Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна

Номер патента: 1052966

Авторы: Житецкий, Файнзильберг

Скачать ZIP архив.

Текст

С 0103 СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) 11) 151) 0 01 Б 25 ЕНИЯСССР Б 25/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСДНИК ИЗОБЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) Л.С. файнзильберг и Л.С.Житецкий ,(71) Ордена Ленина институт кибернетики АН УССР(56) 1, Автоматизация металлургического производства. Сб.,"Металлургия", 1973, Р 1, с. 40-44.2. Авторское свидетельствопо заявке Р 2500554/25,кл.с 01 Об ,30.0 б.77 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СОСТАВА. ЖИДКОГО ЧУГУ. НА, содержащее преобразователь сигнала температуры металла в унйтарный код, выходы которого череэ узел синхронизации соединены с входами сложения и вычитания порогового счетчика, связан ного своими выходами переполнения с входами начальной установки счетчика времени, реверсивный счетчик, подключенный своими выходами разрядов к вхо дам узла селекции, выход которого сое "динвн супранляющим входомпервого вен- тиля 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 импульсными входами первого и второго вентилей, выходы которых подключены и единичнсцу и,нулевому входамтриггера, 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 сббой и связаны с ныходом элемента И, один нход которого подключен к выходу узла селекции, а Ж 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 - 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 )того ветилей через четвертый элемент ИЛИ - с входом вычитания третьего реверсивного счетчика, счетные входы пересчетной схемы объединены с входами порогового счетчика, вход начальной установки пересчетной 1 схемы связан с выходом переполнения счетчика времени, а информационные выходы реверсивных счетчиков являются выходами устройства.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис пользовано для физико-химического анализа состава металлов и сплавов, в частности в черной металлургии для анализа состава жидкого чугуна.Известно устройство для термографического анализа состава углерод- содержащего расплава чугуна, состоящее из пробницы-кристаллиэатора, датчика температуры и вторичного са мопишущего прибора Г 1 3Устройство позволяет по термограммам охлаждения пробы жидкого металла рассчитатьконцентрацию углерода ГС 3 кремния Я 3 и углеродного 15 эквивалента с 3 в чугунд, используя зависимостиз 3 = о(о+ д(т- т,) (1) т = а + ЬС 2 + с 1 я 13 (2) 20 т =а +Ь ГСЗ+ с 2 ГБхЗ, (3)где О(О, Ф, а., а, ь 1, Ь, с, снекото 2 .(,рые константы; 25тд - температура начала кристаллизации (температура ликвидуса);тс - температура эвтектики (температура солидуса).Величины Т и Тс определяют визуальйо по положению двух характерныхтемпературных площадок, зарегистрированных на термограмме, относительношкалы самопишущего прибора.Данное устройство не обеспечивает 35воэможности автоматического определе.ния концентрации углерода и креиния видком чугуне по териограммам охлажения.Наиболее близким к предлагаемому 4 Оявляется устройство для определенияуглеродного эквивалента в жидком чугуне, содержащее кристаллизатор,датчик температуры, регистрирующий прибор, преобразователЬ сигнала темпера. 5туры металла в унитарный код, генератор тактовых импульсов, узел синхронизации, пороговый счетчик, реверсивный счетчик, счетчик времени, узелселекции, инвертор, два вентиля итриггер. Устройство обеспечивает автоматическое определение в цифровойформе величины углеродного энивалента в жидком чугуне по разности температур:дт .= т - т 2 ,известное у,тройство не позв я 55ет автоматически получать в цифровойформе информацию о процентном содержании углерода и кремния в жидком чугуне.Цель изобретения - автоматическое 60определение н цифровой форме концентрации углерода и кремния в жидкомчугуне.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна,содержащее преобразователь сигналатемпературы металла и унитарный код,выходы которого через узел синхронизации соединены с входами сложенияи вычитания порогового счетчика,связанного своими выходами переполненияс входами начальной установки счетчика времени, ренерсивный счетчик,подключенный своими выходами разрядов к входам узла селекции выход ко.торого соединен с управляющим входомпервого вентиля и подключен через инвертор к управляющему входу второговентиля, генератор тактовых импульсов, связанный через узел синхронизации со счетным входом счетчика времени, соединенного своим ныХодомпереполнения с.