Файл: Кирпичников В.М. Автоматы - друзья металлурга.pdf

гих целей. Мы находимся на М агнитогорском металлур­ гическом комбинате около доменной печи-гиганта, по­ лезным объемом около 2000 кубических метров.

Громадный стальной конусообразный кожух, высотой в несколько десятков метров, окружен внизу толстой

яркое пламя.

Для выплавки чугуна в домне необходимо поддержи­ вать высокую температуру. Однако она может распла­ вить металлический кожух печи. Поэтому кожух внутри предохраняют толстым слоем огнеупорной кладки, охлаждают водой.

Понятно, что огнеупорная кладка постепенно разру­ шается. Происходит так называемый разгар футеровки. Интенсивно идет он в- нижней части доменной печи, осо­ бенно на дне, в яме-лещади, в которой накапливается жидкий чугун. Рано или поздно слой футеровки стано­ вится настолько тонким, что появляется возможность прорыва жидкого чугуна и шлака наружу.

Как же узнать, когда остановить печь на капитальный ремонт? На помощь снова приходят всепроникающие радиоактивные щупальца. Они зорко следят за состоя-, нием домен на Кузнецком и М агнитогорском комбинатах и многих других предприятиях черной металлургии стра-- ны. 'Контроль осуществляют следующим образом. По центру лещади в нижние слои огнеупорной кладки зам у­ ровывают источник радиоактивного излучения — кобальт60. Ниже его укладывают трубу, в которой располагает­ ся радиоактивный счетчик. Когда огнеупорная кладка станет предельно тонкой, жидкий чугун доберется до

источника гамма-лучей и при выпуске будет раз за ра­ зом увлекать частицы кобальта 60 за собой. Счетчик со­ общит доменщикам, что интенсивность гамма-лучей сни­ жается. Значит, огнеупорная кладка износилась, печь надо останавливать на ремонт.

Радиоактивные изотопы применяются в доменном производстве не только для контроля за разгаром ф уте ­ ровки. Они докладывают рудоплавам о скорости оседа­ ния материалов в печи, об уровнях шихтовых материалов верхней части домны и пыли в пылеуловителях и т. д.

Радиоактивные щупальца находят применение и в прокатном производстве. Вот валки стана с грохотом выбрасывают длинную раскаленную стальную полосу. Толщина ее, как установлено заданием, должна состав­ лять 2 миллиметра. Допустимые отклонения 4;1,5 про­ цента. Получив такое задание, вальцовщик задумы ­ вается, какой же воздушный зазор установить меж ду валками стана. Вы скажете: «Чего здесь думать, ставь

2миллиметра»!

Вдействительности же вопрос решается далеко не просто. Ведь при прокатке валки, как любая деталь, пру­ жинят, прогибаются. Вальцовщики так и называют это явление «пружина стана». Упругая деформация деталей зависит от толщины заготовки, химического состава и распределения температуры по ее длине. Головная часть заготовки проходит через стан раньше и не успевает за­ метно остыть, в то время как хвостовая может оказаться на десятки градусов холоднее.

Для установки правильного зазора меж ду валками оператор перед прокаткой каждой заготовки должен на ходу измерить ее температуру и толщину. Затем , как только передняя часть блюмса выйдет из валков, необ­

ходимо измерить, опять-таки на ходу, толщину полосы и окончательно определить величину зазора.

Словом, дело это сложное, хлопотное. Прежде, не имея автоматических помощников, человек вынужден был полагаться только на свой опыт да интуицию. Осно­ вываясь на долголетней практике, оператор ориентиро­ вочно определял, что начальный просвет между валками должен быть 1,8 миллиметра. А что же делать дальше? Ведь в процессе прокатки нужно непрерывно регу­ лировать просвет в зависимости от меняющейся тол­ щины, температуры блюмса. Нечего и говорить, что при современных высоких скоростях прокатки человек не сможет быстро выполнять эти сложные операции. Где же выход из положения?

