Устройство для определения содержания углерода в металле

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 781307 А 1 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) 1 С 5/(5 ИЕ ИЗОБРЕ ПИСА ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОР 1 .:, 2(21) 4917987/02.;. содержит кристаллизатор 1 с термоэлектри- (22) 12.03.91 .: . ческим преобразователем, измеритель 2 (46) 15.12.92. Бюл. Ь 46 .температуры свободных концов термоэлек- . (71)Особоепроектно-конструкторскоебюро трического преобразователя, источник 3 Научно-производственного объединейия . опорных напряжений; коммутатор 5, блок 6 "Черметавтоматика" , проверки наличия цепи входного датчика, (72)Т.С. Намазбаев, Я.В. Медведев, Б, К,Тусуп- блок 7 согласующий, микропроцессорный беков, Ю. Э. Шандер и Г. А. Курипка .; . блок 8 управления с тремя входами и тремя (56) Авторское свидетельство СССР выходами, блок 9 индикации и клавиатуры и ЬЬ 1673939, кл, 6 01 й 25/04, 1989, блок 10 цифропечати, В устройство допол- (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ нительно введен блок 4 определения содер- . СОДЕРЖАЙИЯ УГЛЕРОДА В МЕТАЛЛЕ жания фосфора в металле, который (57) Изобретение относится к измеритель- содержит блок управления, блок определе. ной технике, а именно к разделу контроля ния температуры металла, блок определесоставаисвойствметаллов. Цельизобрете- ния уровня шлака в конвертере, блок . ния - повышение точности определения со- определения положенйя кислородной фур- З держания углерода в металле, Устройство . мы, анализатор состава отходящих конвердались наибольшие погрешности определения содержания углерода в металле,На плавках М 382142, М 382151, ЛЬ 382163, когда содержание фосфора в металле было незначительным, погрешности определения содержания углерода в металле посредством устройства - прототипа и заявляемого устройства оказались примерно одинаковыми. Среднеквардатичные значения отклонений фактического содержания 10 углерода в металле от значений, определенных посредством устройства - прототипа, на 164 плавках составили 0,211 , а посредством заявляемого устройства на том же массиве плавок составили 0,020 о, 15 Техническая эффективность устройствасостоит в том, что за счет более высокойточности контроля содержания углерода в металле в ванне конвертера снижается длительность цикла плавки, что позволяет повысить производительность конвертеров.Формула изобретения 1. Устройство для определения содержания углерода в металле, содержащее 20 25 кристаллизатор с термоэлектрическим преобразователем, измеритель температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, источник опорных напряжений, коммутатор, блок проверки наличия цепи входного датчика, согласующий блок, микропроцессорный блок управления с тремя входами и тремя выходами, блок индикации и клавиатуры и блок цифропередачи, при этом выходы кристаллизатора с термо 30 35 электрическим преобразователем, измерителя температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, источника опорных напряжений и первый выход микропроцессорного блока управения подсоединены соответственно к первому,второму, третьему и четвертому входам коммутатора,"первый выход которого через согласующий блок подсоединен к первому входу микропроцессорного блока управления, к второму входу которого подсоединен второй выход коммутатора через блок проверки цепи входного датчика, выход блока индикации и клавиатуры подсоединен к третьему входу микропроцессорного блока содержания углерода в металле, в него введен блок определения содержания фосфора в металле, выход которого подсоединен к пятому входу коммутатора,2.Устройство поп.1,отл ича ю щеес я тем, что блок определения содержания управления, второй и третий выходы кото рого подсоединены соответственно к входам блока индикации и клавиатуры и блока цифропечати, отл и ч а ю щеес я тем,что, с целью повышения точности определения фосфора в металле содержит блок управления, блок определения температуры металла, блок определения уровня шлака вконвертере, блок определения положения кислородной фурмы, анализатор состава отходящих конвертерных газов, расходомер отходящих конвертерных газов, расходом кислорода дутья; причем первый выход блока управления соединен с входом блока определениятемпературы, второй выход блока управления соединен одновременно с входами блока определения уровня шлака в конвертере блока определения положения кислородной фурмы, анализатора состава отходящих конвертерных газов, расходомера отходящих конвертерных газов и расходомера кислорода дутья, содержит также . блок определения параметров шихтовых материалов и конвертера, блок определе-. ния радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера, блок определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, блок определения количества из- . вести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, а сумматор для определения содержания фосфора в металле, причем второй выход блока управления соединенс входом блока определения параметров шихтовых материалов и конвертера, первый выход которого соединен одновременно с вторым входом блока определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера и третьим входом блока определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, к четвертому входу которого подсоединен второй выход блока определения параметров шихтовых материалов и конвертера, третий выход последнего соединен с первым входом блока определения количества извести; приходящегося на единицу объема кислоро= да, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, выход блока определейия положения кислородйой фурмы соединен с первым входом блока определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера, выход блока определения уров-.ня шлака в конвертере соединен одновременно с третьим входом блока определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера и пятым входом блока определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, к первому, второму и шестому входам последнего подсоединены соответственно третий и четвертый выходы блока определения радиуса1781307 2 22 расходомера кислорода дутья и третий выход блока управления, к первому, второму и третьему входам сумматора для определения содержания фосфора в металле подсоединены соответственно выходы блока определения температуры металла, блока определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, и блока определе ния количества извести; приходящегося наединицу кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии,конической и высоты цилиндрической части конвертера и третий выход блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы анализатора состава отходящих конвертерных газов соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, к шестому, седьмому и восьмому входам последнего подключены соответственно выходы расходомера отходящих конвертерных газов,Р)м % С.,%С м, Тл С С %С, Плавка э и 382126 382128 382136 382141 382142 382143 382144 382151 382153 382163 382164 382165 382166 382176 382181 1443 1440 1497 1464 1507 1460 1436 1504 1476 1469 1435 1430 1420 1380 1390 0,292 0,247 0,059 0,193 О,053 0,314 0,203 0,059 0,099 0,062 0,246 0,097 0,239 0,291 0,344 1,21 1,18 0,37 0,85 0,26 1,06 1,18 0,30 0,63 0,66, 1,22 1,08 1,37 1,85 1,82 0,951 0,982 0393 0,734 0,289 0,775 1,024 0,321 0,610 0,682 1,034 1,086 1,189 1,603 1,499 1,227 1,195 0,353 .0,875 0,242 1,083 1,175 0,281 0,623 0,643 1,245 1,090 1,389 1,869 1,840 0,259 0,198 -0,023 0,116 . -0,0290,285 0,156 -0,021 0,020 -0,022 0,186 -0,006 0,181 0,247 0,3211781307 и а рректор С. Патрушева Реда кт Заказ 4256 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Г а,10 СоставительТехред М.Мо Гуд нта"терных газов, расхбдомер отходящих кон вертерных газов, рэсходомер кислорода дутья, блок определения параметров шихтовых материалов и конвертера, блок определения радиуса конической:и высоты цилиндрической части конвертера, блок определения количества фосфора в чугуне,Изобретение относится к измерительной технике, к разделу контроля состава и свойств металлов,Известноустройство для определения содержания углерода в металле, содержащее кристаллизатор, датчик температуры, вторичный прибор, состоящий иэусилителя, функционального преобразователя и узла С кареткой, преобразователь переме щений в код, узел синхронизации, генератор тактовых импульсов, счетчик времени, пороговый и реверсивный счетчики; регистр, функциональнйй преобразователь, дещифратор, имеющйй три"вйхода и подключенный к выходам порогового и реверсивного счетчика, а также кединичным выходам первого й второго трйггера, первый выход дешифратора связан со входом запрета счетчика времени, второй - со входом установки в нуль порогового счетчика, третий - со входом запрета порогового счетчика и с управляющим входом функционального преобразователя, причем выход переполнения счетчика времени соединен с единичным входом второго триггера, и через ключ - со вторым входом установки в нуль порогового счетчика и управляющим входом регистра, управляющий вход ключа связан с нулевым выходом второго триггера, нулевой вход которого соединен с выходом переполнения порогового счетчика, а входы первого триггера соединены с- выходами преобразователя перемещения в код. Существенное влияние на температуру ликвидуса оказывает содержание фосфора в металле, особенно при его большом значении,Например, изменение содержания фосфора в металле от 0,015 до 0,27 о приводит к изменению температуры ливидуса на 30 С при одном и том же содержании углерОда, следовательно, содержание углерода, определенное при данной температуре ликвидуса, будет существенно отличаться от истинного значения. приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, блок определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, и сумматор для определения содержания фосфора в металле. 1 3. и. ф-лы, 6 ил, 1 табл,Таким образом недостаток известногоустройства является низкая точность определения содержания углерода в металле, т,к. не учитывается влияние содержания 5 фосфора на температуру ликвидуса.