измеренных градиентов и по максимальному значению этой суммы
и заранее установленным на основе корреляционного анализа связям судят о физикомеханических параметрах контролируемого листа.
Недостатком известного способа является низкая точность контроля некоторых марок
сталей вследствие измерения только одного магнитного параметра - градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности.
Известен также способ [2] электромагнитного контроля физико-механических параметров материала, при котором движущийся лист намагничивают локально с двух сторон
импульсными магнитными полями соленоидов с общей осью симметрии, нормальные составляющие которых направлены навстречу друг другу, измеряют с двух сторон листа
градиенты нормальных составляющих поля остаточной намагниченности, запоминают их
максимальные значения, создают с двух сторон листа возрастающие компенсирующие
магнитные поля, измеряют и сравнивают их градиенты с запомненными значениями, в
момент равенства градиентов компенсирующих магнитных полей запомненным максимальным значениям градиентов от локально намагниченного листа фиксируют величины
компенсирующих магнитных полей и по их усредненному значению и заранее установленным на основании корреляционного анализа связям судят о физико-механических параметрах контролируемого листа.
Недостатком известного способа является низкая точность контроля некоторых марок
сталей вследствие измерения только одного магнитного параметра - градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ [3] электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала, при котором движущийся лист намагничивают локально с двух
сторон импульсными магнитными полями соленоидов с общей осью симметрии, нормальные составляющие которых направлены навстречу друг другу, измеряют с двух сторон
листа градиенты нормальных и тангенциальных вдоль направления движения листа составляющих поля остаточной намагниченности, определяют для каждой стороны листа
суммы квадратов нормальной и тангенциальной вдоль направления движения листа составляющих и по максимумам их средних значений и заранее установленным на основании корреляционного анализа связям судят о физико-механических параметрах контролируемого листа.
Недостатком известного устройства является низкая точность контроля некоторых
марок сталей вследствие измерения только двух магнитных параметров - градиентов нормальной и тангенциальной вдоль направления движения листа составляющих поля остаточной намагниченности.
Цель настоящего изобретения - повышение точности контроля.
Сущность изобретения заключается в том, что движущийся лист намагничивают локально с двух сторон импульсными магнитными полями соленоидов с общей осью симметрии, нормальные составляющие которых направлены навстречу друг другу, измеряют
с каждой стороны листа максимальные значения нормальной, тангенциальных вдоль и
поперек направления движения листа составляющих поля остаточной намагниченности и
2
BY 8057 C1 2006.04.30
расстояние вдоль направления движения листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей, усредняют попарно измеренные с двух сторон максимальные значения одноименных составляющих и величины расстояний вдоль
направления движения листа между центральным максимумом и переходом через ноль
нормальной составляющей, по значениям которых и по заранее установленным на основе
множественного корреляционного анализа связям определяют физико-механические параметры контролируемого листа.
На фиг. 1 представлена схема взаимного расположения движущегося листа 1, намагничивающих соленоидов 2 и 3 (стрелками показано направление намагничивающего поля), преобразователей для измерения нормальной 4 и 5, тангенциальной вдоль направления движения листа 6 и 7 и тангенциальной поперек направления движения листа 8 и 9
составляющих поля остаточной намагниченности.
На фиг. 2 представлено распределение вдоль направления движения листа градиентов
нормальной (∇Hrn), тангенциальной вдоль направления движения (∇HrτII), тангенциальной
поперек направления движения (∇Hrτ⊥) составляющих поля остаточной намагниченности
и расстояние l0 вдоль направления движения листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей для листов из стали 08кп, отожженных при
температуре 200 °С (O) и при 600 °С (∆).
На фиг. 3 представлена одна из возможных структурных схем устройства для реализации способа по изобретению.
В табл. 1 представлены корреляционные связи между каждым из измеренных параметров (∇Нrn, ∇HrτII, ∇Hrτ⊥ и l0), а также между их совокупностью и температурой отжига
стали 08 кп.
Способ осуществляют следующим образом. Движущийся лист намагничивают локально с двух сторон импульсными магнитными полями соленоидов с общей осью симметрии, нормальные составляющие которых направлены навстречу друг другу, измеряют,
например, с помощью феррозондов-градиентометров с каждой стороны листа максимальные значения нормальной, тангенциальной вдоль и тангенциальной поперек движения
листа составляющих поля остаточной намагниченности и расстояние вдоль направления
движения листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей, усредняют попарно измеренные с двух сторон максимальные значения одноименных составляющих и величины расстояний вдоль направления движения листа
между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей, по
значениям которых и заранее установленным на основе множественного корреляционного
анализа связям определяют физико-механические параметры контролируемого листа.
