Пособ определения внутреннегосостояния самомпекающегося электродаи устройство для его осуществления

Сеюз СоветскихСоциалистическихРвслублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12.1277 (21) 2556005/27-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки йо -Н 05 В 7/09Р 27 0 21/04 Госуаарственный комитет СССР но дедам нзобретений н открытнй(088. 8.) Дата опубликования описания 3003.81 ф(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО СОСТОЯН САМОСПЕКАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯходом эл ователя, тель соед селектора одом чере е детекто щего блок первому ванных м соединен выход ктроакуС"выход коинен со,подклюз комму"ры ко носится к электр ный генератор сотического преобраторого через усилвходом временногоченного первым вытатор и амплитуднывходу счетно-решаювторым выходом - кгенератора калибророй вход которогощим генератором, ачиком импульсов 3Цель изобретениности определенияяния электрода,входуеток, вто-. с задаюсо счетя - повыш внутренне ие точ,состоиная цель достигаетсякачестве возбуждающихспользуют ультразвуковыедополнительно измеряютостранения колебанийи сечении электрода,его с заданным, определяюстепень спекания по форПоставл тем, что в колебаний 0 колебания,время расп в поперечн сравнивают фактическую мулеКс Изобретение от отермии.Известен способ определения внутреннего состояния самоспекающегося электрода, при котором измеряют температуру и вязкость расплавленной .электродной массы, положение и механическую прочность эоны обжига испекаемого участка 11 .Недостатками этого способа являются сложность и недостаточная надежность,Известен также способ определения внутреннего состояния. самоспекающегося 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 колебания в поперечном влечений электрода, определяют коэффициент затухания колебаний в электродной массе и сравнивают его с заданным 21 .Недостатком этого способа является низкая точность.Известно также устройство для определения внутреннего состояния электрода, содержащее задающий генератор, связанный через высокочастотгде К - отношение измеряемого вресм ни распространения коле О баний к заданному;К- отношение измеренного коэфФициента затухания к заданному,сравнивают ее с заданной и по величине отклонения устанавливают положение зоны спекания,В устройстве для осуществленияспособа к выходу счетно-решающегоблока через интегратор подключенпервый вход блока сравнения, второйвход которого соединен с блокомзадаиия коэффициента затухания, авыход - с первым входом блока определения степени спекания электрода,второй вход которого соединен свыходом второго блока сравнения, соединенного одним входом через второйинтегратор с выходом счетчика импульсов, вторым входом - с блокомзадания времени распространения колебаний,На чертеже изображена блок-схемаустройства 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 начетыре агрегатные зоны: спекшаясячасть, эона спекания, зона жидкойэлектродной массы, зона кусковойэлектродной массы.Устройство содержит задающийгенератор 3 импульсов, генератор 4высокочастотных импульсов, электроакустический преобразователь, включающий излучающий 5 и приемный 6пьезоэлементы, расположенные внутриконтактных щек на оптимальном дляданной электропечной установкиуровне эоны спекания, узкополосныйФильтр 7, приемно-усилительноеустройство 8,. временной селектор 9,соединенный с выходом устройства 8и входом коммутатора 10, управляющего амплитудными детекторами 11,счетно-решающий блок 12 для определения коэффициента затухания, интеграторы 13 и 14, включенные навходе блоков 15 и 16 сравнения, генератор 17 меток, счетчик 18 импульсов, блок 19 определения степениспекания, блок 20 определения положения зоны спекания,. блок 21 выходных усилителей и контрольное устройство, в качестве которого используется осциллограф 22, соединенныйс задающим генератором 3 импульсови временным селектором 9,Устройство работает следующимобразом.Задающий генератор 3 вырабатываетпоследовательность 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 возбужденияупругих колебаний в электродеупругие колебания в электроде отпредыдущего импульса затухли,Определяется это по формулеТ = И - ыС +д 12 Р(1)тв Ч Игде - частота повторения возбуж 0 ф 1 п дающих импульсов, Гц;и - количество отраженных колебаний, пришедших на входприемника (по условию2-3);Ч - скорость Упругих колебанийв электроде, м/с;.о - диаметр электрода, м;промежуток времени, гарантирующий несовпадение20во времени последнегоотраженного колебания споследующей серией колебаний;26 оСг 5 и ЧПодставляя в эту формулу значения,импульсы высокочастотных колебаний, 35 которые поступают на излучающийпьеэопреобразователь 5. Вследствиепьезоэффекта электрические колебания преобразуются в ультразвуковыеи через тонкий изоляционный слой и 40 кожух вводятся в электрод. В электроде возникает упругая волна, принимаемая приемным пьезопреобразователем 6 и преобразуемая в электрическийсигнал, который Фильтруется узкочолосным фильтром 7 и усиливаетсяприемно-усилительным устройством 8.Далее электрический сигнал поступаетна временной селектор 9, где выделяется заданный импульс из последовательности импульсов, поступающих 50 с выхода приемника, Выделенный сигнал поступает через коммутатор 10на амплитудные детекторы 11. Путь,пройденный упругими колебаниями,которым амплитуды этих импульсов 55 пропорциональны, отличается надва диаметра электрода. Оба эти сигнала поступают в счетно-решающийблок 12, где определяется фактическая величина коэффициента поглоще- бО ния с по фрулАА4 О(Е,-Е) Е(Ед А =Е( Д-ЕАгде А амплитуда первого зондирующего импульса, В;А 2 - амплитуда отраженногозондирующего импульса,В;В =Зд - путь, пройденный отраженным упругим колеба.