Устройство для измерения толщины корочки непрерывноотливаемой заготовки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.04. 81 (21) 3275878/22-02 (51) М. Кд.з с присоединением заявки ¹â€”

В 22 D 11/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2309.82. Бюллетень 8935 (53) УДК 621.746. .27(088.8) Дата опубликования описания 230982 (72) Авторы изобретения соченко- и -K Â. êàë баиов

Г.Н.Дерябина Н

О.В.

Р;;,,,,",;,,!3 ждановский ордена Октябрьской, Революци .и ордена

Трудового Красного намеФй Металлургич ский завод

1I (71) Заявитель

Азовсталь" им.Серго 0 ГйкбНИМйдзФ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ КОРОЧКИ

НЕПРЕРЫВНООТЛИВАЕМОЙ ЗАГОТОВКИ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению параметров ненрерывноотливаемых заготовок, и может быть использовано в металлургическом производстве на машинах непрерывного литья.

Известно устройство, принцип действия которого основан на ультразвуковой непроницаемости и ультразвуковом эхо-методе (1). . Однако его применение затруднего иэ-за сложности создания надежного и акустического контакта между датчиками ультразвукового генератора и движущейся непрерывноотливаемой заготовкой, имеющей высокую температуру и грубую неровную поверхность.

Известно также устройство изме,рения толщины корочки непрерывного слитка радиоиэотопным методом, которое содержит источник радиокативноко излучения, приемник излучения и блоки обработки получаемой информации. Поток гамма-излучения, прошедший слиток, преобразуется в детекторе в пуасоновскую последовательность электрических импульсов. Частота. поступления гамма-квантов меняется с изменением соотношения жидкой и твердой фаз эатвердевающего слитка (2 ).

Однако .в известном радиационном устройстве измерения толщины корочки не предусматривается измерение толщины корочки по всей ширине противоположных граней, расположенных нормально потоку частиц излучения.

В результате этого, информация о толщине корочки эатвердевающей заготовки не всегда является достоверной в силу неравномерности своего формирования,что приводит, в свою очередь, к нестабильности в управле.15 нии процессом непрерывного литья и возможным прорывам корочки, сопровождающихся аварийными ситуациями на машинах непрерывного литья заготовок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство контроля трубчатых иэделий с помощью прямого и отраженного излучения, содержащее источник радиоактивного излучения, устройство вращения (сканирования) трубы относитель- но системы источник-детектор и позволяющее контролировать толщину стенок труб. Применение блоков известного устройства для контроля толщины корочки непрерывноотливаемой эаготов959908. ки ° при условии изготовления возвратно-постугэтельной системы сканирования позволит осуществить контроль и измерение толщины корочки по всей ширине двух противоположных граней непрерывноотливаемой заготовки,расположенных нормально к потоку отражения (3).

Такая схема контроля толщины корочки не позволяет осуществить контроль и измерение толщины корочек ос-10 тавшихся двух других противоположных граней отливаемой заготовки, расположенных параллельно потоку частиц,( излучения, т.е. не позволяет осуществить контроль по периметру поперечного сечения заготовки, что приводит к прорывам корочки и нестабильности в управлении процессом непрерывного литья.

Целью изобретения является обеспечение измерения толщины корочки непрерывноотливаемых заготовок прямоугольного. сечения по его периметру.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины корочки непрерйвноотливаемой заготов= ки, содержащее источник излучения, детекторы прямого и отраженного излучения, два усилителя, два формиро-. вателя-дискриминатора, два реверсивных счетчика, кварцевый генератор, таймер, два двоичных счетчика, два блока нормировки, схему сравнения, три блока. индикации, а также возвратно-поступательную систему сканирования, состоящую из последова- 35 тельно соединенных привода сканирующего механизма, датчика положения, третьего реверсивного счетчика, блока управления приводом и блока начальных значений координат заготов- 40 ки, причем детектор, усилитель, формирователь-дискриминатор, реверсивный счетчик и. блок нормировки соединены последовательно, выход кварцевого генератора через таймер и дво- 45 ичные счетчики соединен-. с реверсивными счетчиками, выходы блоков нормировки соединены со схемой сравнения, выход которой связан с индикатором другой индикатор соед"нен с 50 выходом первого блока нормировки, а второй выход блока управления приводом связан с приводом сканирующего механизма, дополнительно содержит блок усреднения, дискриминатор нижнего уровня числа импульсов, блок координат и блок вычитания, причем блок усреднения соединен с выходами таймера и второго и третьего ревер-. сивных счетчиков, выход блока усреднения соединен с входом дискриминатора. нижнего уровня, другой вход которого связан с выходом второго реверсивного счетчика, выход дискриминатора нижнего уровня соединен с входом блока координат, другой вход 65 которого связан с выходом третьего реверсивного счетчика, выход блока координат соединен с входом блока вычитания, другой вход которого связан с выходом блока начальных значений координат заготовки, а третий индикатор соединен с выходом блока вычитания.