импульсными входамипервого и второго вентилей, выходыкоторых подключены к единичному инулевому входам триггера, связанного одним выходом с входом блокировКи счета реверсивного счетчика,дополнительно введены пересчетнаясхема, снабженная пятью парами выходов, причем первая пара выходовпересчетной схеиы подключена к входам сложения и вычитания первого реверсивного счетчика, вторая парак импульсным входам третьего и пятого вентилей, третья - к импульсныивходам четвертого и шестого вентилей, четвертая - к импульсным входам седьмого и девятого вентилей,пятая - к импульсным входам восьмого и десятого вентилей, управляющиевходы третьего, пятого, седьмого идевятого вентилей объединены междусобой и связаны с выходом элементаИ, один вход которого подключен квыходу узла селекции, а дру:.ойк второму выходу триггера, управляющие входы четвертого, шестого, носьмого и десятого вентилей объединенымежду собой и связаны с первым выходом триггера, ныходы третьего ичетвертого вентилей через первыйэлемент ИЛИ соединены с входом сложения второго реверсивного счетчика,выходы пятого и шестого вентилей через второй элемент ИЛИ соединены свходом вычитания нторого реверсивного счетчика, выходы седьмого и восьмого нентилей через третий элементИЛИ - с входом сложения третьего реверсивного счетчика, выходы девятогои десятого вентилей через четвертыйэлемент ИЛИ-с входом вычитания третьего реверсивного счетчика, "четныевходы пересчетной схемы объединеныс вхоцами порогового счетчика,нходначальной установки пересчетной схемьсвязан с выходом переполнения счетчика времени, а информационныевыходы реверсивных счетчиковявляются выходащ устройства.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.порогового счетчика 5 на входы начальной установки этого счетчика превысит заданный порог по времени Г .Реверсивный счетчик б 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 Ана величину, не превышающую порогВ. В остальных же случаях на выходе узла селекции образуется запрещакхций сигнал. Выход этого узла соединен с входом иннер тора 12, управляющим входом вентиля13 и одним входом элемента И 27, Выход инвертора 12 соединен с управляю. щим входом вентиля 14. Импульсныевходы 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 с10 входом блокировки счета реверсив 65 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ного счетчика б и с управляющими входами вентилей 16, 18, 20 и 22. Ну. левой выход триггера 10 подсоединен к второму входу элемента И 27. Выход элемента 27 соединен с управляющими входами вентилей 15, 17, 1% и 21Пересчетная схема 9 предназначена для параллельного умножения во времени числа кодовых импульсов на пять коэффициентов,о, 93ф1 ф 2 ф 72Пересчетная схема 9 снабжена пятью парами выходов в соответствии с пятью результатами умножения, представленными в унитарном коде. Она может быть выполнена н 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, оЦ, рр, у , ууст ананливают ся, например, посредством пассивных элемен. тон типа переключателей, образующих 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 (51, соединена с импульсными входаии вентилей 15 и 17. Третья пара выходов пересчетной схемы 9, на которых образуется результат умножения числа кодовых импульсов на коэффициент р 2, соединена с импульс. ными 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 пересчетнойсхемы 9, на которой образуется результат умножения числа кодовых им-.пульсов на коэффициент у , соединенас импульсными входами вентилей 20и 22. Выходы вентилей 15 и 16 черезэлемент ИЛИ 23 подключены к входусложения реверсинного счетчика 7. Выходы вентилей 17 и 18 через элементИЛИ 24 подключены к входу вычитанияреверсивного счетчика 7. Выходы вентилей 19 и 20 через элемент ИЛИ 25 10подключены к входу сложения реверсив,ного счетчика 8. Выходы вентилей 21;и 22 через элемент ИЛИ 26 подключенык входу вычитания реверсивного счетчИка 8. 15Информационные выходы реверсивных счетчиков бявляются выходамивычислительного устройства.Устройство работает следующим образом.20Перед началол каждого измеренияк нопк ой началь ной установки ( на фиг. 1не показана) в реверсивные счетчики6-8 заносятся числа сэ Ро и 3 осоответственно, пересчетная схема 9устанавливается 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 узла11 селекции образуется разрешающийсигнал.При охлаждении пробы жидкого чугуна осуществляется непрерывный контроль его температуры во времени,Сигнал с выхода датчика температуры поступает на вход преобразователя 1,В зависимости от знака приращенияэтого сигнала на одном или на другомвыходах преобразонателя 1 образуетсясерия кодовых импульсов. Каждый кодовый импульс возникает в тот моментвремени, когда приращение сигналана выходе датчика температуры достигает определенной величины. Сериякодовых импульсов через узел 3 синхронизации поступает на входы сложения и вычитания порогового счетчика5 и на счетные нходы пересчетной схемы 9. Серия тактовых импульсов от генератора 2 через узел 3 поступаетна счетный вход счетчика 4 времени,который осуществляет отсчет локального времени.