Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СОСТАВА.ЖИДКОГО ЧУГУН .А, содержащее преобразователь сигнала температуры металла в унитарный код, выходы которого через узел синхрониз ции соединены с входами сложения и вычитания порогового счетчика, связанного своими выходами переполнения с входами начальной установки счетчика времени, реверсивный счетчик, подключенный своими выходами разрядов к входам узла селекции, выход которого сое динен суправляющим входомпервого вен-i тиля и подключен через инвертор к управлякадему входу второго вентиля, генератор тактовых импульсов, связанный через узел синхронизации со счетныг входом счетчика времени, соединенного своим выходом переполнения с импульсными входс1ми первого и второго вентилей, выходы которых подключены к единичному и 1улевому входам триггера, связанного одним выходом с входом блокировки счета реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью автоматического определения в цифровой форме концентрации углерода и кремния, оно дополнительно содержитпересчетную схему, .снабженную пятью парами выходов,причем первая пара выходов пересчетной схемы подключена к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика , вторая пара - к импульсныгл входам третьего и пятого вентилей, третья - к импульсным входам четвертого и шестого вентилей, четвертая к импульсным входам седьмого и девятого вентилей, пятая - к импульсным . входам восьмого и десятого вентилей, управляющие входы третьего, пятого, седьмого и девятого вентилей объединены между собой и связаны с выходом элемента И, один вход которого подключен к выходу узла селекции, а другой - к второму выходу триггера, (Л управляющие входы четвертого,шестого, восьмого и десятого вентилей объединены между собой и связаны с первым выходом триггера, выходы третьего и четвертого вентилей через первый элемент ИЛИ соединены с входом сложения второго реверсивного счетчика , выходы пятого и шестого вентилей через второй ИЛИ - с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выходы седьмого и восьмого вентилейчерез третий элемент ИЛИ С входом сложения третьего реверсив;ного счетчика, выхо;да1 девятого и деся Гтого ветилей через четвертый элемент ИЛИ - с входом вьлчитания третьего реверсивного счетчика, счетные входы пересчетной схемы объедняены с входами порогового счетчика, вход начальной установки пересчетной (Схемы связан с выходом переполнения счетчика времени, а информационные выходы реверсивных счетчиков являются выходами устройства.

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯО 05 А

3(5И G 01 N 25/06

1...-„

0ПИСДНИЕ ИЗОБРЕтЕНиЯ, к вто сиоью свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 2582327/18-21 (22) 13.02.78 (46) 07.11.83. Бюл. 9 41 (72) Л.С. Файнзильберг и Л.С.Житецкий .(71) Ордена Ленина институт кибернетики AH УССР (53) 539.219.1(088.8) (56) 1. Автоматизация металлургического производства. Сб.,"Металлургия", 1973, Р 1, с. 40-44.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2500554/25,кл.G 01 N 25/06,,30.06.77 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СОСТАВА ЖИДКОГО ЧУГУНА, содержащее преобразователь сигнала температуры металла в унйтарный код, выходы которого череэ узел синхронизации соединены с входами сложения и вычитания порогового счетчика, связанного своими выходами переполнения с входами начальной установки счетчика времени, реверсивный счетчик, подклю ченный своими выходами разрядов к входам узла селекции, выход которого сое"динен супранляющим входомпервого вентиля и подключен через инвертор к управляющему входу второго вентиля, генератор тактовых импульсон, связанный через узел синхронизации со счетным входом счетчика времени, соединенного своим выходом переполнения с импульсны ли входами первого и второго вентилей, выходы которых подключены к единичнж1у и,нулевому входам триггера, связанного одним выходом с входом блокировки счета реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматического определения в цифровой форме концентрации углерода и кремния, оно дополнительно содержит пересчетную схему, .снабженную пятью парами выходов,причем первая пара выходов пересчетной схемы подключена к входам сложения и вычитания первого ренерсивного счетчика, вторая гара — к импульсным входам третьего и пятого вентилей, третья — к импульсным входам четвертого и шестого вентилей, четвертая к импульсным входам седьмого и девятого вентилей, пятая — к импульсным входам восьмого и десятого вентилей, управляющие входы третьего, пятого, седьмого и девятого вентилей объединены между собой и связаны с ныходом элемента И, один нход которого подключен к выходу узла селекции, а другой — к второму выходу триггера, управляющие входы четвертого, шестого, восьмого и десятого вентилей объединены между собой и связаны с первым выходом триггера, выходы третьего и четвертого вентилей через первый элемент ИЛИ соединены с входом сложения второго реверсивного счетчика, выходы пятого и шестого вентилей через второй элемент ИЛИ вЂ” с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выходы седьмого и восьмого вентилей через третий элемент ИЛИ с вхоцом сложения третьего реверсив:.ного счетчика, выходы денятого и деся

Гтого ветилей через четвертый элемент

ИЛИ вЂ” с входом вычитания третьего реверсивного счетчика, счетные входы пересчетной схемы объединены с входами порогового счетчика, вход начальной установки пересчетной схемы связан с выходом переполнения счетчика времени, а информационные выходы реверсивных счетчиков являются выходами устройства.

1052966

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис° пользовано для физико-химического анализа состава металлов и сплавов, s частности в черной металлургии для анализа состава жидкого чугуна.

Известно устройство для термографического анализа состава углеродсодержащего расплава чугуна, состоящее из пробницы-кристаллиэатора, датчика температуры и вторичного са- О мопишущего прибора (.1 g.

Устройство позволяет по термограммам охлаждения пробы жидкого ме талла рассчитать концентрацию углерода (.С Q кремния fSi) и углеродного эквивалента с 1 в чугуне, используя зависимости (g3 = о(.о+ с „(т„- т,) (1) т„= в, + b„(c l + c„ksi) (2) 2О т = вг ЬгГС)+ сг ES 3, (3) где 0, Ф-.„а„,аг,Ь,,Ьг,с, с некото2 .( рые константы; 25 тд — температура начала кристалли зации (температура ликвидуса); т — температура эвтектики (температура солидуса).

Величины т и тс определяют визуальйо по положению двух характерных температурных площадок, зарегистрированных на термограмме, относительно шкалы самопишущего прибора.

Данное устройство не обеспечивает 35 воэможности автоматического определе.ния концентрации углерода и креиния в идком чугуне по териограммам охлажения.

Наиболее близким к предлагае лому Щ является устройство для определения углеродного эквивалента в жидком чугуне, содержащее кристаллизатор,датчик температуры, регистрирующий прибор, преобразователь сигнала темпера- 5 туры металла в унитарный код, генератор тактовых импульсов, узел синхронизации, пороговый счетчик, реверсивный счетчик, счетчик времени, узел селекции, инвертор, два вентиля и триггер. Устройство обеспечивает автоматическое определение в цифровой форме величины углеродного энивалента в жидком чугуне по разности температур:д Т = Т„- T (2 .

Известное устройство не позволяет автоматически получать в цифровой форме информацию о процентном содержании углерода и кремния в жидком чугуне.

Цель изобретения - автоматическое 60 определение н цифровой фореле концентрации углерода и кремния в жидком чугуне.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для термографическо-6g го анализа состава жидкого чугуна, содержащее преобразователь сигнала температуры металла и унитарный код, выходы которого через узел синхронизации соединены с входами сложения и вычитания порогового счетчика,связанного своими выходами переполнения с входами начальной установки счетчика времени, ренерсивный счетчик, подключенный своими выходами разрядов к входам узла селекции„ выход которого соединен с управляющим входом первого вентиля и подключен через ин. вертор к управляющему входу второго вентиля, генератор тактовых импульсов, связанный через узел синхронизации со счетным входом счетчика времени, соединенного своим ныХодом переполнения с.èìïóëüñíûìè входами первого и второго вентилей, выходы которых подключены к единичному и нулевому входам триггера, связанного одним выходом с входом блокировКи счета реверсивного счетчика,дополнительно введены пересчетная схема, снабженная пятью парами выходов, причем первая пара выходов пересчетной схеиы подключена к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, вторая пара к импульсным входам третьего и пятого вентилей, третья — к импульсныи входам четвертого и шестого вентилей, четвертая — к импульсным входам седьмого и девятого вентилей, пятая — к импульсным входам восьмого и десятого вентилей, управляющие входы третьего, пятого, седьмого и девятого вентилей объединены между собой и связаны с выходом элемента

И, один вход которого подключен к выходу узла селекции, а дру:-.ой к второму выходу триггера, управляющие входы четвертого, шестого, носьмого и десятого вентилей объединены между собой и связаны с первым выходом триггера, ныходы третьего и четвертого вентилей через первый элемент ИЛИ соединены с входом сложения второго реверсивного счетчика, выходы пятого и шестого вентилей через второй элемент ИЛИ соединены с входом вычитания нторого реверсивного счетчика, выходы седьмого и восьмого нентилей через третий элемент

ИЛИ вЂ” с входом сложения третьего реверсивного счетчика, выходы девятого и десятого вентилей через четвертый элемент ИЛИ-с входом вычитания третьего реверсивного счетчика, "четные входы пересчетной схемы объединены с вхоцами порогового счетчика,нход начальной установки пересчетной схемь связан с выходом переполнения счетчика времени, а информационные выходы реверсивных счетчиков являются выходаья устройства.