На чертеже представлена функциональная сжема устройства для измерения -толщины корочки непрерывноотливаемой заготовки, Устройство для измерения толщины корочки граней AB СД, BC и АД (по периметру) непрерывноотливаемой заготовки прямоугольного сечения (или квадратного сечения) содержит источник ионизирующего излучения 1, детектор 2 отраженного излучения, несущего информацию о6 изменении толщины корочки грани АБ((„, детектор 3 излучения, прошедшего через контролируемый объект, несущего информацию о сумме толщин корочек противоположных граней AB и СД отливаемой заготовки (= „ + ф ), возвратно-поступательную систему сканирования блоков 4 .и 5. Блок 4 представляет собой водоохлаждаемый кожух с коллиметром излучения, в который вставля-. ется электронный блок детектора 2, этот кожух крепится кронштейном к источнику ионизирующего излучения, находящегося в контейнере. Сборка детектора в кожухе и источника излучения в контейнере для удобства обозначена блоком 4. Блок 5 представляет собой водоохлаждаемый кожух с коллиматором излучения, в который вставляется электронный блок детектора 3 прямого излучения, Блоки 4 и. 5 жестко соединены друг с другом. Возвратно-поступательная система сканирования содержит фотоэлектрический датчик 6 положения жестко скрепленной системы из блоков 4 и 5, привод

7 сканирующего механизма, который перемещает жестко скрепленные источник с детекторами, реверсивный счетчик 8, блок 9 управления приводом и блок 10 начальных значений.координат заготовки. Соответственно для электрических импульсов, поступающих с выходов детекторов 2 и 3, подсоединены усилители 11 и 12, формирователи-дискриминаторы 13 и 14, реверсивные счетчики 15 и 16, кварцевый генератор 17, таймер 18, двоичные счетчики 19 и 20, блоки 21 и 22 нор-. мировки, схема 23 сравнения, индикаторы 24 и 25, блок 26 усреднения, дискриминатор 27 нижнего уровня числа импульсов, блок 28 координат, блок

29 вычитания, блок 30 индикации.

Детекторы 2 и 3 представляют собой сцинтилляционные счетчики. Для регистрации нерассеянного излучения используется счетчик на базе сцин959908

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины корочки непрерывноотливаемой заготовки, содержащее источник излучения, 40 детекторы прямого и отраженного излучения,.два усилителя, два формирователя-дискриминатора, два реверсивных счетчика, кварцевый генератор, таймер, два двоичных счетчи45 ка, два блока нормировки, схему сравнения, три блока индикации, а также возвратно-поступательную систему сканирования, состоящую иэ последовательно соединенных привода сканируют щего механизма, датчика положения, третьего реверсивного счетчика, бло-.. ка управления приводом и блока начальных значений координат.заготовки, причем детектор, усилитель,фор55 мирователь-дискриминатор, реверсивный счетчик и блок нормировки соединены последовательно, выход кварцевого генератора, через таймер и двоичные счетчики соединен с реверсивными счетчиками, выходы блоков нормировки о соединены со схемой сравнения, выход которой связан с индикатором, другой индикатор соединен с выходом первого блока нормировки, а второй выход блока управления приводом .связан с при65 водом сканирующего механизма, о ттилляционного. кристалла C>3 (Te)

40 50 и ФЗУ-118, а для регистрацйи альбедо-излучения — на базе кристалла Cs3 (Te) 80 80 и ФЭУ-52. Электронные блоки детекторов помещены в кожухи. Исполнение кожуха делается

2-х стенным (водоохлаждаемым) с целью защиты детекторов излучения от теплового воздействия горячего слитка. С целью ограничения попадания . в детектор излучения, рассеянного элементами оборудования и другими сторонними материалами, не несущими информацию о процессе кристаллизации и толщине твердой фазы (корочки) на водоохлаждаемый кожух (детектора) одевается коллиматор.