В отличие от прототипа, во-первых, вместо двух параметров поля остаточной намагниченности (нормальной и тангенциальной составляющих вдоль направления движения) в
предлагаемом изобретении с каждой стороны листа измеряют четыре параметра: нормальную, тангенциальную вдоль, тангенциальную поперек направления движения составляющие поля остаточной намагниченности и расстояние вдоль направления движения
листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей. Во-вторых, усредняют не суммы квадратов максимумов нормальной и тангенциальной вдоль направления движения листа составляющих, а попарно максимальные значения
одноименных составляющих поля остаточной намагниченности и расстояний в направлении движения листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей.
Предложенный способ может быть реализован с помощью устройства, представленного на фиг. 3.
Устройство для реализации способа содержит два соосных последовательно-встречно
включенных соленоида 2 и 3, расположенных симметрично с двух сторон движущегося
листа (на фиг. 3 не показан), три пары феррозондов-градиентометров 4 и 5 для измерения
3
BY 8057 C1 2006.04.30
нормальной, 6 и 7 тангенциальной вдоль и 8 и 9 тангенциальной поперек направления
листа составляющих поля остаточной намагниченности, расположенных попарно симметрично с двух сторон листа, генератор 10 импульсов тока, соединенный с соленоидами 2 и
3, генератор 11 возбуждения феррозондов, первый выход которого соединен с обмотками
феррозондов 4-9, шесть измерительных блоков 12-17, входы которых подсоединены к измерительным обмоткам феррозондов 4-9, а выходы - ко входам устройств 18-23 выборкихранения. Выходы устройств 18-23 выборки-хранения попарно одноименных составляющих через соответствующие блоки 24-26 усреднения (среднее арифметическое или среднее геометрическое) подсоединены ко входам блока 27 обработки и регистрации. Второй
выход генератора 11 возбуждения феррозондов через управляемый делитель 28 частоты,
на управляющий вход которого поступает сигнал с датчика 29 скорости движения листа,
соединен со счетчиками 30 и 31 импульсов, выходы которых через блок 32 усреднения
соединен с блоком 27 обработки и регистрации, а входы управления - с выходами двухуровневых компараторов 33 и 34 соответственно. На первый вход каждого из компараторов поступает текущий сигнал, пропорциональный нормальной составляющей поля остаточной намагниченности с блоков 12 и 17 соответственно, а на вторые - пропорциональный максимальным значениям этой составляющей с каждой стороны листа с блоков
18 и 23 соответственно. Тактовый выход генератора 10 импульсов тока соединен с установочными входами устройств 18-23 выборки-хранения, блока 27 обработки и регистрации и счетчиков 30 и 31 импульсов. Выход каждого из компараторов через схемы 35 "2ИНЕ" поступает на блокировочный вход блока 27 обработки и регистрации. Питается устройство от блока 36 питания.
Предложенный способ с помощью данного устройства реализуется следующим образом.
При включении устройства запускается генератор 10 импульсов тока, который сигналом с тактового выхода устанавливает в исходное состояние устройства 18 и 23 выборкихранения, блок 27 обработки и регистрации и счетчики 30 и 31 импульсов. Одновременно
он формирует мощный импульс тока, который, проходя через последовательно-встречно
соединенные соленоиды 2 и 3, локально с двух сторон намагничивает движущийся лист.
Локально намагниченный участок, проходя при движении листа мимо феррозондовградиентометров 4-9, наводит в них сигналы, пропорциональные соответствующим составляющим поля остаточной намагниченности. Текущие величины этих сигналов измеряются измерительными блоками 12-17, а максимумы запоминаются устройствами 18-23
выборки-хранения. Запомненные значения максимумов одноименных составляющих, измеренные с противоположных сторон листа, усредняются блоками 24-26 усреднения и
подаются на входы блока 27 обработки и регистрации. В момент измерения максимума
нормальной составляющей с одной стороны листа по сигналу с блока 18 выборкихранения срабатывает компаратор 33, который запускает счетчик 30 импульсов, а в момент измерения максимума нормальной составляющей с другой стороны листа по сигналу
с блока 23 срабатывает компаратор 34, который запускает счетчик 31 импульсов. Одновременно через схему 35 "2И-НЕ" блокируется блок 27 обработки и регистрации. На счетный вход обоих счетчиков через управляемый делитель 28 частоты поступают импульсы с
генератора 11 возбуждения феррозондов. Коэффициент деления управляемого делителя
28 частоты определяется сигналом с датчика 29 скорости таким образом, что частота поступающих на счетный вход каждого из счетчиков 30 и 31 импульсов прямо пропорциональная скорости движения листа. В момент, когда мимо феррозондов, измеряющих нормальную составляющую поля остаточной намагниченности, проходит участок с нулевой
намагниченностью по сигналу с измерительных блоков 12 и 17, срабатывают соответствующие компараторы 33 и 34, которые блокируют счетчики 30 и 31 импульсов. При этом
число импульсов, зафиксированное каждым из счетчиков, будет прямо пропорционально
расстоянию в направлении движения листа между центральным максимумом и переходом
4
BY 8057 C1 2006.04.30
через ноль нормальной составляющей поля остаточной намагниченности с соответствующей стороны листа. Эти сигналы усредняются блоком 32 усреднения (среднее арифметическое или среднее геометрическое) и подаются на соответствующий вход блока 27 обработки и регистрации. По окончании счета обоих счетчиков сигналы с компараторов 33 и
34 разблокируют блок 27 обработки и регистрации, который по заранее установленным на
основе множественного корреляционного анализа связям пересчитывает усредненные
значения максимумов нормальной ∇Нrn, тангенциальной вдоль ∇HrτII и тангенциальной
поперек ∇Hrτ⊥ составляющих поля остаточной намагниченности и расстояний l0 в направлении движения листа между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей в измеряемую механическую величину у:
y = al∇Hrn + a2∇HrII + a3∇Hr⊥ + a4l0 + b,
где a1, a2, a3, a4 и b - коэффициенты множественной корреляционной связи.
Из таблицы видно, что при измерении одного, двух и даже трех любых из вышерассмотренных параметров коэффициент R корреляции ниже, а дисперсия D выше, чем при
измерении одновременно всех четырех параметров. А это означает, что и точность контроля при измерении усредненных значений максимумов нормальной, тангенциальной
вдоль, тангенциальной поперек направления движения листа и расстояний между центральным максимумом и переходом через ноль нормальной составляющей гораздо выше.
Попарное усреднение измеряемых параметров намагниченного участка позволяет снизить влияние смещения листа при движении. Так, при смещении листа, при движении в
сторону, например, верхних феррозондов сигналы, измеряемые верхними феррозондами,
увеличатся, а сигналы, измеряемые нижними феррозондами, уменьшатся. В то же время
их среднее значение изменится незначительно.
Источники информации:
1. А.с. СССР 974242, 1982.
2. А.с. СССР 1109625, 1984.
3. А.с. СССР 1033946, 1983.
5
BY 8057 C1 2006.04.30
Корреляция между параметрами локально намагниченного участка листа и температурой отжига
Измеряемый
параметр
Вид уравнения
Коэффициенты уравнения корреляции
а0
а1
а2
а3
а4
R
D
∇Нrn
a0 + al∇Hrn
872,1558
-0,69295
-
-
-
0,93808
53,51497
l0
a0 + a1l0
-398,6958
1,862615
-
-
-
0,88555
71,75307
∇HrII
a0 + a1∇HrII
845,2299
-0,83047
-
-
-
0,94250
51,62120
∇Hr⊥
a0 + a1∇Hr⊥
865,0222
-0,91063
-
-
-
0,94350
51,18604
∇Нrn, l0
a0 + al∇Hrn + a2l0
1156,0750
-0,83807
-0,43009
-
-
0,93979
59,02484
∇HrII, ∇Hr⊥
a0 + a1∇HrII + a2∇Hr⊥
876,3922
0,49379
-1,45125
-
-
0,94366
57,14886
∇Hr⊥, l0
a0 + a1∇Hr⊥ + a2l0
1075,6830
-1,05158
-0,32220
-
-
0,94462
56,66812
∇HrII, l0
a0 + a1∇HrII + a2l0
1151,5100
-1,02101
-0,47436
-
-
0,94467
56,64537
∇Нrn, ∇Hr⊥
a0 + al∇Hrn + a2∇Hr⊥
820,9692
3,08338
-4,93693
-
-
0,95425
51,64801
∇Нrn,∇HrII
a0 + al∇Hrn + a2∇HrII
353,0032
11,78440
-14,88523
-
-
0,97831
35,78073
∇HrII, ∇Hr⊥, l0
a0 + a1∇HrII + a2∇Hr⊥ + a3l0
1120,5010 -0,568379
-0,46805
-0,410767
-
0,94478
65,36196
∇Нrn, ∇Hr⊥, l0
ao + al∇Hrn + a2∇Hr⊥ + a3l0
61,8152
5,723913
-7,90225
1,103408
-
0,95953
56,16102
∇Нrn, ∇HrII, l0
a0 + al∇Hrn + a2∇HrII + a3l0
-4,0476
13,04268
-16,19649
0,471590
-
0,97994
39,71272
∇Нrn, ∇HrII, ∇Hr⊥
a0 + al∇Hrn + a2∇HrII + a3∇Hr⊥
387,8546
11,96292
-13,30024
-1,970309
-
0,98036
39,34505
-664,2568
16,23953
-14,41342
-5,690053 1,476524
0,98934
35,52053
∇Нrn, ∇HrII, ∇Hr⊥, l0 a0 + al∇Hrn + a2∇HrII + a3∇Hr⊥ + a4l0
6
BY 8057 C1 2006.04.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
340 Кб
Теги
by8057, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа