Пособ определения внутреннегоСОСТОяНия САМОМпЕКАющЕгОСя элЕКТРОдАи уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК H05B7/09 

cL отношение измеренного коэффициента затухания к заданному ,

сравнивают ее с заданной и по величине отклонения устанавливают положение зоны спекания,

В устройстве для осуществления способа к выходу счетно-решающего I блока через интегратор подключен первый вход блока сравнения, второй вход которого соединен с блоком задания коэффициента затухания, а выход - с первым входом блока определения степени спекания электрода, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, содиненного одним входом через второй интегратор с выходом счетчика импульсов , вторым входом - с блоком задания времени распространения колбаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления способа определения внутреннего состояния самообжигающегося электрода, а также разрез электрода с контактными щеками.

По высоте электрод 1 с контактными щеками 2 условно разделен на четыре агрегатные зоны: спекшаяся часть, зона спекания, зона жидкой электродной массы, зона кусковой электродной массы.

Устройство содержит задающий генератор 3 импульсов, генератор 4 высокочастотных импульсов, электроакустический преобразователь, включающий излучающий 5 и приемный 6 пьезоэлементы, расположенные внутри контактных щек на оптимальном для данной электропечной установки уровне зоны спекания, узкополосный фильтр 7, приемно-усилительное устройство 8, временной селектор 9, соединенный с выходом устройства 8 и входом коммутатора 10, управляющего амплитудными детекторами 11, счетно-решающий блок 12 для определения коэффициента затухания/ ин. теграторы 13 и, 14, включенные на входе блоков 15 и 16 сравнения, генератор 17 меток,счетчик 18 импульсов, блок 19 определения степени спекания, блок 20 определения положения зоны спекания,, блок 21 выходных усилителей и контрольное устройство, в качестве которого используется осциллограф 22, соединенный с задающим генератором 3 импульсов и временным селектором 9.

Устройство работает следующим образам.

Задающий генератор 3 вырабатыва последовательность прямоугольных импульсов с частотой повторения 300 Гц, которые запускают высокочастотный генератор 4 и одновремен но генератор 1.7 меток.

Частота посылки импульсов выбрана такой, чтобы до посылки следующего импульса для вЬзбуждения упругих колебаний в электроде упругие колебания в электроде от предыдущего импульса затухли.

Определяется это по формуле

. (

- частота повторения возбужгде

1

0 дающих импульсов, Гц;

п - количество отраженных колебаний, пришедших на вход приемника (по условию 2-3); 5 V - скорость упругих колебаний

в электроде, м/с; о - диаметр электрода, м; u.t - промежуток времени, гарантирующий несовпадение во времени последнего отраженного колебания с последующей серией колебаний;

г - -и V

Подставляя в эту формулу значения для печи РКЗ-43Ф {наиболее распространенные рудно-термические печи), имеем

man- 5Боо ° 20Ги..,

Генератор 4 генерирует рабочие ,импульсы высокочастотных колебаний,

5 которые поступают на излучающий

пьезопреобразователь 5. Вследствие пьезоэффекта электрические колебания преобразуются в ультразвуковые и через тонкий изоляционный слой и

д кожух вводятся В электрод. в электроде возникает упругая волна, принимаемая приемным пьезопреобразовате- . лем 6 и преобразуемая в электрический сигнал, который фильтруется узкополосным фильтром 7 и усиливается

5 приемно-усилктельным устройством 8. Далее электрический сигнал поступает на временной селектор 9, где выделяется заданный импульс из последовательности импульсов, поступающих

0 с выхода приемника. Выделенный сигНсШ поступает через коммутатор 10 на амплитудные детекторы 11. Путь, пройденный упругими колебаниями, которым амплитуды этих импульсов

5 пропорциональны, отличается на

два диаметра электрода. Оба эти сигнала поступают в счетно-решающий блок 12, где определяется фактическая величина коэффициента поглоще.ния об по формуле

