Устройство для измерения толщины корочки непрерывноотливаемой заготовки Советский патент 1982 года по МПК B22D11/16 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению параметров непрерывноотливаемых заготовок, и может йлть использовано в металлургическом производстве на машинах непрерывного литья.

Известно устройство, принцип действия которого основан на ультразвуковой непроницаемости и ультразвуковом эхо-методе 1.

Однако его применение затруднегр из-за сложности создания надежного и акустического контакта между датчиками ультразвукового генератора и движущейся непрерывноотливаемой заготовкой, имеющей высокую температуру и грубую неровную поверхность.

Известно также устройство изме,рения толщины корочки непрерывньго слитка радиоизотопным методом, котрроесодержит источник радиокативного излучения, приемник излучения и С5ЛОКИ обработки получаемой информации. Поток гамма-излучения, прошедший слиток, преобразуется в детекторе в пуасоновскую последовательность электрических импульсов. Частота по ступления гамма-квантов меняется с

изменением соотношения жидкой и твердой фаз затвердевающего слитка 2. однако .в известном радиационном устройстве измерения толщины корочки не предусматривается измерение толщины корочки по всей ширине противоположных граней, расположенных нЬрмально потоку частиц излучения. В результате этого, информация о

10 толщине корочки затвердевающей заготовки не всегда является достоверной в силу неравномерности своего формирования,что приводит, в свою рчередь, к нестабильности в управлег 15 НИИ процессом непрерывного литья и возможным прорывам корочки, сопроврждшощихся аварийными ситуациями на машинах непрерывного литья заготовок.

