Устройство для экспресс-анализа химического состава жидкого металла Советский патент 1989 года по МПК G01N25/06 

Изобретение относится к термографическому анализу физико-химических свойств металлов и сплавов и может быть применено в литейном производстве для ускоренного определения химсостава металла, в частности чугуна, непосредственно у плавильного агрегата.

Целью изобретения является повышение достоверности и точности результатов измерения путем учета при-. знака рекалесценции.

На фнг.1 представлена блок-схема предлагаемог о устройства для экспресс аиали 1а химсостава жндкого металла; на фиг .. - термо раммы охлаждения жидкого чугуна без признака рекалесценции и с признаком рекалесценции.

Устройство для экспресс-анализа химсостава жидкого металла (фиг.1) содержит последовательно включенные термопару 1, усилитель 2, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 3 и буферный регистр 4, выход которого через параллельную шину передачи кода подключен к первому входу вычислительного блока 5 и первому входу блока 6 распознавания признаков измерения, при этом выходная параллельная шина блока 5 связана с первым входом блока 7 цифровой индикации и вторым входом блока 6, выход которог посредством радиальной шины подключен к второму входу блока 5, к второму входу блока 7 цифровой индикации и к первому входу блока 8 сигнальных индикаторов.

Блок 5 состоит из арифметического устройства 9, программного устройства 10, запоминающего устройства 11 блока 12 оптронных ключей, шифратора 13, выходного регистра 14 и блока 15 управления, причем арифметическое устройство 9 выполняет вычисления под управлением блока 12 оптронных ключей, запоминающее устройство 11 предназначено для запоминания кода текущей температуры, температур ликвидус и солидус. Программное устройство 10 формирует последовательность команд программ дифференцирования и математической обработки результатов измерения, шифратор 13 формирует импульс +1сч на счетный вход программного устройства 10 и преобразует выходной семисегментный код арифметического устройства 9, включая знак, в двоично-десятичный код для последующей записи его в выходной регистр 14, блок 15 управления осуществляет сброс и синхронизацию АЦП 3, буферного регистра 4, за- поминаюп1его устройства 11 , программного устройства 10 и некоторых других узлов устройства. Блок 6 состоит из схем 16 и 17 сравнения, таймера 18, триггера 19, счетчиков 20 - 22, дешифраторов 23 - 26, cxe 27 - 29 совпаденил и регистра 30 состояния, причем схема 16 сравнения анализирует код температуры Тгец на выполнение условий Ттел Тд1мк и , и Соответственно которым формирует два выходных строба, при этом первьш из них устанавливает в единицу триггер 19, что соответствует состоянию Начало измерения, а второй устанавливает в единицу один из разрядов

Q регистра 30 состояния. Схема 17 сравнения 17 формирует импульс при обнаружении экстремума на термограмме, т.е. при условии равенства нулю всех разрядов выходного регистра 14 блока

5 5 в режиме дифференцирования, счетчик 20 фиксирует количество экстремумов термограммы, дешифратор 23 формирует импульсы признаков первого, второго и третьего экстремумов (точ0 ки Ь, с, d, фиг.2), таймер 18 формирует импульсы времени с заданной дискретностью, зависимой от геометрических размеров пробницы и скорости охлаждения металла. Счетчик 21 счи5 тает текущее С тех от начала

до конца измерения, при этом подключенный к нему дешифратор 24 формирует импульсы характерных меток времени, ред, , 1пред12 « предг. соответствующих предельным временным интервалам от начала измерения до момента фиксации температур , Т(, Тс, соответственно, счетчик 22 считает время продолжительности температурных площадок ликвидуса и солиду- са, а подключенный к нему дешифратор 25 формирует импульсы временных меток t t. , t a , определяющих достаточную продолжительность площадок ликвидуса и солидуса, схема 27 совпадения объединяет выходы триггера 19, схемы 17 сравнения и формирует импульс, поступающий на вход счетчика 20, схемы 28 и 29 совпадения пропускают выходные импульсы таймера 18 на входы счетчиков 21 и 22, разряды рег истра 30 состояния фиксируют признаки процесса измерения, дешифратор 26 формирует на выход блока 6 управляющие стробы.

Кроме того, устройство содержит формирователь 31 признака рекалесценции, в котором вход схемы 32 сравнения является первым входом формирователя и Соединен с выходной шиной

5 «блока 5, вход триггера 33 является I - - вторым входом формирователя и под- .

ключей к ныходу блока 6, а один и другой входы схемы 34 совпадения свя0

5

0

5

0

5 1

заны соответственно с выходами триггера 33 и схемы 32 сравнения, при этом вьгхол схемы ЗА совпадения подключен к счетному входу счетчика 35, выход которого соединен с входом дешифратора 36, выход которого является выходом формирователя 31 признака рекалесценции и подключен к второму входу блока 8 сигнальных индикаторов .

Устройство работает следующим образом.

После заливки жидкого металла в пробницу с встроенной термопарой 1, температура пробы металла преобразуется в термо-ЭДС, которая усиливается усилителем 2 до номинального значения. Сигнал с выхода усилителя преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 в последовательньпЧ число-импульсны} код, который поступает на вход буферного регистра А, где преобразуется в параллельный код Параллельный код с выхода буферного регистра 4 поступает на первый вход блока 6 и первый вход блока 5, результаты вычисления которого параллельным кодом поступают на второй вход блока 6 и первый вход блока 7 цифровой индикации. Блок 6 анализирует характерные признаки термограммы охлаждения жидкого чугуна (фиг.2) а именно: минимальной температуры пробы металла (точка а на фиг. 2), максимальной температуры пробы металла Twaitc (точка Ь), температуры ликвидус TL, (точка с), температуры солидус Т (точка d). В соответствии с указанными признаками на выходе блока 6 формируются строб Начало измерения - при условии Т(,цц , где Т-,ек - текущее значение температуры, строб Начало охлаждения - при условии Тнакс То, где То - пороговое значение температуры, определенное эмпирически, стробы Есть ликвидус, Есть солидус при условиях Тте,Т|, Tteit Т., соответственно. При отсутствии указанных признаков в течение некоторого предельного времени пре с момента начала изменения на выходе блока 6 формируется строб Нет измерения.