1052966

10 входом блокировки счета реверсив15

65

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 чугуне содержит преобразователь 1 сигнала температуры металла в унитарный код, генератор 2 тактовых импульсов, узел

3 синхронизации, счетчик 4 времени, пороговый счетчик 5, реверсивные счетчики 6-8, пересчетную схему 9, триггер 10, узел 11 селекции, инвертор 12, вентили 13-22, элементы

ИЛИ 23-26 и элемент И 27. . Вход преббразователя 1 является входом устройства. Выходы преобразователя 1 через узел 3 синхронизации связаны с входами сложения и вычитания порогового счетчика 5.

Счетчик 5 обеспечивает нечувствительность устройства к возможным небольшим изменениям сигнала температуры жидкого чугуна при появлении на термограмме площадок ликвидуса и солидуса. Счетчик 5 построен таким образом, что на его выходах переполнения возникают импульсы каждый раз, когда число кодовых импульсов, поступивших на входы сложения и вычитания этого счетчика, превысит заданный порог нечувстви- . тельности + Е . Выходы переполнения этого счетчика соединены с входами начальной установки счетчика 4 времени.

Счетный вход счетчика 4 времени через узел 3 синхронизации связан с генератором 2 тактовых импульсов.

Узел 3 синхронизации предназначен для распределения во времени серий кодовых И тактовых импульсов. Это необходимо для исключения сбоев в работе устройства.

Счетчик времени 4 построен таким образом, что на его выходе переполнения возникают импульсы лишь в том случае, когда интернал времени между двумя последовательными моментами поступления импульсон с выходов переполнения.порогоного счетчика 5 на входы начальной установки этого счетчика превысит заданный порог по времени

Реверсивный счетчик 6 своими выходами разрядов подключен к входам узла 11 селекции. Узел селекции выполнен в виде дешифраторной схемы, построенной таким образом, что на. выходе узла 11 образуется разрешающий сигнал, если содержимое реверсивного счетчика б отличается от некоторого числа судна величину, не превышающую порог i В©. В остальных же случаях на выходе -узла селекции образуется запрещакхций сигнал. Выход этого узла соединен с входом иннертора 12, управляющим входом вентиля

13 и одним входом элемента И 27. Выход инвертора 12 соединен с управляющим входом вентиля 14. Импульсные входы вентилей 13 и. 14 связаны с выходом переполнения счетчика 4 времени. Выходы вентилей 13 и 14 связаны соответственно с единичным и нулевым нходами триггера 10..Единичный выход триггера 10 соединен с ного счетчика 6 и с управляющими входами вентилей 16, 18, 20 и 22. Нулевой выход триггера 10 подсоединен к второму входу элемента И 27. Выход элемента 27 соединен с управляющими входами вентилей 15, 17, 19 и 21..

Пересчетная схема 9 предназначена для параллельного умножения во времени числа кодовых импульсов на пять коэффициентов о .,, р, р

1 2

72I

Пересчетная схема 9 снабжена пятью парами выходов в соответствии с пятью результатами умножения, представленными в унитарном коде. Она может быть выполнена в виде делителя частоты или в виде совмещенного двоичного умножителя, собранного на основе одного реверсивного счетчика. При использовании в качестве пересчетной схемы совмещенного двоичного умножителя коэффициенты, o(„, pJ 1 32 у у 2 устанавливаются, например, посредством пассивных элементов типа переключателей, образукщих пять регистров двоичных кодов этих коэффициентов. При этом с помощью достаточно простых средств осуществляется параллельное умножение во вре мени числа кодовых импульсов на пять различных коэффициентов.

Пересчетная схема 9 имеет также вход начальной установки, который подключен к выходу переполнения счетчика 4 времени.

Первая пара выходов пересчетной схемы 9, на которых образуется результат умножения числа кодовых импульсов на коэффициент а „, соединена с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика б. Вторая пара выходов пересчетной схемы 9, на кото. рых образуется результат умножения числа кодоных импульсов на коэффициент (Ъ1, соединена с импульсными входаии вентилей 15 и 17. Третья пара выходов пересчетной схемы 9, на которых образуется результат умножения числа кодовых импульсов на коэффициент р2, соединена с импульсными входами вентилей 16 и 18 Четвертая пара выходов пересчетной схемы 9, на которых образуется результат умножения числа кодовых импульсов на коэффициент у„, соединена с импульсными входами вентилей 19 и 21. Пятая пара выходов пересчетной

