SU883919A1 - Вычислительное устройство дл термографического анализа кислорода в жидкой стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в черной металлургии дл  физико-химического анализа металлов и сплавов, в частности дл  определени  в цифровой форме концентрации кислорода в жидкой стали. Известно устройство дл  контрол  концентрации углерода в жидком метал ле, .содержащее кристсшлизатор с датчиком температуры, блок регистрации, преобразователь перемещение-код, рас ширитель сигналов, генератор тактовых импульсов, счетчик порога, реверсивный счетчик, счетчик времени, функциональный преобразователь, триг гер, злёменты И, сигнализатор повторени  анализа, блок переключателей и счетчик цикла 1. Однако данное устройство при ана лизе кислорода требует проведе- ни  дополнительных вычислений, что снижает его производительность. Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство, которое содержит кристаллизатор с датчиком температуры металла, регистрирующий прибо выход которого св зан с преобразователем перемещение-унитарный код, под ключенньзм через узел синхронизации ко входам сложени  и вычитани  порогового и реверсивного счетчика, счетчик времени, вход которого через узел синхронизации св зан с генератором тактовых импульсов, шины начальной установки подключены к выходам переполнени  порогового счетчика, а выход переполнени  - к управл ющему входу регистра, соединенного информационным входом с выходами разр дов реверсивного счетчика, а выходом с функциональным преобразователем. К выходу функционального преобразовател  может быть подключен блок цифровой индикации дл  отображени  полученного результата. В процессе регистрации термограммы кристаллизации устройство обеспечивает автоматический поиск температурной площадки ликвидуса. При обнаружении такой площадки в регистр устройства из реверсивного счетчика заноситс  код, соответствующий температуре ликвидуса металла, который . отображаетс  блоком цифровой индикации 2 . Недостаток известного устройства состоит в том, что при его использовании дл  термографического анализа кислорода в жидкой стали возникает необходимость в проведении дополнительных вычислений, св занных с определением разности температур ликвидуса раскисленной и нераскисленной проб, что снижает нгщежность анализа за счет возможных ошибок, вносимых оператором при вычислении, и оперативность самого анализа.

Цель изобретени  - повышение производительности к надежности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее блок регистрации, вход которого  вл етс  входом устройства, а выход через преобразователь перемещениекод подключен к первому и второму входам узла синхронизации, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй выходы узла синхронизации соединены с входами сложени  и вычитани  счетчика порога, третий выход подключен к счетному входу счетчика времени , .входы установки которого -соединены соответственно с выходами счетчика порога, реверсивный счетчик, выход которого подключен к входу блока индикации, выход которого  вл етс  выходом устройства, введены два триггера , элемент И, ИЛИ и узел формировани  импульса начальной установки, вход которого соединен с вторым выходом блока регистрации/ а выход подключен к первому входу первого триггера , второй вход первого триггера и счетный вход второго триггера соединены с выходом счетчика времени, первый выход первого триггера соединен с первылда входами первого, второго , третьего и четвертого элементов И, второй выход подключен к первому входу п того элемента И, первый вход шестого элемента И соединен с выходом узла формировани  импульса начальной установки, первый выход второго триггера соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, второй выход соединен с вторыми входами второго, четвертого, п того и шестого элементов И, третьи входы первого и четвертого элементов И соединены с первым выходом узла синхронизации , второй ваход которого подключен к третьим входам второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элемент9В И соединены соответственно с входами первого элемента-ИЛИ , выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к входу сложени  и к входу вычитани  реверсивного счетчика, выход шестого элемента И подключен к информационному входу реверсивного счетчика, выход п того элемента И соединен с управл ющим входом блока индикации

На фиг.1 представлена структурна  электрическа  схема устройства, на фиг.2 - временна  диаграмма, по сн юща  принцип действи  устройства.

Устройство содержит кристаллизатор 1, внутри которого расположен датчик 2 температуры металла, механический блок 3 регистрации, преобразователь 4 перемещение-код, узел 5 синхронизации, счетчик б порога , счетчик 7 времени, генератор 8 тактовых импульсов, триггеры 9 и 10, узел 11 формировани  импульсов начальной установки, элементы И 1217 , элементы ИЛИ 18 и 19, реверсивный счетчик 20, блок 21 индикации, термогрс1ммы 22 и 23.

Устройство работает следующим обргзом .

В исходном состо нии кнопкой начальной установки триггер 10 устанавливаетс  в нулевое состо ние. При этом с нулевого выхода этого тригге .ра на управл квдий вход элемента И 17 а также на выходы элементов И 13 и 15 поступает разрешающий потенциал . Одновременно с единичного выхода триггера 10 на входы элементов № 12 и 14 поступает, запрещакиций потенциал .

В кристаллизатор 1 набирают пробу нераскисленной стали. Датчик 2 температуры контролирует изменение температурил пробы во времени. Сигнал от датчика 2 поступает на вход блока 3, на диаграммной ленте которого регистрируетс  термограмма кристаллизации пробы М(еталла {фиг.2. Как только каретка блока 3 сходит с начального положени  (точка А фиг.2 на выходе узла 11 формировани  импулса начальной установки образуетс  импульс. Этот имйульс, поступа  на нулевой вход триггера 9, устанавливает последний в нулевое состо ние. Разрешающий сигнал с нулевого выхода триггера 9 поступает на входы элементов И 12-15. Импульс с выхода узла 11 поступает также через элемен И 17 на информационный вход реверсивного счетчика 20. При этом в последний заноситс  код некоторой заданной константы а

В процессе регистрации термограммы кодовые импульсы с выходов преобразовател  4 через узел 5 синхронизации поступают на входы сложени  и вычитани  счетчика 6. Тактовые импульсы генератора 8 через узел 5 синхронизации поступают на вход счетчика 7 времени. Узел 5 синхронизации предназначен дл  распределени  во времени кодовых и тактовых импульсов , что предотвращает сбои в работе устройства.

Счетчик б построен таким образом, что на его выходах переполнени  каждый раз образуетс  импульс, если на вход счетчика б поступит число кодовых импульсов, соответствующее некоторому порогу t Q . При этом импульсы переполнени  счетчика 6 срабатывают в нуль счетчик 7 времени.

Счетчик 7 времени может переполнитьс  лишь тогда, когда интервал времени между двум  его очередными сбросами импульсами переполнени  порогового счетчика б превысит некоторый порог по времени fg

На участках и В С термограм мы 2 (фиг.2), на которых отсутствует температурна  площадка, счетчик 7 времени переполн тьс  не будет, так как он будет сбрасыватьс  в нуль импульсами с выходов переполнени  счетчика б через интервалы времени меньшие, чем порог. В св зи с этим на участках A-jB , и триггеры 9 и 10 останутс  в нулевых состо ни х и на входы элементов И 13 и 15 будут подаватьс  разрешающие сигналы с нулевых выходов триггеров. В результате на участке кодовые импульсы, соответствующие положительному приращению температуры, с выхода преобразовател  4 поступали через узел 5 синхронизации и элемент 15 И на вход вычитани  реверсивного счетчика 20. На участке кодовые импульсы, соответствующие отрицательному приращению температуры, со второго выхода преобразовател  4 поступают через узел 5 синхронизации и элемент 13 И на вход сложени  реверсивного счетчика 20.

На участке термограммы, соответствующем температурной площадке ликвидуса нераскисленной стгши, приращение температуры в ту и другую строну не превышает величины Ifio . При этом счетчик б переполн тьс  не будет и по истечении промежутка времени fg от момента последнего сброса счетчик 7 времени переполнитс . Импульс переполнени  счетчика 7 времени , поступа  на единичный вход три гера 9 и счетный вход триггера 10, устанавливает триггецмл в единичные состо ни . Запрещающий сигнал с нулевого выхода триггера 9 блокирует элементы И 12-15, в св зи с чем поступление кодовых импульсов на входы реверсивного счетчика 20 прекращаетс . В момент блокировки в реверсивном счетчике содержитс  код, соответствующий величине , равной К,а-ЬТ,П)

где Т - температура ликвидуса нерас кисленной пробы, соответствующа  точке и термограммы 22 (фиг. 2),

Ь - коэффициент пропорциональности , задавае алх характеристикой преобразовател  4.

