Вычислительное устройство для термографического анализа кислорода в жидкой стали
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВ ИВЛЬСТВУ
<>883919 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240380 (21) 2898868/18-24 с присоединением заявки М(23) Г3риоритет
Опубликовано 2311й1 Ьизллетень Нк 43
Дата опубликования описания 23.1181 йА K Ç
G 06 F 15/46
G 01 N 25/06
Государственнмй коинтет
СССР но деааи изобретений н открытий (М ПЖ 681.326 (088.8) P2) Авторы изобретения
Л.С.Файнзильберг и Л.С.Житецкий
Ордена Ленина институт кибернетики AH--Украинской ССР (71) Заявитель
{ 54 ) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОГО
АНАЛИЗА КИСЛОРОДА В ЖИДКОЙ СТАЛИ
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в черной металлургии для физико-химического анализа металлов и сплавов, в частности для определения в цифровой форме концентрации кислорода в жидкой стали.
Известно устройство для контроля концентрации углерода в жидком металле, .содержащее кристаллиэатор с датчиком температуры, блок регистрации, преобразователь перемещение-код, расширитель сигналов, генератор тактовых импульсов, счетчик порога, реверсивный счетчик, счетчик времени, 15 функциональный преобразователь, триггер, элементы И, сигнализатор повторения анализа, блок переключателей и счетчик цикла (1).
Однако данное устройство при ана- 20 лизе кислорода требует проведе- . ния дополнительных вычислений, что снижает его производительность.
Наиболее близким к изобретению является устройство, которое содер- 25 жит кристаллизатор с датчиком температуры металла, регистрирующий прибор, выход которого Связан с преобразователем перемещение-унитарный код, подключенным через узел синхронизации 30 ко входам сложения и вычитания порогового и реверсивного счетчика, счетчик времени, вход которого через узел синхронизации связан с генератором тактовых импульсов, шины начальной установки подключены к выходам переполнения порогового счетчика, а выход переполнения — к управляющему входу регистра, соединенного информационным входом с выходами разрядов реверсивного счетчика, а выходом с функциональным преобразователем.
К выходу функционального преобразователя может быть подключен блок цифровой индикации для отображения полученного результата.
В процессе регистрации термограммы кристаллизации устройство обеспечивает автоматический поиск температурной площадки ликвидуса. При обнаружении такой площадки в регистр устройства из реверсивного счетчика заносится код, соответствующий температуре ликвидуса металла, который отображается блоком цифровой индикации (2) .
Недостаток известного устройства состоит в том, что при его использовании для термографического анализа кислорода в жидкой стали воз883919 никает необходимость в проведении до". полнительных вычислений, связанных с определением разности температур ликвидуса раскисленной и нераскисленной проб, что СНИжает Надежыость анализа за счет возможных ошибок, вносимых оператором при вычислении, и оперативность самого анализа.
Цель изобретения - повышение производительности к надежности.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок регистрации, вход которого asляется входом устройства, а выход через преобразователь перемещениекод подключен к первому H второму входам узла синхронизации, третий вход 15 которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй выходы узла синхронизации соединены с входами сложения и вычитания счетчика порога, третий выход под-2ц ключен 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 является выходом устройства, введены два триггера, элемент И, ИЛИ и узел формирования 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 первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, второй выход подключен к первому входу пятого элемента И, первый вход шестого элемента И соединен 4Q с выходом узла формирования импульса начальной установки, первый выход второго триггера соединен с вторыми входамч первого и третьего элементов Н, втОрОй выхОд сОединен с втОрыми ВХО 4 дами второго, четвертого, пятого и шестого элементов И, третьи входы первого и четвертого элементов И соединены с первым выходом узла синхронизации, второй ввход которого подключен к третьим входам второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входами первого эле-. мента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к входам второго элемента
ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к входу сложения и к входу вычитания реверсивного счетчика, выход ф{) шестого элемента И подключен к информационному входу реверсивного счетчика, выход пятого элемента И соединен с управляющим входом блока индикации. 65
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая принцип действия 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 формирования импульсов начальной установки, элементы И 12".
17, элементы ИЛИ 18 и 19, реверсивный счетчик 20, блок 21 индикации, термограммы 22 и 23.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии кнопкой начальной установки. триггер 10 устанавливается в нулевое состояние. При этом с нулевого выхода этого триггера на управляющий вход элемента И 17 а также на выходы элементов H 13 и 15 поступает разрешающий потенциал. Одновремеино с единичного выхода триггера 10 на входы элементов
9 12 и 14 поступает, запрещающий потенциал.
В кристаллизатор 1 набирают пробу нераскисленной стали. Датчик 2 температуры контролирует изменение температуры пробы во времени. Сигнал от датчика 2 поступает на вход блока 3, на диаграммной ленте которого регистрируется термограмма- кристаллизаций пробы металла (фиг.2). Как только каретка блока 3 сходит с начального положения (точка A < фиг.2) на выходе узла 11 формирования импульса,начальной установки образуется импульс. Этот импульс, поступая на нулевой вход триггера 9, устанавливает последний в нулевое состояние.
Разрешающий сигнал с нулевого выхода триггера 9 поступает на входы элементов И 12-15. Импульс с выхода узла 11 поступает также через элемент
И 11 на информационный вход реверсивного счетчика 20. При этом в последний заносится код некоторой заданной константы
В процессе регистрации термограммы кодовые импульсы с выходов преобразователя 4 через узел 5 синхронизации поступают на входы сложения и вычитания счетчика б. Тактовые импульсы генератора 8 через узел 5 синхронизации поступают на вход счетчика 7 времени. Узел 5 синхронизации предназначен для распределения во времени кодовых и тактовых импульсов, что предотвращает сбои s работе устройства.
Счетчик б построен таким образом, что на его выходах переполнения каждый оаэ образуется импульс, если на вход счетчика 6 поступит число кодо883919
65 вых импульсов, соответствующее некоторому порогу 1ЕО . При этом импульсы переполнения счетчика 6 срабатывают в нуль счетчик 7 времени.
Счетчик 7 времени может переполниться лишь тогда, когда интервал времени между двумя его очередными сбросами импульсами переполнения порогового счетчика 6 превысит некоторый порог по времени то
На участках А„В„ и В„ С„ термограм- (О мы 2 (фиг.2), на которых отсутствует температурная площадка, счетчик
7 времени переполняться не будет, так как он будет сбрасываться в нуль импульсами с выходов переполнения счетчика 6 через интервалы времени, меньшие, чем порог. В связи с этим на участках А„В „и ВлС триггери 9 и 10 останутся в нулевых состояниях и на входы элементов И 13 и
15 будут подаваться разрешающие сиг- 20 налы с нулевых выходов триггеров. В результате на участке A„B„ кодовые импульсы, соответствующие положительному приращению температуры, с выхо да преобразователя 4 поступали через узел 5 синхронизации и элемент 15 И на вход вычитания реверсивного счетчика 20. На участке В„С кодовые импульсы, соответствующие отрицательному приращению температуры, со второго выхода преобразователя 4 поступают через узел 5 синхронизации и элемент 13 И на вход сложения реверсивного счетчика 20.
На Участке С„0 „ термограммы, соот- 3 ветствующем температурной площадке ликвидуса нераскисленной стали, приращение температуры в ту и другую сторону не превышает величины Яд . При этом счетчик 6 переполняться не будет и по истечении промежутка вре- 40 мени Т от.момента последнего сброса счетчик 7 времени переполнится.
Импульс переполнения счетчика 7 времени, поступая на единичный вход триггера 9 и счетный вход триггера 10, устанавливает .триггеры в единичные состояния. Запрещающий сигнал с нулевого выхода триггера 9 блокирует элементы И 12-15, в связи с чем поступление кодовых импульсов на входы реверсивного счетчика 20 прекращается, В момент блокировки в реверсивном счетчике содержится код, соответствующий величине К„, равной
55 где Т„ — температура ликвидуса нераскислейной пробы, соответствующая точке 0„термографы 22 (фиг.2);
b - коэффициент пропорциональности, задаваемых характеристикой преобразователя 4.
На участке 0„ Е „ термограмьы, соответствующем охлаждению пробы нераскаленной сталй ниже температуры ликвидуса, состоянйе триггеров не изменяется, и в реверсивном счетчике будет сохраняться код, соответствующий величине К .
На втором этапе анализа производят замену кристаллизатора 1, в который набирают анализируемую пробу металла, предварительно раскисленную, например алюминиевой проволокой. При этом регистрируется термограмма 23 кристаллизации (фиг.2), на которой температурная площадка ликвидуса расположена нч уровне температуры Т, больше, чем Т1.
В момент схода каретки блока 3 с начального положения (точка А2 термограммы 23 фиг.2) на выходе узла 11 формируется импульс, устанавливающий триггер 9 в нулевое состояние. При этом блокировка со входов элементов И 12-15 снимается. Посколь-. ку элемент И 17 закрыт запрещающим сигналом с нулевого выхода триггера
10, то импульс с выхода узла 11 на информационный вход счетчика 20 не поступает и в точке А содержимое счетчика не изменяется.
На участках AgBg и ВСg, на которых отсутствует температурная площадка, счетчик 7 времени сбрасывается импульсами переполнения счетчика 6.
На этих участках триггер 9 остается в нулевом состоянии, а триггер 10 в единичном. Таким образом, на участке A1B кодовые импульсы, соответствукщие положительному приращению температуры, с выхода преобразователя
4 поступают через узел 5 синхронизации и элемент 12 И на вход сложения реверсивного счетчика 20, а на участке В С кодовые импульсы, соответстl 1 вующие отрицательному приращению температуры, со второго выхода преобразователя 4 поступают через узел 5 синхронизации и элемент 14 И на вход вычитания реверсивного счетчика 20.
На участке С10, соответствующем температурной площадке ликвидуса, приращЕние температуры не превышает + о си и по истечению промежутка времени о от момента последнего сброса счетчик
7 времени переполнится. При этом триггер 9 устанавливается в единичное состояние, тем самым блокируя элементы И 12-15, а триггер 10 снова устанавливается в исходное нулевое состояние.
В момент блокировки элементов
И 12-15 в реверсивном счетчике 20 содержится код, соответствующий величине К 1, равной
К =а Ь дТ. (2)
Здесь ьТ=Т -Т.„ где Т вЂ” температура ликвидуса раскисленной пробы жидкой стали, соответствующая точке 0 термограммы
23 (фиг.2). В этот же момент времени на оба вюода элемента 16 И,поступают разрешающие сигналы с выходов триггеров 9 и 10,,вследствие чего на
8 управляющий вход блока 21 индикации поступает сигнал, обеспечивающий передачу кода величины К gиз реверсив-, ного счетчика на вход блока 21. 8 результате в блоке 21 в цифровой форме отображается результат анализа непосредственно в процентах кислорода. Эта же информация может быть передана в управляющую вычислительную машину для управления процессом плав кн стали.
)О
Рассмотренное устройство позволяет полностью автоматизировать термо графический анализ кислорода в жидкой стали, ускорить процесс анализа н повысить его надежность. Поскольку результаты анализа представлены в цифровой форме непосредственно в про<центах кислорода, то на базе данного устройства может быть построена система управления процессом плавки стали, использующая информацию об скис- 2О ленности металла по ходу плавки. Все зто в конечном итоге повысит производительность сталеплавильного процесса и качество выплавляемого металла. 25
Формула изобретения
Вычислительное устройство для 3Q термографического анализа кислорода в жидкой стали, содержащее блок регистрации„ вход которого является входом устройства, а выход через преобразователь перемещение-код подключен 35 к первому и второму входам узла синхронизации, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй выходы узла синхронизации соединены соответст- @ венно с входами сложения и вычитания счетчика порога, третий выход подключен к счетному входу счетчика времени, входы установки которого соединены соответственно с выходами счетчика порога, реверсивный счетчик, вы- " ход которого подключен к входу блока индикции, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения производительности и надежности, в него введены два триггера, элемент И, ИЛИ и узел формирования 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 счет чика времени, первый выход первого. триггера соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, второй выход подключен к первому входу пятого элемента И, первый вход шестого элемента И соединен с выходом узла формирования импульса начальной установки, первый выход второго триггера соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, второй выход соединен с вторыми входами второго, четвертого, пятого и шестого элемен- . тов И, третьи входы первого и четвертого элементов И соединены с первым. выходом узла синхронизации, второй выход которого подключен к третьим входам второго и третьего элементов
И, выходы первого и второго элементов 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 ЙЛИ подключены соответственно к входу сложения и к входу вычитания реверсивного счетчика, выход шестого элемента И подключен к информационному входу реверсивного счетчика, выход пятого элемента
И соединен с управляющим входом блока индикации.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 596956, кл. G 06 F 15/46, 1974.
2, Авторское свидетельство СССР
Р 478236, кл. G 01 N 25/06, 1973. (прототип).
