Устройство для определения углерода в жидком металле

(51) М, Кл. б 01 п 25/ с присоединением заявки(32) ПриоритетОпубликовано 25.04,74, Б юлл степ ь15 Дата опубликова:ия описаня 01.10.74 Гасударственный иамитеСавета Министрав СССРаа делам изааретенийи аткрытий К 539,219.1(72) Авторыизобрете О, Д. Зорин и Л. С. Файнзильберг на Ленина институт кибернетики АИ Украинской С(54) УСТРО Й СТВО ДЛЯ ОП РЕДЕЛ ЕН ИЯ УГЛЕРОДА В ЖИДКОМ МЕТАЛЛЕИзобретение относится к области физикохимического анализа металлов и сплавов иможет быть использовано в черной металлургии, в частности в системах автоматизациисталеплавильных агрегатов.5Известно устройство для определения углерода в жидком металле методом ликвидус,содержащее датчик, модулятор, запоминающее устройство, вычитающий сумматор, нульорган, ключ, функциональный преобразователь, выходной блок, два реле времени и устройство пуска охладителя.Однако в процессе эксплуатации за счетстарения термопары датчика и нарушения ееградуировочной характеристики возрастает 15погрешность определения углерода, что снижает срок нормальной работы устройства.Кроме того, известному устройству присущапостоянная погрешность, так как температурасная термопары датчика ниже, чем температура его чехла,Цель изобретения - повысить точность анализа,Для этого предлагаемое устройство снабжено калибрующим устройством, состоящим из 2датчика-калибратора, формирователя импульсов, двух ключей, калибратора, устройства сравнения, дискретного накопителя, суммирующего устройства и корректора, причемвыход датчика через ключ соединен со вхо дом суммирующего устронства, выход которого соединен со входом функционального преобразователя, а выход датчика-калибратора подключен ко входу формирователя импульсов, выходы которого соединены с управляюгцими ьходами ключей калибрующего устройства, вход первого ключа соединен с выходом калибратора, а вход второго - с выходом датчика, выходы ключей калибрующего устройства подсоединены ко входам устройства сравнения, выход которого соединен со входом дискретного накопителя, выход которого соединен со входом суммирующего устройства, другой вход которого подключен к выходх корректора.За счет такого включения обеспечена автоматическая коррекция системы, учитывающая нзмепсн градуировочной характеристики тсрмопары датчика и отклонение его показании от дсйствитсльн температуры ликвидуса крстал.изуОщеся корки ета;л. Изобретение позволяет увеличить срок надежной работы системы в 2 - 3 раза и уменьшить погрешность определения углерода в 1,5 - 2 раза по сравтСиню с известным уст)ойством.Блок-схемы устропства представлена на чертеке.Устройство состоит из датчика 1, модулятора 2, запоминающего устройства 3, вычитаю- щего сумматора 4, нуль-органа 5, ключа 6,функционального преобразователя 7, выходного блока 8, двух реле времени 9 и 10, устройства 11 пуска охладитсля, суммирующего устройства 12, корректора 13, калибратора 14, датчика-калибратора 15, формировгтсля импульсов 16, ключей 17 и 18 калибрующсго устройства, устройства сравнения 19, дискретного накопителя 20.Работу устройства, заключающуося в определении температуры ликвидуса железо-углеродистого расплава с последующим пересчетом ее в содержание углерода, и коррекции датчика, осуществляют следующим образом.Устройство 11 пуска охладителя включает подачу охлаждающего газа внутрь защитного чехла датчика 1. 1-1 ачинается процесс охлаждения, в период которого на чехле датчика 1 образуется корка металла расплава, В момент кристаллизации корки происходит кратковременная остановка температурной кривой, по которой и определяеся момент начала кристаллизации. Для этого сигнал с датчика 1 (термопары) поступает через модугятор 2 в запоминающее устройство 3, где записываются дискретные значения температурной кривой. Вычитающий сумматор 4 производит операцию вычитания последующего дискретного значения величины от предыдущего, В момент их равенства срабатывает нуль-орган 5, который выдает сигналы на управлявший вход ключа б и на реле времени 9 и 10, которые переходят в исходное положение. При этом реле времени 9 отключает устройство 11 пуска охладителя, а реле времени 10 запирает модулятор 2.