Во время капитального ремонта стана инженеры центральной лаборатории автоматики Магнитогорского металлургического комбината установили за валками металлическую скобу почти двухметровой величины. В ш кафу управления, где находилась электрическая аппаратура, добавились две прямоугольные коробки, а на посту управления перед оператором появился прибор с двумя стрелками и большим круглым циферблатом, от­ даленно похожий на часы. На циферблате две шкалы: одна с цифрами от нуля до 10, а другая — от нуля до единицы.

Так в схему автоматики включили радиоактивный из­ меритель толщины проката. В той половине скобы, под которой проходит прокатанная полоса, помещен радио­ активный излучатель с иридием 192, выбрасывающим гамма-лучи высокой энергии (жесткие лучи). Проходя сквозь полосу, они частично поглощаются металлом и до нижней части скобы, на которой установлен счетчик, до-

ходит лишь часть их. Чем толще полоса, тем меньше гамма-лучей достигает счетчика, и тем реже в нем им­ пульсы тока. Ток счетчика усиливается, поступая одно­ временно на измерительный прибор и в систему авто­ матики. Она-то и регулирует вместо оператора просвет между валками. Когда будет получена заданная толщи­ на полосы, прибор, слегка пошевеливая усиками-стрел­ ками, доводит до сведения оператора-наблюдателя: дела находятся в полном порядке!

Каждый из вас вскрывал банку с рыбными консерва­ ми. Но не каждый думал при этом, что банки сделаны из

луженой жести, покрытой слоем олова толщиной в не­ сколько микронов. Олово предохраняет жесть от корро­ зии при длительном хранении. Если оловянное покрытие сделать толстым, то жесть резко подорожает, хотя ее устойчивость против коррозии и не повысится. Значит, при электрическом лужении в цехе проката жести нужно сле­ дить за толщиной защитного покрытия.

Мы в одном из цехов Северского трубного завода. Ш ирокая стальная лента, покрытая с одной стороны тон­ ким слоем олова, непрерывно протягивается меж ду дву­ мя роликами. Над ними — прямоугольная металлическая коробка. Заглядываем под ленту. Привычного источника радиоактивного излучения там нет. Оно и понятно: изме­ рять нужно толщину не ленты, а только покрытия.

Потому вместо жестких гамма-лучей применяется бета-излучение низких энергий, мягкие лучи. Внутри ме­ таллического корпуса два бета-осветителя. Радиоактивные лучи-щупальца одного из них направлены на луженую поверхность стальной ленты. Как же «работают» они?

Направим солнечный луч под некоторым углом к по­ верхности стеклянной пластинки. Часть их преломится и пройдет сквозь пластинку, а другая часть отразится от нее под таким же углом , под каким падает световой луч.

Вот и бета-лучи, проходя сквозь тонкий слой олова, частично преломляются, частично отражаются от сталь­ ной основы и через покрытие возвращаются обратно, внутрь корпуса установки. Чем толще покрытие, тем сильнее поглощает оно бета-лучи и тем меньше их воз­ вращается обратно в прибор. Отраженные, они попа­ дают в счетчик, через который во время облучения про­ текает ток.

Усиливая и измеряя ток счетчика, можно узнать тол­

щину покрытия. К сожалению, в таком виде прибор дей­ ствует, как старинные пружинные весы. Со временем пружина теряет упругость, и весы начинают ошибаться все больше и больше. В измерителе толщины покрытий интенсивность бета-излучения тоже со временем падает, и прибор начинает ошибаться. А это недопустимо.

Чтобы избежать погрешностей весов, стали, как из­ вестно, применять набор эталонов-гирь, уравновешивая ими предмет, вес которого нужно определить. В нашем случае хорошо бы иметь набор эталонных толщин, тогда можно было бы сравнивать интенсивность отраженного от основы луча с тем , который прошел сквозь эталон.

компенсационном способе измерения. Но процесс ком­ пенсации нужно как-то автоматизировать.

Попробуйте вычесть одно положительное число из другого. Если они одинаковы, то разность равна нулю.

OU-O&Cr

образом попробовать вычесть из отраженного потока бета-лучей поток лучей, прошедших сквозь эталон тол­ щины. Подумаем, как это сделать.