Наиболее близким к изобретению по

20 технической сущности является устройство контро/1я трубчатых изделий с помсяцью прямого и отраженного излучения, содержащее источник радиоактивного излучения, устройство вращения (сканирования) трубы относительно системы источник-детектор и позволяющее контролировать толщину стенок труб. Применение блоков известного устройства для контроля толщины ко30рочки непрерывноотливаемой заготовки«при условии изготовления возврат но-постугательной системы сканирова ния позволит осуществить контроль и измерение толщины корочки по всей ширине двух противоположных граней непрерывноотливаемой заготовки,расположенных нормально к потоку отраж ния 3. Такая схема контроля толщины корочки не позволяет осуществить контроль и измерение толщины корочек о тавшихся двух других противоположны граней отливаемой заготовки, распо ложенных параллельно потоку частиц Л излучения, т.е. не позволяет осущес твить контроль по периметру попереч ного сечения заготовки, что приводи к прорывам корочки и нестабильности в управлении процессом непрерывного литья. Целью изобретения является обеспечение измерения толщины корочки н прерывноотливаемых заготовок прямоугольного, сечения по его периметру. . Поставленная цель достигается те что устройство для измерения толщин корочки непрерывноотливаемой загото ки, содержащее источник излучения, детекторы прямого и отраженного излучения, два усилителя, два формиро вателя-дискриминатора, два реверсив ных счетчика, кварцевый генератор, таймер, два двоичных счетчика, два блока нормировки,схему сравнения, три блока индикации, а также возвратно-поступательную систему сканирования, состоящую из последовательно соединенных привода сканирую щего механизма, датчика--положения, третьего реверсивного счетчика, бло ка управления приводом и блока начальных значений координат заготовки, причем детектор, усилитель, фор мирователь-дискриминатор , реверсивный счетчик и. блок нормировки соединены последовательно, выход кварцевого генератора через таймер и двоичные счетчики соединен - с реверсивными счетчиками, выходы блоков нормировки соединены со схемой сравнения, выход которой связан с индикатором, другой индикатор соединен с выходом первого блока нормировки, . а второй выход блока управления при водом связан с-приводом сканирующего механизма, дополнительно содержит блок усреднения, дискриминатор нижнего уровня числа импульсов, блок координат и блок вычитания, причем блок усреднения соединён с выходами таймера и второго и третьего ревергсивных счетчиков,, выход блока усреднения соединен с входом дискриминатора нижнего уровня, другой вход которого связан с выходом второго ре версивного счетчика, выход дискриминатора нижнего уровня соединен с входом блока координат, другой вход которого связан с выходом третьего реверсивного счетчика, выход рлока координат соединен с входом блока вычитания, другой вход которого связан с выходом блока начальных значений координат заготовки, а третий индикатор соединен с выходом блока вычитания. На чертеже представлена функциональная сжема устройства для измерения-толщины корочки непрерывноотливаемой заготовки. Устройство для измерения толщины корочки граней АВ, СД, ВС и АД (по периметру) непрерывноотливаемой заготовки прямоугольного сечения (или квадратного сечения) содержит источ- . ник ионизирующего излучения 1, детектор 2 отраженного излучения, несущего информацию об изменении толщины корочки грани АБ( j , детектор 3 изучения, прошедшегочерез контролируемый объект, несущего информацию о сумме толщин корочек противоположных граней АВ и СД отливаемой заготовки (| + 9Ь возвратно-поступательную- систему сканирования блоков 4 -И 5. Блок 4 представляет собой водоохлаждаемый кожух с коллиметром и.злучения, в который вставляется электронный блок детектора 2, этот кожух крепится кронштейном к источнику ионизирующего излучения, находящегося в контейнере . Сборка детектора в кожухе и источника излучения в контейнере для удобства обозначена блоком 4. Блок 5 представляет собой водоохлаждаемый кожух с коллиматором излучения, в который вставляется электронный блок детектора 3 прямого излучения. Блоки 4 н 5 жестко соединены друг с другом. Воз.вратно-поступательная система сканирования содержит фотоэлектрический датчик б положения жестко скрепленной системы из блоков 4. и 5, привод 7 сканирующего механизма, который перемещает жестко скрепленные источник с детекторами, реверсивный счетчик 8, блок 9 управления приводоми блок 10 начальных значений, координат заготовки. Соответственно для электрических импульсов, поступакщих с выходов детекторов 2 и 3, подсоединены усилители 11 и 12, формирователи-дискриминаторы 13 и 14, реверсивные счетчики 15 и 16, кварцевый генератор 17, таймер 18, двоичные счетчики 19 и 20, блоки 21 и 22 нор-, мировки, схема 23 сравнения, индикаторы 24 и 25, блок 26 усреднения, дискриминатор 27 нижнего уровня числа импульсов, блок 28 координат, блок 29 вычитания, блок 30 индикации. Детекторы 2 и 3 представляют собой сцинтилляционные счетчики. Для регистрации нерассеянного излучения испсзльзуется счетчик на базе сцинтилляционного кристалла (Те) 40x50 и ФЭУ-118, а для регистрации альбедо-излучения - на базе кристалла Cs3 (Те) 80x80 и ФЭУ-52. Электронные блоки детекторов помещены в кожухи. Исполнение кожуха делается 2-х стенным (водоохлаждаемым) с целью защиты детекторов излучения от теплового воздействия горячего слитка. С целью ограничения попадания в детектор излучения, рассеянного элементами оборудования и другими сторонними материалами, не несущими информацию о процессе кристаллизации и толщине твердой фазы (корочки) на водоохлаждаемый кожух (детектора) одевается кqллимaт.opИмпульсы с детекторов 2 и 3 соответственно поступают на входы усилителей 11 и 12, усиленные сигналы с выходов усилителей поступают на входа формирователей-дискриминаторов 13 и 14, усиленные и сформированные сигналы поступают на входы реверсивных счетчиков 15 и 16, в которых производится их подсчет за определенный промежуток времени (такт измерения), задаваемый кварцевым генератором 17 с помощью таймера 18. Нормированные блоках нормировки 21 и 22 импульсй поступают в схему 23 сравнения, в которой операцией вычитания определяется толщина противоположной корочки (§1 1) Непрерывноотливаемая заготовка по ширине разбивается на несколько зон: зона m - ограничение сканирования системы источник-детекторы вдоль граней АВ и СД отливаемой заготовки,-длина которой вводится с блока 9 управления приводом. Перед началом измерения для избежания засветки ФЭУ детектора 3. В зоне m происходит измерение толщины корочки граней АВ и СД отливаемой заготовки. Зоны k и п г определены из условия существующего в технологии МНЛЗ предела поля допусков для изменения толщин корочек от min до max (20-60 мм) по граням АД к ВС, причем при сканировании системы источник-детекторы по зоне kB блоке 26 усреднения происходит усреднение числа импульсов после каждого такта измерения, при переходе сканирующей системы из зоны k в зону п или п выходной сигнал блока усреднения, представляющий собой среднее значение числа импульсов, накопленных за время сканирования по зоне k , сравнивается в дискриминаторе 27 нижнего уровня с текущим значением числа импульсов, характеризующих прошедшие через слиток излучения, за каждый такт измерения. Различие сравниваемы сигналов фиксируется при условии появления твердой фазы граней АД или ВС дискриминатором 27, выходной скг нал которого подается в блок 28 координат ,выдающего координаты (Hi,X,) толщины корочек граней ДА и ВС в блок 29 вычитания, в который предварительно введены координаты заготовки с блока 10 (длина ). С выхода