1052966 схемы 9, на которой образуется результат умножения числа кодовых им-.. пульсов на коэффициент уг, соединена с импульсными входами вентилей 20 и 22. Выходы вентилей 15 и 16 через элемент ИЛИ 23 подключены к входу сложения реверсинного счетчика 7. Вы ° ходы вентилей 17 и 18 через элемент

ИЛИ 24 подключены к входу вычитания реверсивного счетчика 7. Выходы вентилей 19 и 20 через элемент ИЛИ 25 10 подключены к входу сложения реверсив,ного счетчика 8.- Выходы вентилей 21

;и 22 через элемент ИЛИ 26 подключены к входу вычитания реверсивного счетчика 8. 15

Информационные выходы реверсивных счетчиков б- 8 являются выходами вычислительного устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед начало>л каждого измерения кнопкой начальной установки (на фиг.1 не показана) в реверсивные счетчики

6-8 заносятся числа сСр, р о и у„ соответственно, пересчетная схе ла 9 устанавливается н начальное состояние, а триггер 10 — н нулевое состояние.

При этом запрещающий сигнал на единичном выходе триггера 10 блокирует реверсинный счетчик б, а на выходе узла

11 селекции образуется разрешающий сигнал.

При охлаждении пробы жидкого чугуна осуществляется непрерывный контроль его температуры во времени.Сигнал с выхода датчика температуры по- 35 ступает на вход преобразователя 1.

В зависимости от знака приращения этого сигнала на одном или на другом выходах преобразонателя 1 образуется серия кодовых импульсов. Каждый ко- 40 довый импульс возникает в тот момент времени, когда приращение сигнала на выходе датчика температуры достигает определенной величины. Серия кодовых импульсов через узел 3 синхронизации поступает на входы сложения и вычитания порогового счетчика

5 и на счетные нходы пересчетной схемы .9. Серия тактовых импульсов от генератора 2 через узел 3 поступает на счетный вход счетчика 4 времени, который осуществляет отсчет локального времени.

В процессе измерения пересчетная схема 9 производит умножение во времени общего числа кодовых импульсов коэффициенты W„ "„,p2 2 g„ 3"г

Результаты умножения в вйде пяти серий импульсов н зависимости от знака каждого коэффициента и знака приращения сигнала температуры жидкого 60 чугуна поступают с пяти пар выходон пересчетной схемы 9 на входы сложения или вычитания реверсивного счетчика б и соответствующие импульсные входы вентилей 15-22, В интервале времени 0 -; t, (фиг.2) счетчик 4 постоянно устанавливается в начальное состояние импульсами с выходов переполнения порогового счетчика 5, как только приращение сигнала на выходе датчика температуры станет ранны л порогу Я . Поо скольку на этом интервале промежутки времени между днумя последовательными начальными установками счетчика 4 меньше установленного порога со, то импульс на выходе переполнения этого счетчика не возникает. При этом триггер 10 остается в нуленом состоянии, вследствие чего содержимое реверсинного счетчика б сохраняется прежним и ранным с!.„, а вентили 16, 18, 20 и 22 будут закрытыми. B тоже время вентили. 15, 17, 19 и 21 откры ты для прохождения импульсов с выходов пересчетной схемка 9 через элементы ИЛИ 23-26 на соответствующие входы реверсивных счетчиков 7 и 8, так как на управляющие входы всех этих вентилей поступает разрешающий сигнал с выхода элемента И 27. Это приводит к тому, что к моменту времени (фиг.2), когда температура жидкого чугуна становится равной температуре ликнидуса Т общее число импульсон, поступинших на входы счетчиков 7 и

8, будет соответственно составлять

Т и Э „ Т . При этом содержимое счетчика 7 станет равным р + р T a содержимое счетчика 8 у + 7 „ Т

/1

В интервале времени

3 (фиг. 2 ), когда вследствие процесса кристаллизации пробы металла на термограмме образуется температурная площадка ликвидуса, импульсы на выходах переполнения порогоного счетчика 5 не возникают, так как изменения сигнала температуры не превышают порог н . В результате по истечении промежутка времени, равного 7О, с момента последней начальной установки счетчика 4 време ни н момент t + т = t на выходе о= переполнения счетчика 4 возникает импульс. Поскольку н этот момент времени на управляющий вход вентиля

13 поступает разрешающий сигнал с выхода узла 11 селекции, а на управляющий вход вентиля 14 — запрещающий сигнал с выхода инвертора 12, то импульс переполнения счетчика 4 пройдет только через вентиль 13 и установит триггер 10 в единичное состояние. При этом снимается блокиронка реверсивного счетчика б.