нием, см;0 =д - путь, пройденный первымупругим колебанием, см;Й - диаметр электрода, см;К 4 - коэффициент, учитывающийпогрешность измерениякоэфФициента поглощенияиз-за наличия промежуточных слоев, принимаетсяравным 0,92,Так как величины М , 6, К являют- (5 ся постоянными для данной печи, то фактически значение дА однозначно определяет коэффициент поглощения сС .Практически в счетно-решающем блоке 12 реализуется уравнение20 а(.= КЬА, где Ксопэ 1 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 =обф/ад 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 й 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 температурыспекания, т.е. получаем Кс )4 ф /)эьа Количество меток пропорционально времени распространения упругих колебаний, так как время между двумя метками - величина постоянная, т.е. . = КИ,Блоки 15 и 16 сравнения выполнены по схеме делителя. Блок 19 степени спекния выполнен по схеме умножителя, в нем происходит перемножение двух сигналов Кс и К , являющихся выходными для двух измерительных каналоь: времени прохождения упругих колебаний через поперечные сечения электрода и коэффициента затухания их.Практически степень спекания определяется уравнениемКсп Кс К,1 (4)где Ксп степень спекания воптимальном сеченииэлектродамиК : -- отношение измеренногоС Имизначения времени прохождения упругих колебаний через электродк заданному значению 1К = - ф- - отношение измеренногозначения коэффициентас( (36 дзатухания к заданному.Степень спекания в оптимальномсечении электрода всегда меньше единицы, так как за меру сравненияпринят скоксованный электрод,Для определения положения эоныспекания сигнал, пропорциональныйстепени спекания, поступает в блок25 20, где сравнивается с сигналом,пропорциональным заданному значениюстепени спекания,Положение оптимального (заданного)уровня зоны.спекания зависит от типаЗО .печи (для фосфорной печи - 1/3 высоты от нижнего среза контактныхщек, а феррофосфорных - 1/2 высоты контактной щеки, Поэтому иоптимальное значение степени спекания электрода зависнт от.типа печии режима ее работы,Практически для всех печей необходимо, чтобы это значение было впределах 0,5-0,7 Кс скоксованногоэлектрода,40 Блок 20 состоит из двух узлов:узла сравнения и узла равномерногоквантования по амплитуде. В узлесравнения определяется величинаотклонения фактической степени спе 45 кания, т.е. рализуетс урвнниедКсп = 06 Кск Кампф (5)где дКсд отклонение сравниваемогопараметра;К - степень спекания скоксоск5 Ованного электродаК- степень спекания в оптимальном сечении,Сигнал, пропорциональный величинеотклонения, поступает в квантователь,где квантуется по амплитуде на несколько уровней и далее поступаетна фазочувствительный усилитель блока 21, который выдает соответствующиесигналы.Р - Р в систему автомати 3 Ического управления электропечной60 установки, Значение этих сигналовможет быть различным, например, прималом сигнале отклонения - сигналнорма, а при большом - запрет наперепуск или изменение электрическо 65 го режима и т.д.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 ,ляется 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 И 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 оптимаЛьном уровне позволяет предотвратить обрывы электрода по неспеченной части, а следовательно, увеличить производительность печи и выход готового продукта.Формула изобретения1, Способ определения внутреннегосостояния 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 электродноймассе и сравнивают его с заданным,отличающийся тем, что,с целью повышения точности определения внутреннего состояния электрода, в качестве возбуждающих колебаний используют ультразвуковыеколебания, дополнительно измеряютвремя распространения колебаний впоперечном сечении электрода, сравнивают его с заданным, определяютфактическую степень.спекания электродной массы по формуле К = Кс Кгде К - отношение измеренного времени распространения коле баний к заданному;К - отношение измеренного коэффициента затухания к.заданному, сравнивают ее с заданной и по величине отклонения устанавливают положе 2 О ние зоны спекания,2. Устройство для осуществленияспособа по и. 1, содержащее задающий генератор, связанный через высокочастотный генератор со входомд 5 электроакустического преобразователя,выход которого через усилитель соединен со входом временного селектора,подключенного первым выходом черезкоммутатор и амплитудные детекторыко входу счетно-решающего блока,а вторым выходом - к первому, входугенератора калиброванных меток, второй вход которого соединен с задающим генератором, а выход - со счетчиком импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что к выходу счетнорешающего блока через интеграторподключен первый выход блока сравнения, второй вход которого соединенс блоком задания коэффициента Эату 40 хания, а выход - с первым входомблока определения степени спеканияэлектрода, второй вход которого сое-динен с выходом второго блока сравнения, соединенного одним входомчерез второй интегратор с выходомсчетчика импульсов, вторым входом -с блоком задания времени распространения колебаний, а к выходу указанного блока определения степени спекао ния подключен блок определения положения зоны спекания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Японии 9 48-8659,55 кл. Н 05 В 3/02, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2495163/07,кл.Н 05 В 7/09, 1976.3. Патент ФРГ 9 1947646,/5 ал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная Тираж 889 ВНИИОИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушс