Устройство для магнитного контроля анизотропии свойств листового проката сталей

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ АНИЗОТРОПИИ СВОЙСТВ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА СТАЛЕЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Матюк Владимир Федорович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для магнитного контроля анизотропии свойств листового проката сталей,содержащее соленоид, три феррозонда, первый из которых расположен внутри соленоида вдоль его оси и включен по схеме градиентометра, блок намагничивания, подключенный к соленоиду, блок питания феррозондов, подключенный к обмоткам возбуждения феррозондов, трехканальный блок измерения второй гармоники, входы которого подключены к измерительным обмоткам соответствующих феррозондов, и индикатор, причем подвижная часть преобразователя с феррозондами и соленоидом может поворачиваться относительно корпуса, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок управления и обработки информации, подключенный к управляющему входу блока намагничивания,выходам трехканального блока измерения второй гармоники и индикатору, а второй и третий феррозонды включены по схеме градиентометра и расположены с внешней стороны соленоида параллельно его оси на фиксированном расстоянии от нее в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось соленоида.(56) 1. А. с. СССР 742842, МПК 01 33/12, 1980. 2. А. с. СССР 930179, МПК 01 33/12, 1982. 3. Мельгуй М.А, Шидловская Э.А. Трехкоординатный импульсный магнитный анализатор // Дефектоскопия. - 1983. -1. - С. 19-24. Полезная модель относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использована на металлургических и машиностроительных предприятиях для неразрушающего контроля пригодности листового проката сталей к штамповке. Известно устройство для определения магнитной текстуры листового проката сталей 1, содержащее многополюсную магнитную систему с размещенными на ней возбуждающей и измерительными обмотками, генератор переменного тока, подсоединенный к возбуждающей обмотке, последовательно соединенные выпрямители и ключи, количество которых равно количеству периферийных полюсов, последовательно соединенные сумматор, фильтр и индикатор, последовательно соединенные генератор импульсов постоянной частоты и кольцевой счетчик, выходы которого подключены к управляющим входам ключей, причем измерительные обмотки соединены со входами выпрямителей, а выходы ключей соединены со входами сумматора. Недостатком данного устройства является низкая достоверность контроля из-за влияния качества контакта большого количества периферийных полюсов с поверхностью листа на результаты измерения магнитного потока, а отстройка от этого влияния посредством введения фиксированного зазора существенно снижает чувствительность к изменению магнитной текстуры. Известно устройство для контроля магнитных свойств ферромагнитных материалов 2, содержащее электромагнит постоянного тока с магнитопроводом в виде двух коаксиальных цилиндров, датчик Холла, расположенный в зазоре между внутренним цилиндром и исследуемым материалом, и дополнительный датчик Холла, расположенный в зазоре между внешним цилиндром и исследуемым материалом, при этом датчики Холла включены встречно. Недостатком данного устройства является низкая достоверность контроля из-за снижения чувствительности к изменению магнитной текстуры листового проката низкоуглеродистых сталей при введении фиксированных зазоров, в которых размещаются датчики Холла. Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является трехкоординатный импульсный магнитный анализатор 3, содержащий соленоид, три феррозонда, первый из которых расположен внутри соленоида вдоль его оси и включен по схеме градиентометра, два других собраны по схеме полемера, а их элементы расположены взаимно перпендикулярно по радиусам соленоида у его нижней торцевой поверхности,блок намагничивания, подключенный к соленоиду, блок питания феррозондов, подключенный к обмоткам возбуждения феррозондов, трехканальный блок измерения второй гармоники, входы которого подключены к измерительным обмоткам соответствующих феррозондов, индикатор и блок питания. Подвижная часть преобразователя с феррозондами и соленоидом может поворачиваться относительно корпуса. Недостатком данного устройства является низкая достоверность контроля магнитной текстуры листового проката низкоуглеродистых сталей из-за малой разницы измеряемых полей остаточной намагниченности локально намагниченного участка этих сталей вдоль и поперек прокатки в области расположения элементов феррозодов-полемеров. Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение достоверности контроля анизотропии свойств листового проката низкоуглеродистых сталей за счет измерения более чувствительного к ее изменению вдоль и поперек направления прокатки магнитного параметра. 2 91062013.04.30 Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит соленоид, три феррозонда, первый из которых расположен внутри соленоида вдоль его оси и включен по схеме градиентометра, а второй и третий включены также по схеме градиентометра и расположены с внешней стороны соленоида параллельно его оси на фиксированном расстоянии от нее в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось соленоида, блок намагничивания, подключенный к соленоиду, блок питания феррозондов,подключенный к обмоткам возбуждения феррозондов, трехканальный блок измерения второй гармоники, входы которого подключены к измерительным обмоткам соответствующих феррозондов, блок управления и обработки информации, подключенный к управляющему входу блока намагничивания и выходам трехканального блока измерения второй гармоники, индикатор, подсоединенный к выходу блока управления и обработки информации, и блок питания, причем подвижная часть преобразователя с феррозондами и