Способ контроля гетерогенного процесса преобразования в турбулентном потоке расплавленного металла и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к контролю гетерогенных процессов в расплавленном металле и может быть использовано в металлургической промышленности. Цель изобретения - повышение надежности контроля. С помощью акустического приемного преобразователя принимают акустические и вибрационные сигналы, вызванные колебаниями пузырьков газа, находящихся в турбулентном потоке расплавленного металла, анализируют спектр принятых сигналов с помощью блока обработки сигналов, используя в качестве параметра анализа отношение эффективных или средних величин двух разных областей спектра, по этому отношению определяют мгновенное значение турбулентного коэффициента диффузии, который используют в качестве параметра контроля гетерогенного процесса. Для повышения уровня сигнала пузырьки газа могут быть вызваны искусственно введением специальных веществ в расплавленный металл. Обработка принятых сигналов может быть проведена с использованием весовой функции. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 (11) t5D 4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3858837/25-28 (22) 27.02.85 (33) HU (46) 07. 12, 89. Бюл. 11 45 (71) Вашипари Кутато Еш фейлестe (HU) (72) Габор Пал, Габор Зндреци, Дьердь Холлош, Габор Надь, Габор Сенин, Ласло Боди и Золтан Балаж (HU) (53) 669,512 (088.8) (56) Черная металлургия, 1982, Ф 2, с. 33-38, Туркенич Д,И,, Здановский В.В, Акустика в технологии конвертерной плавки,-M. Металлургия, 1978, с. 3536. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕТЕРОГЕННОГО

ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУДЕСТВЛЕ1ИЯ (57) Изобретение относится к контролю гетерогенных процессов в расплавленном металле и может быть использовано в металлургической промашленносИзобретение относится к контролю гетерогенных процессов в расплавленном металле и может быть использова,но в металлургической промашленности а

Целью изобретения является повышение надежности контроля °

На фиг. 1 приведен спектр полученных акустических и вибрационных сигналов; на фиг. 2 — блок-схема устройства для контроля гетерогенного процесса преобразования; на фиг, 3 и 4 — варианты выполнения блока обработки сигналов, ти, Цель изобретения — повышение надежности контроля. С помощью акустического приемного преобразователя принимают акустические и вибрационные сигналы, вызванные колебаниями пузырьков газа,|находящихся в турбулентном потоке расплавленного металла, анализируют спектр принятых сигналов с помощью блока обработки сигналов, используя в качестве параметра анализа отношение эффективных или средних величин двух разных областей спектра, по этому отношению определяют мгновенное значение турбулентного коэффициента диффузии, который используют в качестве параметра контроО ля гетерогенного процесса. Для повышения уровня сигнала пузырьки газа могут быть вызваны искусственно вве-. дением специальных веществ в расплавленный метал. Обработка принятых сигналов может быть проведена с использованием весовой функции. 2 с. и 1 э . и, ф-лы, 4 ил . С

СО

Устрои ство для контроля гereporeH- е ного процесса преобразования в турбулентном потоке расплавленного металла содержит последовательно соединенные приемный преобразователь 1 акустических и вибрационных сигналов, усилитель 2, блок 3 обработки сигна- . ) лов и вычислительный блок 4. Блок 3 обработки сигналов может быть выполнен в виде аналогового или цифрового делителя 5 и схемы разделения сигнала на области спектра или схемы спектрального преобразования сигнала с использованием весовой функции.!

528325

Схема разделения сигнала на области спектра (фиг. 3) выполнена в виде двух параллельных каналов, первый иэ которых содержит последова5 тельно соединенные фильтр 6 высокой частоты и первый блок 7 определения эффективной или средней величины, а второй — последовательно соединенный фильтр 8 низкой частоты, второй блок

9 определения эффективной или средней величины и сумматор 10, входы JlbTpoB 6 и 8 высокой и низкой частоты подключены к выходам усилителя

2, выход первого блока 7 определения эффективной или средней величины присоединен к второму входу сумматора 0 и входу делителя 5,. а выход сумматора 10 подключен к второму входу делителя 5.

Схема спектрального преобразования сигнала с использованием весовой функции (фиг. 4) выполнена в виде двух параллельных каналов, каждый из которых состоит из и параллельных цепей, каждая из которых в свою оче- 25 редь содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр 11 и умножит ель 1 2, по сл едовател ьно со единенных сумматора 13 и блока 14 определения эффективной или средней ве- 30 личины входы узкополосных фильтров

11 подключены к выходам усилителя 2, выходы умножителей 12 каждого канала соединены с входами соответствующего сумматора 13, а выходы блоков 14 оп35 редел ения эффективной или средней величины подключены к входам делителя 5, Сущность способа контроля гетерогенного процесса преобразования в турбулентном потоке расплавленного металла заключается в следующем. С помощью акустического приемного преобр аз оват еля 1 (например, ми кро фона) принимают акустические и вибрационные сигналы, вызванные колебаниями пузырьков газа, находящихся в турбулентном потоке расплавленного металла, преобразуют принятые сигналы в электрические сигналы и анализируют параметры спектросигналов, в частности с использованием весовой функции. В качестве параметров спектра сигналов используют отношение эффективных или средних величин двух разных областей анализируемого спектра, по которому определяют отно- 5 сительное мгновенное значение турбулентного коэффициента диффузии, и с его помощью контролируют гетерогенный процесс преобразования в турбулентном потоке расплавленного металла. В случае необходимости, когда величина принимаемого сигнала недостаточна для анализ а, в расплавленный металл вводятся вещества, искусственно вызывающие появление в расплавленном металле искусственных пузырьков, которые . усиливают величину акустических и вибрационных сигналов. В качестве ве ществ используются, например, брикеты легирующего материала с добавлением, например, поваренной соли (37. массы материала), вдуваемый в расплав газ .илн поверхностно-активные порошкообразные вещества. При этом количество этих веществ должно быть таким, чтобы не влиять на качество металла.

Работа устройства для контроля гетерогенного процесса в производстве, например, стали осуществляется следующим образом, Для получения измерительного сигнала применяется приемный преобразователь 1, например микрофон с острой диаграммой направленности, усиленный с помощью усилителя 2, сигнал с которого подается в блок 3 обработки сигналов к фильтру 6 высокой частоты с шириной полосы 7 кГц и фильтру 8 низкой частоты с нижней границей пропускания 100 Гц. Фильтр 8 обеспечивает отфильтровывание шумов низких частот, источником которых является работающий поблизости. преобразователь тока.

Шумы имеют максимальную амплитуду при частоте 50 Гц. Выходные сигналы фильтров 6 и 8 непосредственно подаются на блоки 7 и 9 определения эффективной или средней величины, а затем через сумматор 10 к делителю 5. Таким образом, получаются электрические сигналы, пропорциональные единицам э нергии показанного на фиг. 1 как Т и полного спектра частот, отношение которых даЕт измерительный сигнал„ т.е. мгновенное значение коэффициента диффузии, При ином выполнении блока 3 обработки сигнала (фиг, 4) выходной сигнал соединенного с приемным преобразователем 1 усилителя 2 поступает к нескольким узкополосным фильтрам 11 (фиг. 4) и через умножители 12 (фиг. 3) подводится к двум сумматорам 13, а через них — к двум блокам 14 определения эффективной или средней величины. Выходы последних соединены с делителем 5 одной величины на другую

8325 6 цесс преобразования в турбулентном потоке расплавленного металла.

2. Способ по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что принятые акусти5 ческие и вибрационные сигналы подвергаются спектральному преобразованию с использованием весовой функции.

3. Устройство для контроля гетерогенного процесса преобразования в турбулентном потоке расплавленного металла, содержащее последовательно соединенные приемный преобразователь акустических и вибрационных сигналов, усилитель, блок обработки сигналов и вычислительный блок, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, блок обработки сигналов выполнен в виде делителя

20 и схемы разделения сигнала на области спектра или схемы спектрального преобраз ования сигнала с использованием весовой функции, причем схема разделения сигнала на области спектра выполнена в виде двух параллельных каналов, первый из которых содержит последовательно соединенные фильтр высокой частоты и первый блок определения эффективной или средней величины, 0 а второй — последовательно соединенные фильтр низкой чатоты, второй блок определения эффективной или средней величины и сумматор, входы фильтров высокой и низкой частоты подключены к выходам усилителя, выход первого блока определения эффективной или средней величины присоединен к второму входу сумматора и входу делителя, а выход сумматора подключен к второму входу делителя, схема спектрального преобразования сигнала выполнена в виде двух параллель1ых каналов, каждый из которых состоит из и параллельных цепей, каждая из которых содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр и умножитель, последовательно соединенных сумматора и блока определения эффективной или средней величины, входы узкополосных фильтров подключены к выходам усилителя, выхо1. Способ контроля гетерогенного процесса преобразования в турбулентном потоке расплавленного металла, заключающийся в том, что принимают 3 акустические и вибрационные сигналы, обусловленные колебаниями находящихся в турбулентном потоке расплавленного металла пузырьков газа, естественно возникающих в турбулентном пото- 3 ке, и пузырьков газа,. в случае необходимости вызываемых искусственно путем введения вещества в расплавленный металл, принятые акустические и вибрационные сигналы преобразуют в 4 электрические сигналы, анализируют спектр сигналов, отражающих спектр колебаний и с учетом параметров спектра контролируют гетерогенный процесс преобразования, о т л и ч а ю щ и й- 4 с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, в качестве параметров спектра используют отношение эффективных или средних величин двух разных областей анализируемого спектра принятых сигналов, определяют по измеренному отношению относительное мгновенное значение турбулентного коэффициента диффузии, с учетом которого контролируют гетерогенный про5 152 так, что выходной сигнал блока 3 обработки сигнала является измерительным сигналом, представляющим мгновенные значения коэффициента диффузии.

C помощью узкополосных фильтров

11 можно при необходимости также обеспечить отфильтровывание шумов,что может рассматриваться, как преобразование спектра, Приемный преобразователь 1 устройства в общем случае выполняется в виде микрофона или датчика вибрации, который может быть установлен в корпусе емкости с расплавленным металлом или рядом с. ним. Выходной сигнал, преобразованный посредством блока 3 обработки сигнала, поступает в вычислительный блок 4, который может сформировать сигнал, необходимый для индикации и включения блоков управления. (не показаны) всем процессом производства стали °

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ды умножителей каждого канала соединены с входами соответствукщего сумматора> а выходы блоков определения эффективной или средней величины подключены к входам делителя.

1528325

Составитель С, Волков

Техред M,äù ä, Корректор Т,Мапец

Редактор В,Бугренкова

Закаэ 7520/58 Тираж 530 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.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101