Устройство для экспресс-анализа химического состава жидкого металла

 

Изобретение относится к области термографического анализа физико-химических свойств металлов и сплавов и может быть применено в литейном производстве для ускоренного измерения химсостава жидкого чугуна непосредственно у плавильного агрегата. Цель - повышение достоверности и точности измерения химсостава жидкого чугуна. Устройство содержит термопару, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, вычислительный блок, блок распознавания признаков измерения, формирователь признака рекалесценции, блок цифровой индикации и блок сигнальных индикаторов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для экспресс-анализа химсостава жидкого металла снабжено формирователем признака рекалесценции, первый вход которого подключен к выходной шине вычислительного блока, второй вход - к выходу блока распознавания признаков измерения, а вход - второму входу блока сигнальных индикаторов, при этом формирователь признака рекалесценции состоит из схемы управления, триггера, схемы совпадения, счетчика и дешифратора, включенных с остальными блоками устройства таким образом, что вход схемы сравнения подключен к выходной шине вычислительного блока, вход триггера соединен с выходом блока распознавания признаков измерения, а один и другой входы совпадения связаны соответственно с выходом схемы сравнения и выходом триггера, причем выход схемы совпадения подключен к входу счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, подключенного выходом к второму входу блока сигнальных индикаторов. 2 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ш (д1) 4 G 01 N 25/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4369609/31-25 (22) 01. 02. 88 (46) 30, 1О. 89, Бюл. к- 40 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) В.С.Шумихин, M.Á.Çàêóòà, Б,И.Кишко, Н.В.Шмигельский, А.А,Алексеев, О.P.Êíàóñ, В.А.Кирилюк, В.Т.Витусевич и Г.Л.Корниенко (53) 536.423.1 (088,8) (56), Патент ФРГ N . 2742576, кл. С 01 N 33/20, 1976.

Файнэильбергер А.С. и др. Автоматическое определение химического состава жидкого чугуна. — Литейное производство, 1985, Ф 8, с. 23-24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА

ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к области термографического анализа физикохимических свойств металлов и сплавов и может быть применено в литейном прдиэводстве для ускоренного измерения химсостава жидкого чугуна непосредственно у плавильного агрегата. Цель — повышение достоверности и точности измерения химсостава жидкого чугуна. Устройство содержит термопару, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, вычислительный блок, блок расИзобретение относится к термографическому анализу физико-химических свойств металлов и сплавов и может быть применено в литейном производстве для ускоренного определения химсостава металла, в частности чугу2 познавания признаков измерения, формирователь признака рекалесценции, блок цифровой индикации и блок сигнальных индикаторов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для экспресс-анализа химсостава жидкого металла снабжено формирователем признака рекалесценции, первый вход которого подключен к выходной шине вычислительного блока, второй вход — в выходу блока распознавания признаков измерения, а выход — к второму входу блока сигнальных индикаторов, при этом формирователь признака рекалесценции состоит из схемы управления, триггера, схемы совпадения, счетчика и дешифратора, включенных с остальными блоками устройства такйм образом, что вход схемы сравнения подключен к выходной шине вычислительного блока, вход триггера соединен с выходом блока распознавания признаков измерения, а один и другой входы совпадения связаны соответственно с выходом схемы сравнения и выходом триггера, причем выход схемы совпадения подключен к входу счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, под,ключенного выходом к второму входу блока сигнальных индикаторов. 2 ил. на, непосредственно у плавильного агрегата.

Целью изобретения является повышение достоверности и точности результатов измерения путем учета при-, знака рекалесценции.

15187

15

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для экспрессанализа химсостава жидкого металла; на фиг .2 — термо1 раммы охлаждения жидкого чугуна без признака рекалесценции и с признаком рекалесценции.

Устройство для экспресс-анализа химсостава жидкого металла (фиг.1) содержит последовательно включенные термопару 1, усилитель 2, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 3 и буферный регистр 4, выход которого через параллельную шину передачи кода подключен к первому входу вычислительного блока 5 и первому входу блока 6 распознавания признаков из49

4 ет код температуры Тге« на выполнение условий Т-, „> Тр рн и Тт K 7 Т,, H соответственно которым формирует два выходных строба, при этом первый из них устанавливает в единицу триггер 19, что соответствует состоянию Начало измерения, а второй устанавливает в единицу один иэ разрядов регистра 30 состояния. Схема 17 сравнения 17 формирует импульс при обнаружении экстремума на термограмме, т.е. при условии равенства нулю всех разрядов выходного регистра 14 блока

5 в режиме дифференцирования, счетчик 20 фиксирует количество экстремумов термограммы, дешифратор 23 фор20

35

45

55 мерения, при этом выходная параллельная шина блока 5 связана с первым входом блока 7 цифровой индикации и вторым входом блока 6, выход которого посредством радиальной шины подключен к второму входу блока 5, к второму входу блока 7 цифровой индикации и к первому входу блока 8 сигнальных индикаторов.

Блок 5 состоит из арифметического устройства 9, программного устройства 10, запоминающего устройства 11, блока 12 оптронных ключей, шифратора

13, выходного регистра 14 и блока

15 управления, причем арифметическое устройство 9 выполняет вычисления под управлением блока 12 оптронных кличей, запоминающее устройство 11 предназначено для запоминания кода н текущей температуры, температур ликвидус и нсолидус" ° Программное устройство 10 формирует последовательность команд программ дифференцирования и математической обработки результатов измерения, шифратор 13 формирует импульс "+1сч" на счетный вход программного устройства 10 и преобразует выходной семисегментный код арифметического устройства 9, включая знак, в двоично-десятичный код для последующей записи его в выходной регистр 14, блок 15 управления осуществляет сброс и синхронизацию АЦП 3, буферного регистра 4, запоминающего устройства 11, программного устройства 10 и некоторых других узлов устройства. Блок 6 состоит иэ схем 16 и 17 сравнения, таймера

18, триггера 19, счетчиков 20 — 22, дешифраторов 23 — 26, схем 27 — 29 совпадения и регистра 30 состояния, причем схема 16 сравнения аналиэирумирует импульсы признаков первого, второго и третьего экстремумов (точки Ь, с, d, фиг.2), таймер 18 формирует импульсы времени с заданной дискретностью, зависимой от геометрических размеров пробницы и скорости охлаждения металла. Счетчик 21 считает текущее время i†-,, e от начала до конца измерения, при этом подключенный к нему дешифратор 24 формирует импульсы характерных меток времен

Г" ни, с пред.r > пре, 5 „р „, соответствующих предельным временным интервалам от начала измерения до момента фиксации температур Т кс, Т1, Т соответственно, счетчик 22 считает время продолжительности температурных площадок ликвидуса и солидуса, а подключенный к нему дешифратор

25 формирует импульсы временных меток, г,з, определяющих достаточную л продолжительность площадок ликвидуса и солидуса, схема 27 совпадения объединяет выходы триггера 19, схемы 17 сравнения и формирует импульс, поступающий на вход счетчика 20, схемы 28 и 29 совпадения пропускают выходные импульсы таймера 18 на входы счетчиков 21 и 22, разряды регистра

30 состояния фиксируют признаки процесса измерения, дешифратор 26 формирует на выход блока 6 управляющие стробы.

Кроме того, устройство содержит формирователь 31 признака рекалесценции, в котором вход схемы 32 сравнения является первым входом формирователя и соединен с выходной шиной блока 5, вход триггера 33 является

4 вторым входом формирователя и под- . ключен к выходу блока 6, а олин и другой входы схемы 34 совпадения сня1518749

55 заны соответственно с выходами триггера 33 и схемы 32 сравнения, при этом выход схемы 34 совпадения подключен к счетному входу счетчика 35,. выход которого соединен с входом дешифратора 36, выход которого является выходом формирователя 31 признака рекалесценции и подключен к второму входу блока 8 сигнальных индикаторов.

Устройство работает следующим образом.

После заливки жидкого металла в пробницу с встроенной термопарой 1, температура пробы металла преобразуется в термо-ЭДС, которая усиливается усилителем 2 до номинального значения. Сигнал с выхода усилителя преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 в последовательный число-импульсный код, который поступает на вход буферного регистра 4, где преобразуется в параллельный код.

Параллельный код с выхода буферного регистра 4 поступает на первый вход блока 6 и первый вход блока 5, результаты вычисления которого параллельным кодом поступают на второй вход блока 6 и первый вход блока 7 цифровой индикации. Блок 6 анализирует характерные признаки термограммы охлаждения жидкого чугуна (фиг.2), а именно: минимальной температуры пробы металла T (òî÷êà а на фиг. 2), максимальной температуры пробы металла Т д„, (точка Ь), температуры ликвидус Т4 (точка с), температуры "солидус Т (точка d). В соответствии с указанными признаками на выходе блока 6 формируются строб "Начало измерения" — при условии Тт „ Т„,„„, где Т, „ — текущее значение температуры, строб "Начало охлаждения| — при условии Тц «) Ò, где

Т вЂ” пороговое значение температуры, определенное эмпирически, стробы

"Есть ликвидус", "Есть солидус" при условиях Т „=Т„, Т1 =Т соответственно. При отсутствии указанных признаков в течение некоторого предельного времени „ с момента начала изменения на выходе блока 6 формируется строб "Нет измерения

Указанные стробы посредством радиальной шины поступают на другие блоки устройства, управляя их работой следующим образом. Блок 5 включается в процесс измерения по стро10

40 бу Начало измерения, при этом он выполняет программу дифференцироваат ния, вычисляя производную — — (Ттемпература, т, — время), текущее абсолютное значение которой с выхода блока 5 поступает на второй вход блока 6, где служит признаком экстремальных точек термограммы при условии

I т †:=О. По стробу "Есть ликвидус" блок

d c

5 запоминает на внутренних регистрах знанение Т1. По стробу "Есть солидус блок 5 запоминает значение Т и переключается на выполнение программы расчета углеродного эквивалента

СЕ7, содержание углерода CX и кремния SiX по значениям Ть и Т . Результаты вычисления индицируются блоком

7 цифровой индикации до начала следующего измерения. Все без исключения управляющие стробы поступают на первый вход блока 8 сигнальных индикаторов, который показывает динамику измерительного процесса посредством ч 11 точечных индикаторов: ликвидус

"CE ", "СХ", "SiX", "нет измерения" и т.д. Формирователь 31 признака рекалесценции включается в работу параллельно с блоком 6 по стробу "Начало охлаждения", который с выхода блока 6 поступает на вход триггера

11, в результате чего на его выходе устанавливается уровень "1", что подготавливает схему 34 совпадения к приему сигнала с выхода схемы 32 сравнения, которая будучи подключенной к выходу блока 5, анализирует значеdT ние производной вЂ, при этом импульс на выходе схемы 32 сравнения формируется при положительном значении знаdT ка производной и при условии д М, где о(— некоторая пороговая константа, определяемая эмпирическим путем.

Строб с выхода схемы 34 совпадения поступает на вход счетчика 35, Состояние счетчика анализируется дешифратором 36, на выходе которого формируется строб признака рекалесценции, что соответствует условию Т >1 С (точки е, f, фиг.2). Указанный сигнал поступает на второй вход блока 8 сигнальных индикаторов и включает индикаторы

"рекалесценция" и фальш-измерения".

Таким образом, исключается ложное из-.

1518749 мерение и, следовательно, повышается точность определения химсостава жидкого чугуна.

Ио сравнению с известным устройст5 вом предлагаемое устройство обеспечивает более достоверное и точное измерение химсостава жидкого чугуна и позволяет за счет этого повысить качество литья и производительность ли- 10 тейного оборудования. формула изобретения

1. Устройство для экспресс-анализа химического состава жидкого металла, содержацее последовательно соединенные термопару, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и буферный регистр, выход которого через па- 2р раллельную шину передачи кода подключен к первому входу блока распознавания признаков измерения и первому входу вычислительного блока, выход которого параллельной шиной соединен с первым входом блока цифровой индикации и вторым входом блока распознавания признаков измерения, выход которого посредством радиальной шины подключен к второму входу вычислительного блока, второму входу блока цифровой индикации и первому входу блока сигнальных индикаторов, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения достоверности и точности реэультатов измерения путем учета признака рекалесценции, оно снабжено блоком формирования признака рекалесценции, первый вход которого подключен к выходной параллельной шине вычислительного блока, второй вход — к выходной шине блока распознавания признаков иэмереьия, а выход — к второму входу блока сигнальных индикаторов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования признака рекалесценции состоит иэ схемы сравнения, триггера, схемы совпадения, счетчика и дешифратора, при этом вход схемы сравнения является первым входом блока формирования признака рекалесценции, втор.!й вход которого является входом триггера, а выход последнего является одним входом схемы совпадения, другой вход которой связан с выходом схемы сравнения, при этом выход схемы совпадения через последовательно соединенные счетчик и дешифратор подключены к выходу блока формирования признака рекалесценции.

1518749

Т, С тнин

Составитель В. Васильев

Редактор lO.Ñåðåäà Техред Л.Сердокова Корректор И.Муска

Заказ 6650/50 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101