блока вычитания информация о толщине корочки f f + f поступает в блок 30 индикации. Блоком индикации (24, 25 и 30) может служить либо самописец, либо цифропечать, либо цифровая светоиндикация.

Использование новых элементов блока усреднения, дискриминатора нижнего уровня числа, импульсов, блока координат и блока вычитания, и новых взаимосвязей выгодно отличает предлагаемое устройство для измерения толщины корочки от известных ранее, так как появляется возможность, используя один источник ионизирующего излучения, осуществлять измерение толщин корочек непрерывноотливаемой заготовки по всем граням одновременно, что позволит использовать получаемую информацию с устройства о фронте кристаллизации отливаемой заготовки для оптимизации режимов машин непрерывного литья заготовок. .

Экономический эффект от внедрения предлагаемого .устройства на одной МНЛЗ составит в денежном выражении 80 тыс. руб. в год.

35

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины корочки непрерывноотливаемой заготовки, содержащее источник излучения,

40 детекторы прямого и отраженного излучения,, два усилителя, два формирователя-дискриминатора, два реверсивных счетчика, кварцевый генератор, таймер, два двоичных счетчика, два блока нормировки, схему сравнения, три блока индикации , а также возвратно-поступательную систему сканирования, состоящую из последовательно соединенных привода сканирую5Q щего механизма, датчика положения, третьего реверсивного счетчика, блока управления приводом и блока начальных значений координат.заготовки, причем детектор, усилитель,формирователь-дискриминатор, реверсив55

ный счетчик и блок нормировки соединены последовательно, выход кварцевого генераторе через таймер и двоичные счетчики соединен с реверсивными счетчиками, выходы блоков нормировки

соединены со схемой, сравнения, выход которой связан с индикатором, другой индикатор соединен с выходом первого блока нормировки, а второй выход блока управления приводом .связан с приводом сканирующего механизма, о т личающееся тем, что, с це лью обеспечения измерения толщины корочки непрерывноотливаемых заготовок прямоугольного сечения по его периметру, устройство дополнительно содержит блок усреднения, дискриминатор нижнего уровня числа импульсов блок координат и блок вычитания, при чем блок усреднения соединен с выходэми таймера и второго и третьего реверсивных счетчиков, выход блока усреднения соединен с входом дискриминатора нижнего уровня, другой вход которого связан с выходом второго ре версивного счетчика, выход дискриминатора нижнего уровня соединен с вхо дом блока координат, другой вход которого связан с выходом третьего реверсивного счетчика, выход блока координат соединен с входом блока вычитания, другой вход которого связан с выходом блока начальных значений координат заготовки, а третий индикатор соединен с выходом блока вычитания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии 48-3992, кл. В 22 D 1974. 2.Патент Швейцарии № 949538, кл. В 22 D 1962., 3.Патент США 3569708, кл. С 01 t 1/20, 1971.