Наиболее близким по техническойсущностии достигаемому результату является устройство для определения содержания углерода в металле, содержащее 10 кристаллизатор с термоэлектрическим преобразователем, блок согласования, измеритель температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, источник опорных напряжений, коммутатор с 15 четйрьмя входами и двумя выходами, блокпроверки цепи термоэлектрического преобразователя, микропроцессорный блок управления с тремя входами и тремя выходамй; блок индикации и клавиатуры и 20 блок цифропечати, при этом выходы кристаллизатора с термоэлектрическим преобразователем, измерителя температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, источника опорных на пряжений и первый выход микропроцессорного блока управления подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам коммутатора, первый выход которого через блок 30 согласующий подключен к первому входумикропроцессорного блока управления, ко второму входу которого подключен второй выход коммутатора через блок проверки цепи выходного датчика, выход блока индика ции и клавиатуры и блока цифропечати,Устройство работает следующим образом.В кристаллизаторе проба жидкого 40 металла охлаждается и при достижениитемпературы ликвидуса начинает кристаллизоваться, По мере остывания пробы металла выполняется процедура записи термограммы в оперативное запоминаю щее устройство микропроцессорного блокауправления. Запись начинается после того,как сигнал с термоэлектрического преобразователя кристаллизатора превысит1350 С, заканчивается после понижениятемпературы пробы металла до 1300 С, Далее осуществляется поиск стационарногоучастка на термограмме, соответствующеготемпературе ликвидуса. Процедура поискастационарного участка на термограмме сводится к отысканию наиболее пологого участка заданной длительности. Длительностьстационарного участка, соответствующеготемпературе ликвидуса, составляет Ь 1== 4,6 - 5,4 с (величина Л с определяетсяопытным путем). Наклон наиболее пологогоучастка, определяемого как разность значений температур на концах стационарногоучастка, не должен превышать ЛТ= 0,2 -0,5 С (величина ЬТ определяется опытнымпутем), Усредненное значение температурына стационарном участке соответствуеттемпературе ликвидуса. Далее определяет-,ся содержание углерода в металле по зависимости;С)мет=А - ВТл, (1)где С)мет - содержание углерода в металле,%еТл - температура ликвидуса, С;А, В - эмпирические коэффициенты.Определенное в микропроцессорномблоке управления значение содержания углерода в металле выводится для отображения на блок индикации и клавиатуры ирегистрируется в блоке цифропечати и устройство переходит в исходное состояние.В случае отсутствия стационарного участка на термограмме охлаждения пробы металла определение содержания углерода непроизводится и выдается диагностическоесообщение на блок индикации и клавиатуры, а устройство переходит в исходное состояние.Определение содержания углерода встали по температуре ликвидуса основанона известной зависимости этой температуры от содержания углерода в стали. Путемобработки экспериментальных данных,полученных методом многофакторного регрессионного анализа, получено управление для расчета содержания углерода встали; 5С)мет=15,8725 - 0,01034042Тл (2)где Смет - содержание углерода в металле,%.Тл - температура ликвидуса, С,При использовании известного устройства также наблюдается низкая точностьопределения содержания углерода в металле по температуре ликвидуса, обусловленная влиянием на температуру ликвидуса содержания фосфора в анализируемой проЬе металла, которое меняется от плавки кплавке,Целью изобретения является повыше 5 ние точности определения содержания углерода в металле за счет. учета влияниясодержания фосфора в металле на его температуру ликвидуса.Это достигается тем, что в устройст 10 во для контроля содержания углерода вметалле, содержащее кристаллизатор стермоэлектрическим преобразователем,измеритель температуры свободных концовтермоэлектрического преобразователя, ис 15 точник опорных напряжений, коммутатор,блок проверки наличия цепи входного датчика, блок согласующий, микропроцессорный блок управления с тремя входами итремя выходами, блок индикации и клавиату 20 ры и блок цифропечати, при этом выходыкристаллизатора с термоэлектрическим преобразователем, измерителя температурысвободных концов термоэлектрического преобразователя, источника опорных напряже 25 ний и первый выход микропроцессорногоблока управления подсоединены, соответственно, к первому, второму, третьему и четвертому входам коммутатора, первый выходкоторого через блок согласующий подсое 30 динен к первому входу микропроцессорного блока управления, ко второму входукоторого подсоединен второй выход коммутатора через блок проверки цепи входногодатчика, выход блока индикации и клавиату 35 ры подсоединен к третьему входу микропроцессорного блока управления, второй итретий выходы которого подсоединены, соответственно, к входам блока индикации иклавиатуры и блока цифропечати, введен40 блок определения содержания фосфора вметалле, выход которого подсоединен к пятому входу коммутатора.