Пособ определения внутреннегосостояния самомпекающегося электродаи устройство для его осуществления

 

Сеюз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

<1)818033

/

"- «Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 3аявлено 12.1277 (21) 2556005/27-07 с присоединением заявки ¹â€”

Р1)М К 3

Н 05 В 7/09

F 27 D 21/04

Госуаарственный комитет

СССР но делам нзобретений и открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 300381. Бюллетень М 12 (53) УДК621.365.22 (088. 8.) Дата опубликования описания 3003.81

/ !

Г.М. Жилов, М.И. Лифсон, Ю.A. Пушк 1н, E.фмурзагалиев и В С Марк н

P2) Авторы (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО СОСТОЯНИЯ

САМОСПЕКАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

10 ся с К<

Изобретение относится к электротермии ..

Известен способ определения внутреннего состояния самоспекающегося электрода, при котором измеряют температуру и вязкость расплавленной электродной массы, положение и механическую прочность эоны обжига и спекаемого участка (1) .

Недостатками этого способа являются сложность и недостаточная надежность«

Известен также способ определения внутреннего состояния. самоспекающего-. ся электрода в зоне спекания, при котором на уровне 1/? — 1/3 высоты контактных щек от нижнего их торца размещают на диаметрально противолежащих участках электрода излучающий и приемный элементы, возбуждают 20 колебания в поперечном влечений электрода, определяют коэффициент затухания колебаний в электродной массе и сравнивают его с заданным (2) .

Недостатком этого способа является низкая точность.

Известно также устройство для определения внутреннего состояния электрода, содержащее задающий генератор, связанный через высокочастотный генератор со входом электроакуСтического преобразователя, выход которого через усилитель соединен со входом временного селектора, подключенного первым выходом через коммутатор и амплитудные детекторы ко входу счетно-решающего блока, а вторым выходом — к первому входу генератора калиброванных меток, вто-.. рой вход которого соединен с задающим генератором, а выход — со счетчиком импульсов (3).

Цель изобретения — повышение точ,- . ности определения внутреннего состояния электрода, Поставленная цель достигается тем, что в качестве возбуждающих колебаний используют ультразвуковые колебания, дополнительно измеряют время распространения колебаний в поперечном сечении электрода, сравнивают его с заданным, определяют фактическую степень спекания по формуле где К - отношение измеряемого врес м ни распространения колебаний к заданному;

818033

К - отношение измеренного коэффициента затухания к заданному, сравнивают ее с заданной и по величине отклонения устанавливают положение зоны спекания, В устройстве для осуществления способа к выходу счетно-решающего блока через интегратор подключен первый вход блока сравнения, второй вход которого соединен с блоком задаиия коэффициента затухания, а выход — с первым входом блока определения степени спекания электрода, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, соединенного одним входом через второй интегратор с выходом счетчика импульсов, вторым входом — c блоком задания времени распространения колебаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления способа определения внутреннего состояния самообжигающегося электрода, а также разрез электрода с контактными щеками.

По высоте электрод 1 с контактными щеками 2 условно разделен на четыре агрегатные зоны: спекшаяся часть, эона спекания, зона жидкой электродной массы, зона кусковой электродной массы.

Устройство содержит задающий генератор 3 импульсов, генератор 4 высокочастотных импульсов, электроакустический преобразователь, включающий излучающий 5 и приемный 6 пьезоэлементы, расположенные внутри контактных щек на оптимальном для данной электропечной установки уровне эоны спекания, узкополосный фильтр 7, приемно-усилительное устройство 8,. временной селектор 9, соединенный с выходом устройства 8 и входом коммутатора 10, управляющего амплитудными детекторами 11, счетно-решающий блок 12 для определения коэффициента затухания, интеграторы 13 и 14, включенные на входе блоков 15 и 16 сравнения, генератор 17 меток, счетчик 18 импульсов, блок 19 определения степени спекания, блок 20 определения положения зоны спекания,. блок 21 выходных усилителей и контрольное устройство, в качестве которого используется осциллограф 22, соединенный с задающим генератором 3 импульсов и временным селектором 9, Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 3 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с частотой повторения

300 Гц, которые запускают высокочастотный генератор 4 и одновременно генератор 17 меток.

Частота посылки импульсов выбрана такой, чтобы до посылки следующего импульса для возбуждения упругих колебаний в электроде упругие колебания в электроде от предыдущего импульса затухли.

