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