4о(е2-Е,)е8-е N- где А - амплитуда первого зонд рующего импульса, В; А2 - амплитуда отраженного зондирующего импульса, - путь, пройденный отра:женным упругим колеба ием, см; 6j d - путь, пройденный первы упругим колебанием, см d - диаметр электрода, см; К. - коэффициент, учитывающ погрешность измерения коэффициента поглощени из-за наличия промежут ных слоев,принимается равным 0,92. Так как величины Дб, К, к явл ся постояннЕлми для данной печи, то фактически значение ДА однозначно определяет коэффициент поглощения Практически в счетно-решающем блоке 12 реализуется уравнение aL К ДА, где 40 л.. -E-g-e С целью получения более точног результата измерения полученные з чения коэффициента поглощения инт рируются интегратором 13, а затем -сравниваются с коэффициентом погло щения скоксованного электрода, оп ределенного в лабораторных услови с учетом температуры спекания (принимается 400с) . Полученное значение V- -oL /oijfjg поступает в блок 19 определения степени спекания. В этот блок приходит также сигнал Kj., являющийся выходным по каналу сравнения фактического и заданного времени распространени упругих колебаний в электроде. Он измеряется одновременно с определением коэффициента затухания следующим образом. Электронный счетчик 18 импульсо фиксирует количество меток, поступающих от генератора 17 меток до момента поступления на него сигнала f от временного селектора 9. Полученный результат интегрируется интегратором 14 за определенный промежуток времени и сравнивается с количеством таких же меток, пропорциональных времени распростране ния упругих колебаний в скоксованном электроде с учетом температуры спекания, т.е. получаем Количество меток пропорционально времени распространения упругих колебаний, так как время между двумя метками - величина постоянная, т.е. t К N, Блоки 15 и 16 сравнения выполнены по схеме делителя. Блок 19 ст пени спекания выполнен по схеме умножителя, в нем происходит перемножение двух сигналов KC и Кд, являющихся выходными для двух измерительных каналов: времени прохождения упругих колебаний через поперечные сечения электрода и коэффициента затухания их. Практически степень спекания определяется уравнением Чп-VVгде К.п степень спекания в оптимальном сечении электрода; отношение измеренного значения времени прохождения упругих колебаний через электрод к заданному значению; отношение измеренного значения коэффициента затухания к заданному. Степень спекания в оптимальном сечении электрода всегда меньше единицы, так как за меру сравнения принят скоксованный электрод. Для определения положения зоны спекания сигнал, пропорциональный степени спекания, поступает в блок 20, где сравнивается с сигналом, пропорциональным заданному значению степени спекания. Положение оптимального (заданного) уровня зоны.спекания зависит от типа печи (для фосфорной печи - 1/3 высоты от нижнего среза контактных щек, а феррофосфорных - 1/2 высоты контактной щекиу. Поэтому и оптимальное значение степени спекания электрода зависит от.типа печи и режима ее работы. Практически для всех печей необходимо, чтобы это значение было в пределах 0,5-0,7 скоксованного электрода. Блок 20 состоит из двух узлов: узла сравнения и узла равномерного квантования по амплитуде. В узле равнения определяется величина отклонения фактической степени спекания, т.е. реализуется уравнение .n - 0,6 KC, - К,,, де Ксп отклонение сравниваемого параметра; -степень спекания скоксованного электрода; -степень спекания в оптимальном сечении. Сигнал, пропорциональный величине , тклонения, поступает в квантователь, де квантуется пО амплитуде на несолько уровней и далее поступает а фазочувствительный усилитель блоа 2.1, который выдает соответствующие игналы. - Pf, в систему автоматиеского управления электропечной становки. Значение этих сигналов ожет быть различным, например, при а.пом сигнале отклонения - сигнал орма, а при большом - запрет на ерепуск или изменение электрическоо режима и т.д. По величине отклонения степени спекания в оптимальном сечении от з данного значения,. зная расположение электроакустического преобразователя, с достаточной точностью можно судить о действительном положении зоны спекания. Электронный осциллограф 22 ЛйЛяе ся устройством контроля работоспособности схемы, так как на его экра не можно визуально наблюдать момент прихода зондирующего и отраженного импульсов и подстроить, блоки, входящ в состав устройства. - Желательно для повьвиения надеж1НОСТИ работы устройства иметь нес.колько электроакустических преобраьователей, так как в случае выхода одного КЗ них электронную часть уст ройства можно переключить на работо способный преобразователь. Кроме того, если использовать переключате И попеременно подключать электронну часть устройства к электроакустическим преобразователям, то можно получить объемное представление о внутреннем состоянии электрода. Способ и устройство для определения внутреннего состояния самообжигающегося электрода позволяют значительно повысить точность и опе ративность определения степени спекания, так как измеряются не отдель ные физико-механические параметры электродной массы, а измеряют два критерия, которые комплексно связывают все физико-механические параметры. Это позволяет автоматизировать процесс измерения, а так как эксплуатация электродов при это не усложняется, то предлагаемые способ и устройство могут найти широкое применение в прокалиленности. Поддержание, степени спекания и положения зоны спекания на onTKMajrib ном уровне позволяет предотвратить обрывы электрода по неспеченной части, а следовательно, увеличить производительность печи и выход готового продукта. Формула изобретения 1, Способ определения внутренне состояния самоспекающегося электро при котором на диаметрально против лежащих участках электрода н« уров не 1/2 - 1/3 высоты контактных щек от нижнего торца размещают излучаю щий и приемный элементы,возбуждают колебания в поперечном сечении электрода, определяют коэффициент затухания колебаний в электродной ассе и сравнивают его с заданным, отличающийся тем, что, целью повышения точности опредеения внутреннего состояния электроа, в качестве возбуждающих колебаний используют ультразвуковые колебания, дополнительно измеряют время распространения колебаний в поперечном сечении электрода, сравнивают его с заданным, определяют фактическую степень спекания электродной массы по формуле Крп К.-К, где К.. - отноше1чие измеренного времени распространения колебаний к заданномуJ отношение измеренного коэффициента затухания кзаданному, сравнивают её с заданной и по величине отклонения устанавливают положение зоны спекания. 2. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее задающий генератор, связанный через высокочастотный генератор со входом электроакустического преобразователя, выход которого через усилитель соединен со входом временного селектора, подключенного первым выходом через коммутатор и амплитудные детекторы ко входу счетно-решающего блока, а вторьм выходом - к первому, входу генератора Ксшиброванных меток, второй вход которого соединен с задающим генератором, а выход - со счетчиком импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что к выходу счетнорешающего блока через интегратор подключен первый выход блока сравнения, второй вход которого соединен с блоком задания коэффициента Затухания, а выход - с первым входом блока определения степени спекания электрода, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, соединенного одним входом через второй интегратор с выходом счетчика импульсов, вторым входом - - с блоком задания времени распространения колебаний, а к выходу указанного блока определения степени спекания подключен блок определения положения зоны спекания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии 48-8659, кл. Н 05 В 3/02, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2495163/07, кл.Н 05 В 7/09, 1976. 3.Патент ФРГ 1947646, .кл. С 01L 29/00, 1973.