Определяется это по формуле

Т - =(— с +аФ., 28 (1) ш(н ч и ( где — частота повторения возбуж10 т„ дающих импульсов, Гц;

n — количество отраженных колебаний, пришедших на вход приемника (по условию

2-3);

Ч вЂ” скорость упругих колебаний в электроде, м/с; о — диаметр электрода, м; промежуток времени, гарантирующий несовпадение

20 во времени последнего отраженного колебания с последующей серией колебаний;

26о

1 С г5 и ч

Подставляя в эту формулу значения

-для печи РК3-48Ф (наиболее распространенные рудно-термические печи), имеем

4 4

30 т,.н= 2 20оо О7+(о = 3,1мс, f"-32Î Ã,, Генератор 4 генерирует рабочие ,импульсы высокочастотных колебаний, 35 которые поступают на излучающий пьеэопреобразователь 5. Вследствие пьезоэффекта электрические колебания преобразуются в ультразвуковые и через тонкий изоляционный слой и

40 кожух вводятся в электрод. В электроде возникает упругая волна, принимаемая приемным пьезопреобразователем 6 и преобразуемая в электрический сигнал, который фильтруется узкочолосным фильтром 7 и усиливается приемно-усилительным устройством 8.

Далее электрический сигнал поступает на временной селектор 9, где выделяется заданный импульс из последовательности импульсов, поступающих

50 с выхода приемника. Выделенный сигнал поступает через коммутатор 10 на амплитудные детекторы 11. Путь, пройденный упругими колебаниями, которым амплитуды этих импульсов

55 пропорциональны, отличается на два диаметра электрода. Оба эти сигнала поступают в счетно-решающий блок 12, где определяется фактическая величина коэффициента поглощебО ния с4.по Ф

АА

4О(Е,- „> Е (Е а A =Е Я„-g

A — амплитуда отраженного зондирующего импульса,В;

0 =Зд — путь, пройденный отраженным упругим колеба:нием, см;

0 =д — путь, пройденный первым упругим колебанием, см;

d — диаметр электрода, см;

К„ — коэффициент, учитывающий !О погрешность измерения коэффициента поглощения из-за наличия промежуточных слоев, принимается равным 0,92, Так как величины М, 6, К являют- (5 ся постоянными для данной печи, то фактически значение ьА однозначно определяет коэффициент поглощения d.

Практически в счетно-решающем блоке 12 реализуется уравнение 20

d.- =КьА, где

Kg опй.

С целью получения более точного результата измерения полученные значения коэффициента поглощения интегрируются интегратором 13, а затем . сравниваются с коэффициентом поглощения скоксованного электрода, определенного в лабораторных условиях с учетом температуры спекания (принимается 400 С). Полученное значение К =о(Ф/а д поступает в блок 19 определения степени спекания. В этот блок приходит также сигнал К, являющийся выходным по каналу сравнения фактического и заданного времени распространения упругих колебаний в электроде. Он измеряется одновременно с определением коэффициента затухания следующим образом.

Электронный счетчик 18 импульсов фиксирует количество меток, поступающих от генератора 17 меток до момента поступления на него сигнала f от временного селектора 9.

Полученный результат интегрируется интегратором 14 за определенный промежуток времени и сравнивается с количеством таких же меток, пропорциональных времени распространения упругих колебаний в скоксованном электроде с учетом температуры спекания, т. е. получаем Кс N / Кзс,б.

Количество меток пропорционально времени распространения упругих колебаний, так как время между двумя метками — величина постоянная, т.е. = KN, Блоки 15 и 16 сравнения выполнены rrn схеме делителя. Блок 19 степени спек ния выполнен по схеме умножителя, в нем происходит перемножение двух сигналов К с и К, являющихся выходными для двух измерительных каналоь: времени прохождения упругих колебаний через поперечные сечения электрода и коэффициента затухания их.

Практически степень спекания определяется уравнением

Ксп Кс К,у„ (4)

Ксп степень спекания в оптимальном сечении электрода;

К = — — отношение измеренного с М л значения времени прохождения упругих колебаний через электрод к заданному значению1

К = — - — отношение измеренного значения коэффициента (зйд затухания к заданному.

Степень спекания в оптимальном сечении электрода всегда меньше единицы, так как за меру сравнения принят скоксованный электрод, Для определения положения эоны спекания сигнал, пропорциональный степени спекания, поступает в блок

25 20, где сравнивается с сигналом, пропорциональным заданному значению степени спекания.

Положение оптимального (заданного) уровня эоны спекания зависит от типа печи (для фосфорной печи — 1/3 высоты от нижнего среза контактных щек, а феррофосфорных — 1/2 высоты контактной щеки, Поэтому и оптимальное значение степени спекания электрода зависнт от.типа печи и режима ее работы.

Практически для всех печей необходимо, чтобы это значение было в пределах 0,5-0,7 К „ скоксованного электрода.

40 Блок 20 состоит из двух узлов: узла сравнения и узла равномерного квантования по амплитуде. В узле сравнения определяется величина отклонения фактической степени спе45 кания, т.е. Реализуется уравнение Ксп = 0 6 Кс Ксп ° (5) где аКсп отклонение сравниваемого параметра;

К вЂ” степень спекания скоксоск

S0 ванного электрода;

К „ — степень спекания в оптимальном сечении.

Сигнал, пропорциональный величине отклонения, поступает в квантователь, где квантуется по амплитуде на несколько уровней и далее поступает на фазочувствительный усилитель блока 21, который выдает соответствующие сигналы.Р— Р в систему автоматиИ ческого управления электропечной

d0 установки. Значение этих сигналов может быть различным, например, при малом сигнале отклонения — сигнал норма, а при большом — запрет на перепуск или изменение электрическо65 го режима и т.д.

818033

По величине отклонения степени спекания в оптимальном сечении от заданного значения,. зная расположение электроакустического преобразователя, с достаточной точностью можно суцить о действительном положении зоны спекания.

Электронный осциллограф 22,* яется устройством контроля работоспособности схемы, так как на его экране можно визуально наблюдать момент прихода зондирующего и отраженного импульсов и подстроить блоки, входящие в состав устройства. . Желательно для повышения надеж;ности работы устройства иметь несколько электроакустических преобразователей, так как в случае выхода одного из них электронную часть уст- . ройства можно переключить на работоспособный преобразователь. Кроме того, если использовать переключатель попеременно подключать электронную часть устройства к электроакустическим преобразователям, то можно получить объемное представление о внутреннем состоянии электрода.

Способ и устройство для определения внутреннего состояния самообжигающегося электрода позволяют значительно повысить точность и оперативность определения степени спекания, так как измеряются не отцельные физико-механические параметры электродной массы, а измеряют два критерия, которые комплексно связывают все физико-механические параметры, Это позволяет автомати; зировать процесс измерения, а так как эксплуатация электродов при этом не услсжняется, то предлагаемые способ и устройство могут найти широкое применение в промышленности.

Поддержание степени спекания и положения зоны спекания на оптимацьном уровне позволяет предотвратить обрывы электрода по неспеченной части, а следовательно, увеличить производительность печи и выход готового продукта.

Формула изобретения

1. Способ определения внутреннего состояния самоспекающегося электрода, при котором на диаметрально противолежащих участках электрода на уровне 1/2 — 1/3 высоты контактных щек от нижнего торца размещают излучающий и приемный элементы, возбуждают колебания в поперечном сечении электрода, определяют коэффициент затухания колебаний в электродной массе и сравнивают его с заданным, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения внутреннего состояния электрода, в качестве возбуждающих колебаний используют ультразвуковые колебания, дополнительно измеряют время распространения колебаний в поперечном сечении электрода, сравнивают его с зацанным, определяют фактическую степень.спекания электродной массы по формуле К „= Кс К где К вЂ” отношение измеренного времени распространения колебаний к заданному;

К вЂ” отношение измеренного коэффициента затухания к- заданному, сравнивают ее с заданной и по величине отклонения устанавливают положе26 ние зоны спекания, 2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее задающий генератор, связанный через высокочастотный генератор со входом з5 электроакустического преобразователя, выход которого через усилитель соединен со входом временного селектора, подключенного первым выходом через коммутатор и амплитудные детекторы ко.входу счетно-решающего блока, а вторым выходом — к первому, входу генератора калиброванных меток, второй вход которого соединен с задающим генератором, а выход — co счетчиком импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что к выходу счетнорешающего блока через интегратор подключен первый выход блока сравнения, второй вход которого соединен с блоком задания коэффициента Эату40 хания, а выход - с первым входом блока определения степени спекания электрода, второй вход которого сое- динен с выходом второго блока сравнения, соединенного одним входом

4 через второй интегратор с выходом счетчика импульсов, вторым входом —с блоком задания времени распространения колебаний, а к выходу указанного блока определения степени спека о ния подключен блок определения положения зоны спекания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 48-8659, 55 кл. Н 05 В 3/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2495163/07, кл.Н 05 В 7/09, 1976.

3. Патент ФРГ 9 1947646, . кл. С 01 Ь 29/00, 1973.

818ОЗЗ

Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1480/81

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

Составитель Г. Рабинович

Редактор С. Шевченко Техред М.Рейвес Корректор О. Билак