Устройство для определения углеродногоэКВиВАлЕНТА B жидКОМ МЕТАллЕ Советский патент 1981 года по МПК G01N25/06 

Изобретение относится к физико химическому анализу металлов и сплавов и может быть использовано в черной металлургии для оперативного кон роля углеродного эквивалента в жидком чугуне по кривой охлаждения. Известно устройство для определения концентрации углерода в жидком металле по температуре ликвидуса, со держащее кристаллизатор,, датчик температуры и вторичный прибор. Устройство позволяет определять углеродный эквивалент в жидком металле в соответствии с зависимостью ) . где Сэ - углеродный эквивалент; - температура ликвидуса; f - известная функция между уг леродным эквивалентом и температурой ликвидуса lj Однако известное устройство не обеспечивает возможности его применения в замкнутой системе автоматического управления сталеплавильньол процессом. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения концентрации углерода в жидком металле по температуре ликвидуса, содержащее кристализатор, датчик температурл, регистрирующий прибор, преобразсжатель перемещение - унитарный код, узел синхронизации, реверсивный и пороговый счетчики, счетчик времени, генератор тгистовых импульсов, регистр и функционёшьный преобразователь. Устройство обеспечивает автоматическое обнаружение на кривой охлаждения температурной площадки ликвидуса и определение концентрации углерода в металле, используя зависимость между концентрацией углерода и температурой ликвидуса 2. Указанное устройстве может быть использовано- и для определения углеродного эквива;1ента Сд в жидком металле, но при этом не обеспечивается необходимой точности. Цель изобретения - повышение точности определения. Указанная цель достигается тем, что устройство содержит узел селекции, соединенный своими входами с выходами разрядов реварсивного счетчика j триггер инвертор и два вентиля, выходы которых подключены к единичному и нулевому входам, триггера, причем выход переполнения счетчика времени связан со входами вентилей, выход триггера подключен ко входу

блокировки счета реверсивного счетчика, а выход узла селекции соединен с упргшляющим входом первого вентиля и через инвертор соединен с управляющим входом второго вентиля.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая принцип действия устройства.

Устройство для определения углеродного эквивалента в жидком металле содержит кристаллизатор 1, внутри которого расположен датчик 2 температуры металла. Датчик соединен с регистрирующим прибором 3. Преобразователь 4 перемацение-унитарный код связан с кареткой регистрирующего прибора. Выходы преобразователя 4 через узел 5 синхронизации связаны со .входами сложения и вычитания реверсивного счетчика б и порогового счетчика 7. Пороговый счетчик 7 построен таким образом, что на его выходах переполнения возникают импульсы каждый раз, когда число кодовых импульсов, поступающих на вход счетчика, превышает заданный порог ,о .

Устройство содержит также генератор 8 тактовых импульсов/ связанный через узел синхронизации со входом счетчика 9 времени. Счетчик 9 времени построен таким образом, что на его выходе переполнения возникает импульс лишь в том случае, если интервал времени между двумя последовательными приходами импульсов с выходов переполнения порогового счетчика 7 на входы начальной .установки; счетчика 9. превышает заданный порог l

К нулевым выходам разрйдов реверсивного счетчика б подключены входы узла 10 селекции. Узел селекции выполнен в виде дешифраторной схелш, построенной таким образом, что на выходе узла 10 образуется высокий потенциал, если содержимое реверсивного счетчика 6 отличается от некоторого числа GO на величину, не превышающую заданный порог f . в противном случае на выходе узла 10 образуется низкий потенциал. Ейлход узла 10 селекции соединен с управляющим входом вентиля 11 и через инвертор 12 - с управляющим входом вентиля 13. Другие входы вентилей 11 и 13 связаны с выходом переполнения счетчика 9 времени. Выходы вентилей 11 и 13 связаны, соответственно, с единичным и нулевым входами триггера 14. Единичный выход триггера соединен со входом блокировки счета реверсивного счетчика б-. Информационный выход реверсивного счетчика б является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом каждого измерения кнопкой начальной установки (не показана) в раверсивный счетчик б заносится код, соответствующий числу GO , а триггер 14 устанавливается в J нулевое состояние. При этом низкий потенциал с единичного выхода триггера 14 блокирует счетчик 6, а на выходе узла 10 селекции образуется высокий потенциал.

0 кристаллизат9ре 1 анализируемая проба жидкого металла охлаждается. Датчик 2 контролирует изменение температуры металла по времени. Сигнал от датчика 2 поступает на регистрирующий прибор 3, на диаграммной ленте которого регистрируется кривая охлаждения, например, для жидкого чугуна (фиг. 2). С помощью преобразователя 4 перемещение каретки прибора 3 преобразуется в унитарный (число0 импульсный) код - последовательность кодовых импульсов. В зависимости от направления перемещения каретки кодовые импульсы образуются на одном из двух выходов преобразователя 4.

5 Каждый кодовый импульс возникает в тот момент времени, когда температура металла изменяется на определенную величину. Кодовые импульсы через узел 5 синхронизации поступают

Q на вход сложения или вход вычитания реверсивного и порогового счетчиков. Тактовые импульсы через узел 5 синхронизации поступают на вход счетчика 9 времени. Узел 5 служит для расj пределения во времени кодовых и тактовых импульсов, что необходимо для исключения сбоев в работе устройства.