Из физики известно, что, если одно электрическое напряжение включить навстречу другому, большее из них убавится на величину меньшего. Выходит, и здесь мы имеем дело с вычитанием. Значит, если по одному измерительному прибору — амперметру — пропустить два тока противоположных знаков, прибор покажет их разность.

А не направить ли два потока бета-лучей навстречу друг другу? Нет, из этого ничего не получится. Если на пути двух потоков бета-лучей поместить счетчик, то он зарегистрирует сум му облучений, а не разность. Как же тогда быть? Токи и напряжения вычитать, оказывается, просто, а вот радиоактивные лучи...

Единственный выход из положения — преобразовать оба потока бета-лучей в такие величины, которые можно автоматически вычесть друг из друга. Похожее преобра­ зование с бета-лучами мы уже делали, посылая их в счетчик.

Воспользуемся вторым источником бета-лучей, кото­ рый сначала казался излишним, поместим перед ним эталон в виде пластинки клинообразного сечения. В спе­ циальной электрической схеме вычтем токи двух счет­ чиков, усилим их и подадим в электромикродвигатель. Когда эталонная толщина и толщина покрытия равны — микродвигатель не вращается. При плюсовом знаке раз­ ности он вращается в одну сторону, как говорят электри­ ки, «вперед», а при минусовом — в обратную сторону,

«назад». Двигатель механически связан с клиновым эта­ лоном-заслонкой. Он перемещает заслонку до тех пор, пока разность токов счетчиков не обратится в нуль.

Чем толще покрытие, тем меньше ток в рабочем счетчике и тем сильнее двигатель перекроет заслонкой поток бета-лучей, падающих на компенсационный счет­ чик. Таким образом, толщина покрытия при измерении преобразуется в величину перемещения заслонки.

Двигатель, кроме заслонки, перемещает перо и стрелку. Перо записывает величину толщины покрытия на бумажную ленту, а стрелка показывает ее на шкале. Прибор обладает завидной точностью. Ему «разрешено» ошибаться всего на + 0,1 микрона.

Известно, что сталь в народном хозяйстве находит самое различное применение. Значит, прокатчики дол­ жны иметь заготовки разных марок. А как их отличать друг от друга?

М еталлурги поступают здесь по-разному. На НижнеТагильском комбинате при помощи особой машины на блюмсах ставят механическое клеймо. А вот на Злато­ устовском заводе из-за обилия марок стали механизи­ ровать процесс клеймения не удается, клеймо здесь ста­ вят вручную, молотком. Однако в обоих случаях клей­ мо при прокатке стирается. Тогда к рулонам готовой ленты привязывают особые бирки. Но и они малона­ дежны, так как могут оторваться.

А нельзя ли ставить клеймо, которое не стирается и не теряется? Оказывается, можно.

Головной пролет цеха. Заготовка с клеймом на торце едет по рольгангу в аппарат с электродом , очень похо­

жим на сварочный. Но зачем здесь сварка? Оказавшись в аппарате с электродом , заготовка остановилась. Однако электрическая дуга так и не появилась. Заготовка вскоре направилась к нагревательной печи, уступая дорогу сле­ дующей.

Как ни странно на первый взгляд, но это именно так. Да, мы видели радиоактивную маркировку проката.

Медный электрод с примесью радиоактивного фос­ фора-32 несколько раз касается заготовки. Возникают электрические искры, переносящие частицы радиоактив­ ного электрода на заготовку. На ней появилась невиди­ мая радиоактивная отметка, состоящая из своеобразных точек и тире, испускающих бета-лучи высокой энергии. Система обозначений несколько напоминает телеграф ­ ную азбуку М орзе, но в отличие от нее «точки» могут излучать бета-лучи с различной интенсивностью. Кроме

При помощи такой невидимой отметки можно за­ шифровать марку стали и другую информацию о заго­ товке.

Не видимое глазом клеймо отлично сохраняется и при дальнейшей обработке металла. В результате про­ катки каждая отметка может растянуться на 50— 100 сан­ тиметров, но и в этом случае читающий прибор со счет­ чиками уверенно определяет марку стали, автоматиче­ ски изменяет технологию прокатки.

В хвостовой части прокатного комплекса устанавли-