Одновременно на управляющие входы вентилей 15, 17, 19 и 21 поступает запрещающий сигйал с выхода элемента

И 27, а на управляющие входы вентилей 16, 18„ 20 и 22 — разрешающий сигнал с единичного выхода триггера

10 (фиг. 2). В этот же момент времени импульс переполнения счетчика

1052966

4 устанавливает пересчетную схему 9 в начальное состояние, очищая ее.

В интервале времени С + С, (фиг.2> температура жидкого чугуйа снижается, и импульсы переполнения порогового счетчика 5 снова продолжают уста 5 навливать в начальное состояние счетчик 4 времени, прежде чем последний переполнится. При этом импульсы с выходов пересчетной схемы 9 в зависимости от знаков коэффициен- 10 тов р ., P2, у> поступают на входы сложения или вычитания реверсивного счетчика 6 и через открытые вентили 16, 18, 20 и 22 на соответствующие входы реверсивных счетчиков 15 .7 и 8.

В момент времени .С,1 (фиг.2), когда температура жидкого чугуна станет равной температуре солидуса

Т,, на терглограмме охлаждения появляется вторая температурная площадка. При появлении этой площадки пороговый счетчик 5 прекращает сброс счетчика 4 времени, и спустя время, равное „, в момент времени С4 + Гр = (фйг.2) на выходе перейолнения счетчика 4 времени возникает ! импульс. Поскольку общее число импульсов, поступивших на соответствукицие входы реверсивного счетчика

7 в интервале времени t t сос° з т тавляет величину оС (Т„- Т > Ер., то к моменту появления температурной площадки солидуса на управляющий вход вентиля 13 поступит запрещающий сигнал с выхода узла 11 селекции, а на управляющий вход вентиля 14 — разрешающий сигнал с выхода инвертора

12. В момент t импульс переполнения счетчика 4 времени проходит через открытый вентиль 14 и устанавливает 40 триггер 1О в нулевое состояние (фиг. 2), одновременно устанавливая в начальное состояние пересчетную схему 9. При этом на управляющие входы вентилей 15, 17, 19 и 21 посту- 5 пает по-прежнему запрещающий сигнал с выхода элемента И 27 и на управляющие входы вентилей 16, 18, 20 и

22, а также на вход блокировки счета реверсивного счетчика 6 поступает запрещающий сигнал с единичного выхода триггера 10,.вследствие чего подсчет числа импульсов всеми счетчиками 6-8 прекращается. Общее число импульсов, поступивших в интервале времени t > t, < с выхоцов пересчетной схемы 9 на входы реверсивных счетчиков 7 и 8 соответственно равны p(Tp — T ) и у (Т вЂ” Тс).

В результате в момент С + Сд = содержймые реверсивных счетчиков 6-8 представляют собой значения углеродного эквивалента С )углерода (С ) и кремния fsi j в жидком чугуне, равные соответственно (С) = с(- + с((Т -Т ) (4)

Сс) = Р„+/ъ„тл + p (тл с) (5) ($ ) =,+ „Т „+ У, (Тл-Тс) (6)> где соотношение (ч ) повторяет (1), а соотношения (5 ) и, (6 ) получаются решением системы уравнений (2)-(3) относительно (С )и Б* ).

Информация о содержании углеродного эквивалента, углерода икремния из реверсивных счетчиков 6-8 может быть передана в блок цифровой индикации результатов анализа (не показан), на цифропечатающее устройство и при необходимости непосредственно введена в вычислительную машину, управляющую ходом протекания тех— нологического процесса.

Введение новых элементов и связей в предлагаемое устройство дает возможность автоматически в процессе анализа получать в .цифровой форме информацию о содержании углерода и кремния в жидком чугуне. Это позволяет за счет увеличения количества получаемой информации повысить эффективность термографического метода анализа жидкого металла.

1052966

1052966 r 6Ь

Ииииачьь 3

МЯЬ ф В27ф Я фюзи" ЩгаР мя гещ

Arxuu

os 4þ7 7ää /Р

ArseÐ .рава Р7

Составитель Л. Беляева

Редактор В. ПетрЬш Техред Т.Фанта .. Корректор g. Зимокосов

Закаэ 8860/40 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цветной металлургии и используется при электролитическом производстве магния

Изобретение относится к физикохимическим способам количественного анализа содержания примесей в веществе путем их криоскопического определения

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в металлургии для определения содержания углерода в жидкой стали по термограмме кристаллизации пробы

Изобретение относится к физикохимическому анализу веществ, а именно к определению концентрации плава аммиачной селитры и карбамида

Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна

Наверх