Поскольку реверсивный счетчик б заблокирован триггером 14, то несмотря на поступление кодовых импульсов

0 на его входы содержимое реверсивного счетчика остается равным величине Ср. На участках кривой охлаждения 0-А и А-В (фиг.2) каждый раз, когда приращение температуры становится равным

5 о / возникают импульсы на выходах переполнения порогового счетчика 7, которые сбрасывают счетчик 9 времени. Поскольку- моменты сброса счетчика 9 возникаю - через интервалы вреQ мени меньше чем XQ на участках о-А и А-В, импульсы на выходе переполнения счетчика 9 времени не образуются.

В точке В температура металла становится равной температуре ликвиду- са t и металл начинает кристаллизо-. ватьсд. Участок В-С соответствует температурной площадке ликвидуса. Поскольку на этом участке изменение температуры металла не. .превышает величины 6о I то импульсы на выходах

0 переполнения порогового счетчика 7 не образуются и счетчик 9 времени не сбрасывается, В результате по истечении промежутка времени t от момента его последнего сброса на выходе

5 переполнения счетчика 9 образуется

импульс, который поступает на входы вентилей 11 и 13. Поскольку вентиль 11 открыт высоким потенциалом с выхода узла 10 селекции, а вентиль 13 закрыт низким потенциалом с выхода инвертора 12 то «мпульс переполнения счетчика 9 времени, проходя через вентиль 11, устанавливает триггер 14 в единичное состояние. При этом снимается блокировка с реверсивного счетчика б и последний начинает подсчет кодовых импульсов. На участке -В-С состояние реверсивного счетчика может измениться на величину, не превышающую ЕО по отношению к Сд, и поэтому высокий потенциал на выходе узла 10 селекции сохраняется. В связи с этим, если на участке В-С снова образуется импульс на выходе переполнения счетчика 9 времени,т.е. площадка ликвидуса имеет очень большую продолжительность, то триггер 14 по-прежнему останется в единичном состоянии и блО кировки реверсивного счетчика не происходит.

На участке C-D температура металла меняется от температуры ликвидуса -t д до температуры солидуса -t . На этом участке снова пороговый счетчик 7 сбрасывает счетчик 9 времени и последний не- переполняется. Кодовые импульсы изменяют содержимое реверсивного счетчика б. Как только в счетчике 6 образуется число, отличающееся от GO на величину, бсэльшую чем о, на выходе узла 10 селекции образуется низкий потенциал. При этом вентиль 11 блокируется, а проинвертированный инвертором 12 сигнал подготавливает вентиль 13 к прохождению импульса.

В точке О температура металла становится равной температуре солидуса -t и на кривой охлаждения появляется вторая температурная площадка D-E. Так как изменение температуры металла на этой площадке также не превышает величины 6 о , то пороговый счетчик не сбрасывает счетчик времени, и спустя время То на выходе счетчика 9 времени появляется импульс. Проходя через открытый вентиль 13 этот импульс устанавливает триггер 14 в нулевое состояние. В результате сигнал с единичного выхода триггера снова блокирует реверсивный счетчик 6. Таким образом, реверсивный счетчик подсчитывает кодовые импульсы только на участке С-О, и,следовательно, его содержимое в момент бло-. кировки равно.

С9 Со- K(tA- to), где К - коэффициент пропорциональности .

Информационный вьоход реверсивного счетчика б можно непосредственно подключить к управляющей вычислительной машине, в которую при этом вводят информацию об углеродном эквиваленте в жидком металле. Эта же информация

0 может, быть передана в блок цифровой индикации для обслуживающего персонала.

Предлагаемое устройство обеспвчивает повышение точности определе5ния углеродного эквивалента по сравнению с известишь устройством.

Формула изобретения

0

Устройство для определения углеродного эквивалент в жидком металле, содержащее кристаллизатор, датчик температуры, подключенный к регистрирующему прибору, связанному с

5 преобразователем перемицение-унитарный код, выходы которого через узел синхронизации подключены ко входам сложения и вычитания реверсивного и порогового счетчиков генератор тактовых импульсов, подключенный через

0 узел синхронизации ко входу счетчика , времени, входы начальной установки которого связаны с выходами переполнения порогового счетчика, отличающееся тем, что, с целью

5 повышения точности определения, оно содержит узел селекции, соединенный своими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика, триггер, инвертор и два вентиля, выходы которых

0 подключены к единичному и нулевому входам триггера, причем выход переполнения счетчика времени связан со входами вентилей, выход триггера подключен ко входу блокировки счета ре5версивного счетчика, а выход узла селекции соединен с управляющим входом первого вентиля и через инвертор соединен с управляющим входом второго вентиля.

Источники информации,

0 приняты во внимание при экспертизе

1.Бюллетень ОДИН и ЧЭ. ЧМ 1972, №21, с, 40-41.

2,Авторское свидетельство СССР

№ 478236, кл. G 01 N 25/06,1973 (про5тотип) ,