В процессе измерения пересчетнаясхема 9 производит умножение во времени общего числа кодовых импульсовна коэффициенты ф 1 р 3 р р 2 рр рРезультаты умножения в вйде пяти серий импульсов н зависимости от знакакаждого коэффициента и знака приращения сигнала температуры жидкого 60чугуна поступают с пяти пар выходонпересчетной схемы 9 на входы сложения или вычитания реверсивного счетчика б и соответствующие импульсныевходы вентилей 15-22,В интервале времени 0 -; С (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 равным порогуЕ . Поо скольку на этом интервале промежутки времени между днумя последовательными начальными установками счетчика 4 меньше установленного порога ор 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 р 1, р а вентили 16,18, 20 и 22 будут закрытымн. В тожевремя вентили.15, 17, 19 и 21 открыты для прохождения импульсов с выходов пересчетной схемы Э 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 Тр общее число импульсон, поступинших на входы счетчиков 7 и 8, будет соответственно составлятьТр, и ЭТ. При этом содержимое счетчика 7 стайет равным р + р Тл р а содержимое счетчика 8+ у Т/В интервале времени С-Э (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 1 Гн . В результате по истечении промежутка времени, равного 7 О р с момента последней начальной установки счетчика 4 време ни н момент С+= С на выходеопереполнения 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 упранляющие входы вентилей 16, 18 20 и 22 - разрешающий сигнал с единичного выхода триггера 10 (фиг. 2). В этот же момент времени импульс переполнения счетчика4 устанавливает пересчетную схему 9в начальное состояние, очищая ее.В интервале времени С С 4(фнг.2температура жидкого чугуйа снижается, и импульсы переполнения порогового счетчика 5 снова продолжают уста 5навливать в начальное состояниесчетчик 4 времени, прежде чем последний переполнится. При этом импульсы с выходов пересчетной схемы 9в зависимости от знаков коэффициенр(., /32, фф поступают на входысложения или вычитания реверсивногосчетчика б и через открытые вентили 16, 18, 20 и 22 на соответст-вующие входы реверсивных счетчиков 157 и 8.В момент времени .С, (фиг.2),когда температура жидкого чугунастанет равной температуре солидусаТ на термограмме охлаждения появляется вторая температурная площадка. При появлении этой площадки пороговый счетчик 5 прекращает сброссчетчика 4 времени, и спустя время,равное р, в момент времени С 4 + Гр =(фйг,2) на выходе перейолнения счетчика 4 времени возникаетимпульс. Поскольку общее число импульсов, поступивших на соответствукицие входы реверсивного счетчика7 в интервале времени СС сос з ттавляет величину оС (Т- Т Ерто к моменту появления температурнойплощадки солидуса на управляющий входвентиля 13 поступит запрещающий сигнал с выхода узла 11 селекции, а науправляющий вход вентиля 14 - разрешающий сигнал с выхода инвертора12. В момент С импульс переполнениясчетчика 4 времени проходит черезоткрытый вентиль 14 и устанавливает 40триггер 1 О в нулевое состояние(фиг. 2), одновременно устанавливаяв начальное состояние пересчетнуюсхему 9. При этом на управляющиевходы вентилей 15, 17, 19 и 21 поступает по-прежнему запрещающий сигналс выхода элемента И 27 и на управляющие входы вентилей 16, 18, 20 и 22, а также на вход блокировки счета реверсивного счетчика б 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 С ЗС , с выходов пересчетной схемы 9 на входы реверсивных счетчиков 7 и 8 соответственно равны р(Т - Т ) и у (Т- Т ).В результате в момент С + Сд = содержймые реверсивных счетчиков 6-8 представляют собой значения углеродного эквивалента СС 3 углерода ГС 3 и кремния Г 8в жидком чугуне, равные соответственноС= с(+ с( (Т -Т ) (4) ССЗ = Р +РТ+ Р (Т-Т ) (5) Ях 3 = Ур+ РТл+ 3(Т,-Т) (6),где соотношение ( ч ) повторяет (1 ),а соотношения (5) и, (б) получаютсярешениемсистемы уравнений (2)-(3)относительно С )и Б,Информация о содержании углеродного эквивалента, углерода икремнияиз реверсивных счетчиков 6-8 можетбыть передана в блок цифровой индикации результатов анализа (не показан), на цифропечатающее устройствои при необходимости непосредственновведена 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 Составитель Л Техред Т,Фант актор В. Петраш Закаэ 8860/4 Тираж 873 ПодпиНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб., д. е 130 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная фюАм"/юане мдтгеж М еляева Корректор 3, Зимокосов

Смотреть

Заявка

2582327, 13.02.1978

ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ АН УССР

ФАЙНЗИЛЬБЕРГ ЛЕОНИД СОЛОМОНОВИЧ, ЖИТЕЦКИЙ ЛЕОНИД СЕРГЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01N 25/06

Метки: термографического, анализа, жидкого, состава, чугуна

Опубликовано: 07.11.1983

Код ссылки

<a href="http://patents.su/7-1052966-ustrojjstvo-dlya-termograficheskogo-analiza-sostava-zhidkogo-chuguna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для термографического анализа состава жидкого чугуна</a>

Похожие патенты