Указанные стробы посредством радиальной шины поступают на другие блоки устройства, управляя их работой следующим образом. Блок 5 включается в процесс измерения по стро49 ,6

бу Начало измерения, при этом он пыполпяет программу дифференцироваdT .

НИН, вычисляя производную -т-х Т- о U

температура, t - время), текущее абсолютное значение которой с выхода блока 5 поступает на второй вход блока Ь, где служит признаком экстремальных точек термограммы при условии

1

. По стробу Есть ликвидус блок

а L

5 запоминает на внутренних регистрах

значе ние Т(.. По стробу Есть солидус блок 5 запоминает значение Те, и переключается на выполнение программы расчета углеродного эквивалента СЕ,,, содержание углерода С% и кремния Si% по значениям Т и Тс,. Результаты вычисления индицируются блоком 7 цифровой индикации до начала следующего измерения. Все без исключения управляющие стробы поступают на первьй вход блока 8 сигнальных индикаторов, который показывает динамику из- мерительно-го процесса посредством точечных индикаторов: ликвидус, СЕ%, С%, Si%, нет измерения и т.д. Формирователь 31 признака рекалесценции включается в работу параллельно с блоком 6 по стробу Начало охлаждения, который с выхода блока 6 поступает на вход триггера 11, в результате чего на его выходе

устанавливается уровень 1, что подготавливает схему ЗА совпадения к приему сигнала с выхода схемы 32 сравнения, которая будучи подключенной к выходу блока 5, анализирует значеdT

ние производной т-, при этом импульс

на выходе схемы 32 сравнения формируется при положительном значении знаjrp

ка производной и при условии ) If 1

где oi - некоторая пороговая константа, определяемая эмпирическим путем. Строб с выхода схемы ЗА совпадения

поступает на вход счетчика 35, Состояние счетчика анализируется дешифратором 36, на выходе которого формируется строб признака рекалесценции, что соответствует условию/ Т 1 С (точки

е, f, фиг.2). Указанный сигнал поступает на второй вход блока 8 сигнальных индикаторов и включает индикаторы рекалесценция и флльш-измерения. Таким образом, исключается ложное измерение и, следовательно, повышается точность определения химсостава жидкого чугуна.

По сравнению с известным устройст- вом предлагаемое устройство обеспечивает более достоверное и точное измерение химсостава жидкого чугуна и позволяет за счет этого повысить качество литья и производительность ли- тайного оборудования.

Формула изобретения

1. Устройство для экспресс-анали- за химического состава жидкого металла, содержащее последовательно соединенные I epMonapy, усилитель, а}шло- го-цифровой преобразователь и буферный регистр, выход которого через па- раллельную шину передачи кода подключен к первому входу блока распознавания признаков измерения и первому входу вычислительного блока, выход которого параллельной шиной соединен с первым входом блока цифровой индикации и вторым входом блока распознавания признаков измерения, выход коюро го посредством радиальной шины подключен к второму входу вычислитель- Hoi o блока, второму входу блока цифровой индикации и первому входу блока сигнальных индикаторов, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и точности результатов измерения путем учета признака рекалесценции, оно снабжено блоком формирования признака рекалесценции, первый вход которого подключен к выходной параллельной шине вычислительного блока, второй вход - к выходной шине блока распознавания признаков измерения, а выход - к второму входу блока сигнальных индикаторов.

2. Устройство по П.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования признака рекалесценции состоит из схемы сравнения, триггера, схе- ы совпадения, счетчика и дешифратора, при этом вход схемы сравнения является первым входом блока формирования признака рекалесценции, втгфой вход которого является входом триггера, а выход последнего является одним входом схемы совпадения, другой вход которой связан с выходом схемы сравнения, при этом выход схемы совпадения через последовательно соединенные счетчик и дешифратор подключены к выходу блока формирования признака рекалесценции.

Изобретение относится к области термографического анализа физико-химических свойств металлов и сплавов и может быть применено в литейном производстве для ускоренного измерения химсостава жидкого чугуна непосредственно у плавильного агрегата. Цель - повышение достоверности и точности измерения химсостава жидкого чугуна. Устройство содержит термопару, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, вычислительный блок, блок распознавания признаков измерения, формирователь признака рекалесценции, блок цифровой индикации и блок сигнальных индикаторов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для экспресс-анализа химсостава жидкого металла снабжено формирователем признака рекалесценции, первый вход которого подключен к выходной шине вычислительного блока, второй вход - к выходу блока распознавания признаков измерения, а вход - второму входу блока сигнальных индикаторов, при этом формирователь признака рекалесценции состоит из схемы управления, триггера, схемы совпадения, счетчика и дешифратора, включенных с остальными блоками устройства таким образом, что вход схемы сравнения подключен к выходной шине вычислительного блока, вход триггера соединен с выходом блока распознавания признаков измерения, а один и другой входы совпадения связаны соответственно с выходом схемы сравнения и выходом триггера, причем выход схемы совпадения подключен к входу счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, подключенного выходом к второму входу блока сигнальных индикаторов. 2 ил.

ш

Ф0г.1

пин

фиг. 2