Блок определения содержания фосфорав металле содержит блок управления, блок45 определения температуры металла, блок определения уровня шлака в конвертере. блокопределения положения кислородной фурмы, анализатор состава отходящих конвертерных газов, расходомер отходящихО конвертерных газов, расходомер кислородадутья, причем первый выход блока управления соединен с входом определения температуры, второй выход блока управлениясоединен одновременно с входами блока5 определения уровня шлака в конвертере,блока определения положения кислороднойфурмы, анализатора состава отходящихконвертерных газов, расходомера отходящих конвертерных газов и расходомера кислорода дутья, содержит также блокопределения параметров шихтовых материалов и конвертера, блок определения радиуса конической и высоты цилиндрической . части конвертера, блок определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, блок определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии и сумматор для определения содержания фосфора в металле, причем второй выход блока управления соединен с .входом блока определения параметров шихтовых материалов конвертера, первый выход которого соединен одновременно со вторым входом блока определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера и третьим входом блока определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, к четвертому входу которого подсоединен второй выход блока определения параметров шихтовых материалов и конвертера, третий выход последнего соединен с первым входом блока определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода; аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, выход блока определения положения кислородной фурмы соединен с первым входом блока определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера, выход блока определения уровня шлака в конвертере соединен одновременно с третьим входом блока определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера и пятым входом блока определения количества фосфора в. чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, к первому, второму и шестому входам последнего подсодеинены, соответственно, третий и четвертый выходы блока определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера и третий выход блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы анализатора состава отходящих конвертерных газов соединены, соответст-. венно, со вторым, третьим, четвертым и пятым . входами блока определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, к шестому, седьмому и восьмому входам последнего подсоединены; соответственно, выходы расходомера отходящих конвертерных газов, расходомера кислорода дутья и третий выход блока управления, к первому, второму и третьему входам сумматора для определения содержания фосфора в металле подсоединены, соответственно, выходыблока определения температуры металла,блока определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шла 5 кометаллической эмульсии и блокаопределения количества извести, приходящегося на единицу кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии.На фиг. 1 изображена блок - схема одно 10 го из вариантов заявляемого решения; нафиг. 2 - внутренняя структура источникаопорных напряжений, коммутатора; на фиг,3 - внутренняя структура блока определения содержания фосфора в металле; на фиг,15 4 - внутренняя структура микропроцессорного блока управления и цифропечати; нафиг. 5 - внутренняя структура блока индикации и клавиатуры и блока проверки наличияцепи входного датчика; на фиг. 6 - геомет 20 рические размеры конвертера,Устройство содержит (см, фиг. 1) кристаллизатор 1 с термоэлектрическим преобразователем, измеритель 2 температурысвободных концов термоэлектрического25 преобразователя, источник 3 опорных напряжений, блок 4 определения содержанияфосфора в металле, коммутатор 5, блок 6проверки наличия цепи входного датчика,блок 7 согласующий, микропроцессорный30 блок 8 управления, блок 9 индикации и клавиатуры, блок 10 цифропечати.Кристаллизатор 1 с термоэлектрическим преобразователем 11 может бытьпредставлен, например, в виде серийно вы 35 пускаемого однофункционального сменного блока пробниц П, разработанногоВНИИАЧМ.НПО "Черметавтоматика". Измеритель 2 температуры свободных концовтермоэлектрического преобразователя мо 40 жет быть представлен, например, в видесерийного преобразователя сопротивления12 типа ТСМс диапазоном измеряемых температур от -50 до+150 С.Источник 3 опорных напряжений может45 быть выполнен, например (см. фиг. 2), набазе операционного усилителя 12 типаКР 140 УЛ 20 А. Резистором 14 задается токчерез стабилитрон 15, при котором обеспечивается минимальный температурный ко 50 эффициент напряжения. Стабилитрон 15поддерживает на инверсном входе операционного усилителя 13 напряжение 1 В, Выходное напряжение источника равно:Ооп=Осм+О 823 Р)55 где Ост - напряжение стабилизации стабилитрона, В,Оя 2 з - напряжение на резисторе делителя, В.Блок 4 определения содержания фосфора в металле может быть выполнен, например, в виде (см, фиг. 3) блока, содержащегоблок 28 управления, блок 29 определениятемпературы металла, блок 30 определенияуровня шлака в конвертере, блок 31 определения положения кислородной фурмы, блок 532 определения параметров шихтовых материалов и конвертере, блок 33 определения радиуса конической и высотыцилиндрической части конвертера, блок 34определения количества фосфора в чугуне, 10приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, анализатор 35 состава отходящих конвертерных газов,расходомер 36 отходящих конвертерных газов, расходомер 37 кислорода дутья, блок 1538 определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода,аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, сумматор 39 для определения содержания фосфора. в металле, 20первый цифровой процессор 40 для обработки сигналов, второй цифровой процессор 41 для обработки сигналов,Блок 28 управления может быть представлен, например, в виде таймера, который 25по открытию отсечного клапана кислородадутья выдает две чередующиеся между собой команды, сдвинутые по времени; напри-мер, в пределах 0,1-1,2 с, определяемыхэкспериментально, третью команду выдает 30по закрытию отсечного клапана кислородадутья.Блок 29 определения температуры ме талла может быть представлен, например, ввиде системы ИВКТразработки 35ОПКБ НПО "Черметавтоматика". СистемаИВКТпозволяет определять в цифровом виде температуру металла в ванне конвертера при его повалке по информации оттермопары погружения ТП Р - 2075, 40Блок 30 определения уровня шлака вконвертере может быть представлен, например, в виде системы СКШ в 76 разработки ОПКБ НПО "Черметавтоматика".Система СКШпозволяет определять 45уровень шлака в конвертере по ходу продувки.Блок 31 определения положения кислородной фурмы может быть представлен, например, в виде системы цифрового 50измерения УКПФразработки ОПКБНПО "Черметавтоматика", Система УХПФ 7618 позволяет контролировать положениекислородной фурмы по ходу продувки и хранить в регистре значение высоты подйятой 55фурмы над уровнем спокойного металла приего тарировке перед началом данной плавки.Блок 32 определения параметровшихтовых материалов и конвертера может быть(4) где Во - радиус цилийдрической частй конвертера при новой футеровке, м;- толщина рабочего слоя футеровки конвертера, м;й - номер плавки от начала компании на данном конвертере;Вн - величина внутреннего радиуса конвертера на данной плавке, м;И 1 + Й 2 + Йз + Й 4 + Й 55средняя стойкость футеровки конвертера на предыдущих пяти кампаниях.Блок 23 определения радиуса коническойи высоты цилиндрической части конвертера может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микро-ЗВМ (КМ 1813 ВЕ 1), представляющий собой новый класс приборов - цифровой процессор обработки аналоговых сигналов (ЦПОС). Однокристальная микро-ЗВМ КМ 1813 ВЕ 1 представляет собой микросхему, имеющую следующие габаритные размеры: 33,5 мм х 15 мм х 5,5 мм; Проблема быстрой обработки последовательности чисел решена в процессоре КМ 1813 В Е 1 за счет компактйой архитектуры и оригинального алгоритма умножения, требующего меньше времени, чем традиционно используемый в микропроцессорах алгоритм сдвига и сложения. Размещенные на кристалле аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, центральный процессор, постоянное запоминающее устройство ПЗУ и оперативно-запоминающее уСтройство ОЗУ, образуют устройство, способное выполнить большой объем вычислений между отсчетами. В качестве памяти программ в КМ 1813 ВЕ 1 используется стираемое ультрафиолетовым излучением репрограммируемое ПЗУ (УФ РПЗУ), содержащее 4608 бит. В рабочем режиме УФ РПЗУ организовано как 192 слова по 24 разряда, каждое из которых соответствует одной команде процессора. ЦПОС КМ 1813 ВЕ 1 имеет 4 аналоговых входа, 2 представлен, например, в виде статической системы управленйя койвертерной плавкой, которая по команде от блока 28 управления выдает информацию о весе фосфора, содержащегося в чугуне, рассчитанного по зависимости Оф=0,01РчОч, информацию о весе извести, присаженной в ванну конвер-тера и значение внутреннего радиуса конвертера на данной плавке, рассчитанное по зависимости1781307 12 В блоке 33 определения радиуса кони ческой части и высоты цилиндрической части конвертера на базе ЦПОС КМ 1813 ВЕ 1 реализованы зависимости Ъ - гВ=г+Нк+ Нц- Ншл (T) , (5) 15Н Н= Н 3", -Н-Н(6) где Я -радиус конической части конверте ра на уровне шлакометаллической эмульсии при приближени его к горловине конвертера (Ншл( т)Н), м;г - радиус горловины конвертера, м;Н - высота конической части конверте ра,м;Нц - высота цилиндрической части конвертера над уровнем спокойного металла, м; ГРЗ ь,+, +яг тя - 1 мер, в виде трубы Вентури с типовыми 35 датчиками давления и перепада давленияотходящих конвертерных газов и его температуры, Расходомер 37 кислорода дутья может быть представлен, например, в виде сужающего устройства с типовыми датчика ми давления; перепада давления кислородаи его температуры,)1, если Нл )Нч 10, если Н (т)Н(8) Блок 38 определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, может быть представлен, например, в виде двух серийно выпуСкаемых однокристальных микро- ЭВМ КМ 1813 ВЕ 1.50 ЦПОС 40 реализует следующую зависимость:0,766ССн.1,266 (С 0.02)-0,234Н 2 - 25,582(10) входа для приема и передачи цифровой информации (ТТЛ уровня) и 8 аналоговых выходов. Параметры ЦПОС КМ 1813 ВЕ 1 по быстродействию следующие: при тактовой. частоте 6,6 МГц (600 нс командный цикл) и количестве команд 192 частота отсчетов составляет 8680 Гц. Р и Ц Х а И 3 Н(т)бт+(1-а)"где Др - количество фосфора в чугуне, приходящееся на единицу объема шлакометаллической эмульсии, кг/мз;М - коэффициент пропорциональности; Рг - содержание фосфора в чугуне, ф то - время начала продувки, с г- текущее время-продувки, с;и =- количество точек отсчеТ - ГоЛт та;Ог- вес чугуйа, кг;Ьг-. интервал времени между отсчетами значений уровняшлака в конвертере, определяемый экспериментальным путем, с: а- весовой коэффициент,Анализатор 35 состава отходящих конвертерных газов может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой системы газового анализа на базе масс-рефлектрона ФТИАН - 3.Расходомер 36 отходящих конвертерных газов может быть представлен, наприНш( т) - измеряемая величина высоты слоя шлака в конвертере по ходу продувки, м;Ви - величина внутреннего радиуса конвертера на данной плавке, м;НЯщ - измеряемая высота от уровня спокойного металла до верхнего положения кислородной фурмы (при поднятой фурме), м;Н - высота от горловины конвертера до верхнего положения кислородной фурмы, м.На первом выходе блока 33 во время плавки получаем сигнал, пропорциональ-ный величине радиуса конической части конвертера Я, а на втором выходе блока 33 получаем сигнал, пропорциональный величине высоты цилиндрической части конвертера над уровнем спокойного металла Нц. Блок 34 определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, может быть представлен,например, в ви-. де серийно выпускаемой однокристальной микро-ЭВМ КМ 1813 ВЕ 1, реализующей зависимость1ЯсовСизет1Х(1- О,) Чог (т) Д тТо где Ор - коэффициент распределения кислорода между металлом и шлаком;Чог( т ) - расход отходящих конвертерных газов,.м /с;чог (т) - расход кислорода дуть; мз/с; СО, С 02, 02, Н 2 - содержание окиси углерода, двуокиси углерода, кислорода и водорода в отходящих конвертернцм"газах, о,Ясао - количество извести, приходящееся на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, кг/мз;Оиае - вес извести, присаженной в ванну конвертера, кг.Сумматор 39 для определения содержания фосфора в металле может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микро-ЭВМ КМ 1813 ВЕ 1, реализующей зависимость Кмет=ао+а 1 тмет+аг 1 мет+дзт мет+ а 40 р++аб ЯсаО (12) где (Р 1 мет - содержание фосфора в металле, ОСметтмет= 1 температура металлапри повалке конвертера в масштабе1;10000,оС;1 мет - измеряемая вЕличина температуры металла, С;ао, а 1, а 2, аЗ, а 4, а 5 - ЭМПИРИЧЕСКИЕ Кбзффициенты,На выходе блока 39 получается сигнал,пропорциональный содержанию фосфора вметалле,Коммутатор 5 может быть выполнен, например (см. Фиг. 2), в виде релейных переключателей 21 - 25, каждый из которыхможет быть выполнен в виде транзисторного ключа 26 и реле 27.Блок 6 проверки наличия цепи входногодатчика может быть выполнен, например(см. фиг. 5), в виде оптронного переключателя 110 и резистора 111.Блок 7 согласующий может быть выполнен, например, в виде инструментальногоусилителя, имеющего высокое входное сопротивление и обеспечивающего установкузаданного коэффициента усиления,Микропроцессорный блок 8 управления может быть выполнен (см. Фиг, 4),например, в виде постоянного запоминающего устройства 42 емкостью 2 Кбайт,регистра 43 адреса, кварцевого резонатора 44, микроконтроллера 45 типа 1816 ВЕ48, цифроаналогового преобразователя 46,компаратора 47, источника 48 опорного напряжения, .регистра 49, дешифратора 50,5 больших интегральных схем последовательного интерфейса 51, 52.Необходимо отметить, что однокристальная микро-Э ВМ КМ 1816 В Е 48 являетсяпредставителем йового Оасса средств мик 10 роэлектронной вычислительной техники ипредставляют собой БИС, имеющие в своемсоставе все характерные части небольшоймйкро - ЭВ М: арифметическо-логическое устройство, устройство управления, пере 15 программируемое ПЗУ программ сультрафиолетовым стиранием (с ППЗУ),ОЗУ данных и программйо-управляемое интерфейсные схемы. Габариты однокристальнойй микро - Э ВМ 54 КМ 18116 В Е 48:20 35,5 мм х 5,5 мм х 15 мм,Блок 9 индикации и клавиатуры можетбыть представлен, например (см. Фиг. 5), ввиде большой интегральной схемы контроллера индикации и клавиатуры 56, кнопочных25 переключателей 57-72, дешифратора 73 семисегментного кода;,дешифратора 74, семисегментных индикаторов 75-90,транзисторных ключей 91 - 106, каждый изкоторых состоит из транзистора 107, реэи 30 сторов 108 и 109.