соленоидом может поворачиваться относительно корпуса. В отличие от прототипа полезная модель дополнительно содержит блок управления и обработки информации, подключенный к управляющему входу блока намагничивания,выходам трехканального блока измерения второй гармоники и индикатору, а второй и третий феррозонды включены по схеме градиентометра и расположены с внешней стороны соленоида параллельно его оси на фиксированном расстоянии от нее в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось соленоида. Это позволяет повысить достоверность контроля анизотропии магнитных, а следовательно, и механических свойств листового проката сталей за счет измерения градиентов напряженности поля остаточной намагниченности локально намагниченного участка в областях и в направлении, где они более чувствительны к изменению магнитной текстуры металла. На фиг. 1 представлен разрез по оси преобразователя полезной модели по заявке (1 соленоид, 2, 3 - феррозонды-градиентометры, 4 - корпус). На фиг. 2 представлен разрез перпендикулярно оси преобразователя полезной модели по заявке (1 - соленоид, 2, 3 - феррозонды-градиентометры, 5 - феррозонд-градиентометр). На фиг. 3 представлена функциональная схема полезной модели по заявке (1 - соленоид, 2, 3, 5 - феррозонды-градиентометры 6 - блок намагничивания подключенный к соленоиду 1 7 - блок питания феррозондов, подключенный к обмоткам возбуждения феррозондов 2, 3, 5 8 - трехканальный блок измерения второй гармоники, входы которого подключены к измерительным обмоткам соответствующих феррозондов, 9 - блок управления и обработки информации, подключенный к управляющему входу блока намагничивания 6 и выходам трехканального блока измерения второй гармоники 8 10 - индикатор,подсоединенный к выходу блока управления и обработки информации 11 - блок питания). На фиг. 4 представлена зависимость тангенциальной составляющейнапряженности поля остаточной намагниченности локально намагниченного участка по прототипу от угламежду направлением прокатки (НП) и направлением измерения для стали 10 кп толщиной 1 мм после холодной прокатки - 1 и после холодной прокатки и отжига при 650 С - 2. На фиг. 5 представлена зависимость нормальной составляющейнапряженности поля остаточной намагниченности локально намагниченного участка по окружности радиусом 100 мм по полезной модели от угламежду направлением прокатки (0) и направлением измерения для стали 10 кп толщиной 1 мм после холодной прокатки - 1 и после холодной прокатки и отжига при 900 С - 2. Полезная модель для магнитного контроля анизотропии свойств листового проката сталей содержит (фиг. 1, 2, 3) соленоид 1 феррозонды-градиентометры 2, 3 и 5 блок намагничивания 6, подключенный к соленоиду 1 блок питания феррозондов 7, подключенный к обмоткам возбуждения феррозондов трехканальный блок измерения второй 3 91062013.04.30 гармоники 8, входы которого подключены к измерительным обмоткам соответствующих феррозондов блок управления и обработки информации 9, подключенный к управляющему входу блока намагничивания 6 и выходам трехканального блока измерения второй гармоники 8 индикатор 10, подсоединенный к выходу блока управления и обработки информации 9 и блок питания 11. Работает полезная модель следующим образом. После установки преобразователя на контролируемый лист и включения режима измерения блок управления и обработки информации 9 запускает блок намагничивания 6, который формирует в соленоиде 1 импульс магнитного поля, локально намагничивающий лист. По окончании намагничивания проводится измерение информативных параметров одновременно по каждому из трех каналов. Феррозонд-градиентометр 2 измеряет градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка, а ферозонды-градиентометры 3 и 5 - градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности на фиксированном расстоянии от центра, которое определяется размерами соленоида и амплитудой импульса, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Измеренные сигналы поступают на трехканальный блок измерения второй гармоники 8, а затем на блок управления и обработки информации 9, в котором определяют разницу градиентов, измеренных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на фиксированном расстоянии от центра намагниченного участка относительно его значения в центре, по которой судят о степени анизотропии свойств металла. Результаты измерений поступают на индикатор 10. Блок питания 11 обеспечивает полезную модель требуемыми уровнями напряжения. В ходе измерений преобразователь полезной модели может поворачиваться по кругу с заданным шагом, что позволяет снять диаграмму изменения текстуры металла по его поверхности. Измерение градиента напряженности поля остаточной намагниченности вместо напряженности поля остаточной намагниченности снижает чувствительность к внешним мешающим полям. Из фиг. 4 видно, что для низкоуглеродистой холоднокатаной стали 10 кп даже в неотожженном состоянии разница величин измеряемых полей вдоль и поперек прокатки составляет 2-3 . Поэтому чувствительность измеряемых полей по прототипу к анизотропии этой стали очень мала. Из фиг. 5 видно, что чувствительность нормальной составляющей , измеренной на расстоянии 100 мм от центра намагниченного участка, позволяет судить о степени анизотропии металла, то есть пригодности его к штамповке. Аналогично поведение и градиента этой составляющей. Эффективность полезной модели обусловлена тем, что анизотропные свойства металла проявляются в относительно слабых магнитных полях, которые формируются в внешней стороны соленоида. Техническим результатом применения предлагаемой полезной модели является повышение достоверности магнитного контроля анизотропии свойств листового проката сталей, что позволяет применять ее для контроля пригодности металла к штамповке. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5