На участке 0 Е термограммы, соответствующем , охлаждению пробы нераскаленной стали ниже температуры ликвидуса , состо ние триггеров не измен етс , и в реверсивном счетчике

,будет сохран тьс  код, соответствующий величине К.

На втором этапе анализа производ т замену кристаллизатора 1, в который набирают анализируемую пробу металла, предварительно раскисленную ,, например , алюминиевой проволокой . При этом регистрируетс  термограмма 23 кристаллизации (фиг.2, на которой температурна  площадка ликвидуса расположена на уровне температуры Т2, больше, чем Т .

В момент схода каретки блока 3 с начального положени  точка А2 термограммы 23 фиг.2 на выходе узла 11 формируетс  импульс, устанавливающий триггер 9 в нулевое состо ние . При этом блокировка со вход;ов элементов И 12-15 снимаетс . Поскольку элемент и 17 закрыт запрещакицим сигналом с нулевого выхода триггера 10, то импульс с выхода узла 11 на информационный вход счетчика 20 не поступает и в точке Ai содержимое счетчика не измен етс .

На участках и , на которых отсутствует температурна  площадка , счетчик 7 временисбрасываетс  импульсами переполнени  счетчика б. На этих участках триггер 9 остаетс  в нулевом состо нии, а триггер 10 в единичном. Таким образом, на участке ( кодовые импульсы, соответствуюоше положительному приращению температуры , с выхода преобразовател  4 поступают через узел 5 синхронизации и элемент 12 И на вход сложени  реверсивного счетчика 20, а на участке 0 кодовые импульсы, соответствующие отрицательному приращению температуры , со второго выхода преобразовател  4 поступают через узел 5 сихронизации и элемент 14 И на вход вычитани  реверсивного счётчика 20. На участке ( , соответствукмцем температурной площадке ликвидуса, прреицение температуры не превышает и по истечению промежутка времениi g от момента последнего сброса счетчик 7 времени переполнитс . При этом тригер 9 устанавливаетс  в единичное состо ние, тем самым блокиру  элементы И 12-15, а триггер 10 снова устанавливаетс  в исходное нулевое состо ние .

В г.трмент блокировки элементов И 12-15 в реверсивном счетчике 20 содержитс  код, соответствующий величине K/I, равной

К(а-(.ЬдТ,(2)

Здесь

где T/j - температура ликвидуса раскисленной пробы жидкой стали, соответствуквда  точке D Q термограммы 23 (фиг.2). В этот же момент времени на оба вхюда элемента 16 И.поступают разрешающие сигналы с выходов триггеров 9 и 10,,вследствие чего на

управл ющий вход блока 21 индикации поступает сигнал, обеспечиваюший передачу кода величины реверсив ного счетчика на вход блока 21. В результате в блоке 21 в цифровой форме отображаетс  результат анализа непосредственно в процентах кислорода „ Эта же информаци  может быть передана в управл ющую вычислительную машину дл  управлени  процессом плавки стали.

Рассмотренное устройство позвол ет полностью автоматизировать термографический анализ кислорода в жидкой стали, ускорить процесс анализа и повысить его надежность. Поскольку результаты анализа представлены в цифровой форме непосредственно в про .центах кислорода, то на базе данного устройства может быть построена система управлени  процессом плавки стали , использующа  информацию об окисленнос;ти металла по ходу плавки. Все это в конечном итоге повысит производительность сталеплавильного процесса и качество выплавл емого металла

Claims (1)

1.Авторское свидетельство СССР № 596956, кл. G Об F 15/46, 1974.

2,Авторское свидетельство СССР № 478236, кл. G 01 N 25/06, 1973. (прототип).