Импульсы с детекторов 2 и 3 соответственно поступают на входы усилителей 11 и 12, усиленные сигналы с выходов усилителей поступают на входы формирователей-дискриминаторов 13.и

14, усиленные и сформированные сигналы поступают на входы реверсивных счетчиков 15 и 16, в которых производится их подсчет за определенный промежуток времени (такт измерения), задаваемый кварцевым генератором 17 с помощью таймера 18: Нормированные в блоках нормировки 21 .и 22 импульсы поступают в схему 23 сравнения, в которой операцией вычитания определяется толщина противоположной корочки ц = 8 — ) . Непрерывноотливаемая заготовка по ширине разбивается на несколько зон: зона m — - ограничение сканирования системы источник-детекторы вдоль граней AB и СД отливаемой заготовки, длина которой вводится с блока 9 управления приводом.

Перед началом измерения для избежания засветки ФЭУ детектора 3. В зоне m происходит измерение толщины корочки граней AB и СД отливаемой заготовки. Зоны k и п = и> определены иэ условия существующего в технологии МНЛЗ предела поля допусков для изменения толщин корочек от min до

max (20-60 мм) по граням АД и ВС, причем при сканировании системы источник-детекторы по зоне k â блоке

26 усреднения происходит усреднение числа импульсов после каждого такта измерения, при переходе сканирующей системы иэ зоны k в зону и „ или и, выходной сигнал блока усреднения, представляющий собой среднее значение числа импульсов, накопленных за время сканирования по зоне k сравнивается в дискриминаторе 27 нижнего уровня с текущим значением числа импульсов, характеризующих прошедшие через слиток излучения, за каждый такт измерения. Различие сравниваемых сигналов фиксируется при условии появления твердой фазы граней АД или

ВС дискриминатором 27, выходной сигнал которого подается в блок 28 кооРдинат.,выдающего координаты (Х„Х ) толщины корочек граней ДА и ВС в блок 29 вычитания, в который предварительно введены координаты заготовки с блока 10 (длина АВ=ДС). С выхода блока вычитания информация о толщине корочки = (+ f поступает в блок

30 индикации. Блоком индикации (24, 25 и 30) может служить либо самописец, либо цифропечать, либо цифро10 вая светоиндикация.

Использование новых элементов— блока усреднения, дискриминатора нижнего уровня числа импульсов, блока координат и блока вычитания, и но15 вых взаимосвязей выгодно отличает предлагаемое устройство для измерения толщины корочки от известных ранее, так как появляется возможность, используя один источник ионизирующего излучения, осуществлять измерение толщин корочек непрерывноотливаемой заготовки по всем граням одновременно, что позволит использовать получаемую информацию с уст"

g5 ройства о фронте кристаллизации отливаемой заготовки для оптимизации режимов машин непрерывного литья заготовок.

Экономический эффект от внедрения

ЗО предлагаемого устройства на одной

,МНЛЗ Составит в денежном выражении

80 тыс. руб. в год.

959908

8 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспчения измерения толщины корочки непрерывноотливаемых заготовок прямоугольного сечения по его периметру, устройство дополнительно содержит блок усреднения, дискриминатор нижнего уровня числа импульсов, блок координат и блок вычитания, причем блок усреднения соединен с выходами таймера и второго и третьего реверсивных счетчиков, выход блока 1О усреднения соединен с входом дискриминатора нижнего уровня, другой вход которого связан с.выходом второго реверсивного счетчика, выход дискриминатора нижнего уровня соединен с вхо- 15 дом блока координат, другой вход которого связан с выходом третьего реверсивного счетчика, выход блока координат соединен с входом блока вычитания, другой вход которого связан с выходом блока начальных значений: координат заготовки, а третий индикатор соединен с выходом блока вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 48-3992, кл. В 22 D 1974.

2. Патент Швейцарии Р 949538, кл. В 22 D 1962.

3. Патент CtdA Р 3569708, кл. С 01 t 1/20, 1971.