Блок 10 цифроподачи может быть выполнен, например (см. Фиг. 4), в виде микроконтроллера 53, транзисторного буфера 54и печатающего механизма 55.35 Устройство работает следующим образом,После включения электропитания вмикропроцессорном блоке 8 управленияначинает выполняться программа инициа 40 лизации, которая приводит устройство в исходное состояниеДалее по открытию отсечного клапана кислорода дутья по первому сигналуиз блока 28 управления происходит реги 45 страция момента начала продувки в блоке 34 определения количества фосфора вчугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии и в блоке 38.определения количества извести,50 приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированнОго в шлакометаллической эмульсии, а по второму сигналузапускаются блок 31 определения положения кислородной фурмы, блок 32 определе 55 ния параметров шихтовых материалов иконвертера, анализатор 35 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 36 отходящих конвертерных газов, расходомер37 кислорода дутья, С момента начала продувки в блоке 33 определяется высота цилиндрической части конвертера над уровнем спокойного металла Нц, а при приближении уровня шлака к горловине конвертера определяется величина радиуса конической части конвертера на уровне шлакометаллической эмульсии Н. Сигналы с выхода блока 33, пропорциональные Нц и В поступают на второй и третий входы 34 определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, На четвертый, пятый и шестой входы блока 34 поступают сигналы, пропорциональные, соответственно, Нщд( г), йн и 0,01 х Рг х 6 г.На выходе блока 34 получается сигнал, пропорциональный Др, который поступает на первый вход сумматора 39 определения содержания фосфора в металле. Одновременно в блоке 38 определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, непрерывно по ходу йродувки рассчитывается величина Ясао.Сигнал свыхода блока 38, пропорциональный величине Ясао, поступает на второй вход сумматора 39 для определения содержания фосфора в металле, В момент закрытия отсечного клайана кислорода дутья при остановке конвертера для скачивания фосфористого шлака, на третьем выходе блока 28 управления появляется сигнал, по которому запускается блок 29 определения температуры металла, На выходе блока 29 появляется сигнал, пропорциональный температуре металла, поступающий на третий вход блока 39 определения содержания фосфора в металле, В сумматоре 39 рассчитывается содержание фосфора в металле при повадке конвертера и запоминается,В исходном состояни (см. фиг, 2) транзисторные ключи релейных переключателей 21 - 23 закрыты, а транзисторный ключ релейного переключателя 24 открыт, Перед замером содержания углерода в металле сменный блок кристаллизатора 1 с термоэлектрическим преобразователем 11 через разъем соединяются со входом коммутатора 5;При наличиицепи и готовности термоэлектрического преобразователя 11 кристаллизатора 1 к измерению через нормально замкнутые контакты релейного переключателя 24 подаетсяот источника +12 В зондирующее напряжение на вход оптопары 110, что приводит к появлению сйгнала низкого уровня в коллекторйой цепи оптолары, который поступает на вход Т о (см, фиг. 5) микроконтроллера 45 микропроцессорного блока 8 управления, Если в течение Лт 1=2 .с (величина определяется опытным путем) сигнал не меняется, что свидетельствует о наличии надежного контакта термоэлектрического преобразовате ля 11 кристаллизатора 1 с измерительнойцепью, то устройство переходит к выполнению процедуры автоматической калибровки, в противном случае устройство остается в исходном состоянии. Процедура автома тической калибровки осуществляется следующим образом. По сигналу с выхода микропроцессорного блока 8 управления открывается транзисторный ключ 21, что приводит к размыканию нормально замкну тых контактов реле 26 и подключение выходных цепей источника 3 опорных напряжений; с .выхода которого подается напряжение 01 (величина 01 определяется опытным путем, исходя из диапазона вы ходных напряжений термоэлектрическогопреобразователя 11 кристаллизатора, применяемого для измерения температуры остывания пробы металла) в течение 612=0,8 сек на вход блок 7 согласующего (величина 25 с 2 определяется опытным путем), затемтранзисторный ключ 21 закрывается, что приводит к размыканию выходной цепи 01 источника 3 опорных напряжений; далее по сигналу с выхода микропроцессорного бло ка 8 управления открывается транзисторный ключ релейного переключателя 22, что приводит к размыканию его нормально замкнутых контактов и подключению выходных цепей источника 3 опорных напряжений 02 35 (величина Ог определяется опытным путемисходя из диапазона выходных напряжений термоэлектрического преобразователя 11 кристаллизатора 