При подаче сигнала от нуль-органа 5 на управляющий вход клоча 6 оп открывается, и сигнал с датчика 1, проходя через открытьш ключ б, поступает через суммирующее устройство 12, функциональньш преобразователь 7 в выходной блок 8. Этот сигнал, пропорциональный содержанию углерода в жидком металле, фиксируется в выходном блоке 8 до следующего цикла измерения,Работа калибрующего устройства состоит в следующем. Датчик-калибратор 15 срабаывает при строго фиксированной температуре внутри защитного чехла датчика 1. Принцип действия его основан на фиссировапии температуры кристаллизации (плавления) чистого железа, которая является постоянной и высокостабильной.При подаче в пространство защитного чехла датчика 1 охлаждающего газа температура в чехле начинает уменьшаться. При достижении температуры кристаллизации чистого железа срабатывает датчик-калибратор 15, Формирователь импульсов 16 выдает в этот момент сигналы на ключи 17 и 18, которые открываются и подсоедипгпот к устройству сравнения 19 выходы дгггчиса 1 и 1 сал 11 брЯгора 14. В калибраторе 14 заггожспс 1 напряжение, равное э, д. с. эталонной термоары при температуре кристаллизации чистого;келсза. Если сигнал с датчика 1 отличается ос папряжения, заложенного в калибраторе 14 (значит, нарушена градуировочная характеристика термопары датчика 1), то в устройстве сравнения 19 формируется сигнал ошибки, который поступает в дискретный накопитель 20, где сигнал ошибки запоминается и выдается в суммирующее устройство 12 до момента следующей калибровки.Температура спая термопары датчика 1 от личается от температуры кристаллизующейсякорки металла на постоянную или медленно меняющуюся величину Л 1, Это обусловлено наличием градиента температур по объему защитного чехла датчика 1. Для устранения 15 этой погрешности в схему включен корректор,выдающий на суммирующее устройство 12 сигнал У пропорциональный разности температур Л 1. Эта величина подбирается при наладке системы, основываясь на сопоставле нии показания датчика устройства с данными химического анализа на углерод данного расплава. Она остается постоянной на весь период эксплуатации датчика. Таким образом, в устройстве сравнения 12 формируется сиг нал, пропорциональный истинной температуре ликвидуса расплава и равныйКч = сд + о + 7 к,где с - напряжение, пропорциональное ис тинной температуре ликвидуса расплава;У. - напряжение, равное э, д. с. термопары датчика 1, в момент кристаллизации корки металла на чехле;35 1,1, - напряжение, пропорциональное погрешности из-за нарушения градуировочной характеристики термопары датчика 1, поступающее из дискретного накопителя 20;1.1 - НанряжЕНИЕ, ПрОПОрцИОНаЛЬНОЕ ПОгрешности термопары датчика, обусловленной наличием градиента температуры по пространству защитного чехла, которое выдается 45 корректором 13.Величина с.1,переводится в содержание углерода с помощью функционального преобразователя 7, Для большинства случаев указанная зависимость содержания углерода от 50 температуры ликвидуса может быть аппроксимирована двумя-тремя участками прямых. Предмет изобретения55 Устройство для определения углерода вжидком металле методом ликвидус, содержащее датчик, модулятор, запоминающее устройство, вычитающий сумматор, нуль-орган, ключ, функциональный преобразователь, вы ходной блок, два реле времени и устройствопуска охладителя, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа, опо снабжено калибрующим устройством, состоящим из датчика-калибратора, формиро ыатсля импульсов, двух ключей, калибратора,Тираж 651Совета Мпнпстоткрытийаб., и. 4,5 дписпо Изд.759осударственного по делам изо Москва, 7 К,аказ 2874/2ЦНИИПИ омитетаетепий иаушская ппография, пр. Сапунова устройства сравнения, дискретного накопителя, суммирующего устройства и корректора, причем выход датчика через ключ соединен со входом суммирующего устройства, выход которого соединен со входом функционального преобразователя, а выход датчика-калибратора соединен со входом формирователя импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами клочей калибруощего устройства, вход первого ключа соеди. нен с выходом калибратора, а вход второго - с выходом датчика, выходы ключей калибрующего устройства соединены со входами устройства сравнения, выход которого соединен со входом дискретного накопителя, выход которого соединен со входом суммирующего устройства, другой вход которого соединен с выходом корректора,