1, причем 01 выбирается в начале диапазоне, а 02 выбирается в конце 40 диапазона выходных напряжений термоэлектрического преобразователя 11) в течениеЛтз=0,8 сек на вход блока 7 согласующего (величина Ьтз определяется опытным путем), затем транзисторный ключ 45 релейного переключателя 22 закрывается,что приводит к размыканию выходной цепи 02 источника 3 опорных, напряжений и подключению выхода термоэлектрйческого преобразователя 11 к входу блока 7 согласу ющего. Далее в микропроцессорном блоке8 управления рассчитывается коэффициент усиления и величина смещения нулевого уровня блока 7 согласующего по следующим зависимостям;55 1(=(Оа - Оа 2)/(01 - 02) (13)Оо = (Оа 1+Ов 2 - ЦО 1+02)Р 2 . (14)где К - коэффициент усиления;0 1 - величина выходного напряженияблока согласующего при подключениик его51015 20 25 30 35 40 45 50 55 входу второго выхода источника опорного напряжения, В;Оо - величина смещения нулевого уров. ня блока согласующего на его выходе, В;01 - величина напряжения первого источника опорного напряжения, В;02 - величина напряжения второго источника опорного напряжения, В.Далее по сигналу из микропроцессорного блока 8 управления переключается транзисторный ключ релейного переключателя 23 и сигнал с термопреобразователя сопротивления 12 измерителя 2 температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, пропорциональный температуре окружающей среды, коммутируется на вход блока 7 согласующего. Сигнал с выход блока 7 согласующего, пропорциональный температуре окружающей среды,поступает в микропроцессорный блок 8 управления, где осуществляется поправка для компенсации термо-ЭДС холодных концов термоэлектрического преобразователя 11кристаллизатора 1. После завершения процедуры калибровки и учета термо-ЭДС холодных концов термоэлектрического преобразователя переключается транзисторный ключ релейного переключателя 25 и сигнал с блока 4 определения содержания фосфора в металле, пропорциональный содержанию фосфора в металле на промежуточной повалке конвертера, коммутируется на вход блока 7 согласующего. Сигнал с выхода блока 7 согласующего, пропорциональный содержанию фосфора в металле, поступает в микропроцессорный блок 8 управления, где осуществляется учет влияния содержания фосфора в металле на температуру ликвидуса.Далее, через 10-20 с после установления и подсоединения кристаллизатора 1 с термоэлектрическим преобразователем 11 к коммутатору 5, производится заливка пробы металла в кристаллизатор 1 и по мере остывания металла выполняется процедура записи термограммы в операционное запоминающее устройство микропроцессорного блока 8 управления. Запись начинается после того, как сигнал с термоэлектрического преобразователя 11 кристаллизатора 1 превысит 1350 С, заканчивается после понижения температуры пробы металла до 1300 С. Частота считывания сигнала с термоэлектрического преобразователя 11 составляет 1 Гц. Время записи термограммы в указанном диапазоне составляет 30-50 с. Далее осуществляется поиск стационарного участка на термограмме, соответствующего температуре ликвидуса. Процедура поиска стационарного участка на термограмме сводится котысканию наиболее пологого участка заданной длительности, Длительность стационарного участка, соответствующеготемпературе ликвидуса, составляет Ь 14==4,6 - 5,4 с (величина Ьм определяетсяопытным путем). Усредненное значениетемпературы на стационарном участке соответствует температуре ликвидуса.Далее определяется содержанйе углерода в металле по зависимостиСмет=А ВТп+СРмет,(15)где С мет- содержание углерода в металле,% юА, В, С - эмпирические коэффициенты.Определенное в микропроцессорномблоке 6 управления значение содержанияуглерода в металле выводится для отображения на блок 9 индикации и клавиатуры, аустройство переходит в исходное состояние.Экспериментальные исследования подтвердили, что данное устройство позволяетопределять содержание углерода в металленаиболее близко к истинному его значению.В таблице 1 приведены значения содержания углерода в металле, определенныепосредством устройства - прототипа и заявляемого устройства на характерных замерах содержания углерода в металле напромежуточной повалке конвертера при переделе фосфористого чугуна двухшлаковымпроцессом в кислородно-конвертерйом цехе Карметкомбината на конвертере М 3 приразличных содержаниях фосфора в металле.В таблице 1 приняты следующие обозначения:Тл - температура ликвидуса, С;Рм - содержание фосфора в металле,Сфм - Фактическое содержание углерода в металле, %;С"м - содержание углерода в металле,определенное посредством устройства -прототипа, %;Сзм - содержание углерода в металле,определенное посредством заявляемого устройства, %,Из таблицы видно, что значения содержания углерода в металле, определенныепосредством устройства - прототипа, значительно отличаются от истинных, Например, на плавках ЬЬ 382126, 1 Ф 382181, когдасодержание фосфора.в металле на промежуточной повалке конвертера составлялосоответственно 0,292 % и 0,344 %, наблю