DE2733341A1

DE2733341A1 - Schaltungsanordnung zur auswertung von temperaturmesskurven aus metallschmelzen

Info

Publication number: DE2733341A1
Application number: DE19772733341
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Moeller; Manfred Scheffler; Rudolf Wieczorek
Original assignee: Kuenzer Mess Pruef und Re GmbH
Current assignee: Kuenzer Mess Pruef und Re GmbH
Priority date: 1977-07-23
Filing date: 1977-07-23
Publication date: 1979-02-01
Also published as: DE2733341B2

Description

"Schaltungsanordnung zur Auswertung von
Temperaturmeßkurven aus Metallschmelzen" Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Auswertung von Temperaturmeßkurven aus Metallschmelzen auf der Basis der Diermaschen Analyse unter Erfassung der Haltepunkte der Temperaturen des flüssigen Metalls zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalents, des Kohlenstoff-und des Siliziumanteils der Metallschmelze.
Eine bekannte Methode zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalents der Schmelze, die darauf basiert, daß die Zusammensetzung der Schmelze in einer thermischen Analyse an den Haltepunkten der Temperaturen des flüssigen Metalls erfaßt wird, registriert diese Haltepunkte. Mit dem Meßwert, der für den Liquidushaltepunkt abgelesen wird, geht man in eine Formel zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalents CE. Mit dem Solidus-Haltepunkt, welcher ebenfalls aus der Kurve abgelesen wird, berechnet man den Kohlenstoffgehalt sowie den Siliziumgehalt der Schmelze (vergleiche Prospekt der Fa.Electro-Nite N.V."Quik-Cup") Diese Methode erfordert einen sehr genau geeichten Schreiber.
Darüber hinaus ist geschultes Personal erforderlich,um möglichst keine Ablosefehler in die Rechnung eingehen zu lassen Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät für die thermische Analyse von Metallschmelzen zu schaffen mit einer Scbaltungsanordnung zur automatischen und elektronischen Auswertung der Temperaturmeßkurve, insbesondere der Abkühlungskurve der Metallschmelze unter Erfassung der Haltepunkte. Dabei sollen Zwischenablesungen von Meßwerten entfallen, die die Genauigkeit der Analyse beeinflussen können. Ebenso Sollen individuelle Rechnungen anhand von Tabellen entfallen. Außerdem soll das Gerät zur Verwendung in Prozeßsteuerungen geeignet sein.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen: Figur 1 die Abkühikurve einer Metallschmelze, Figur 2 eine Vorderansicht des thermischen Analysengerätes, angeschlossen an einen Veßtiegel für Metallschmelze, Figur 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Schaltungs anordnung zur Auswertung von Temperaturmeßkurven.
Bei Metallschmelzen, insbesondere bei geschmolzenem Gußeisen, sind die Haltepunkte der Temperaturen, nämlich der Liquidushaltepunkt TL und der Solidushaltepunkt TS, wie die Abkühlkurve zeigt, mehr oder weniger stark ausgeprägt als Gerade, parallel zur Zeitachse des Koordinatensystems in Figur 1, die senkrecht auf der Temperaturachse steht. Erfaßt man diese Haltepunkte und führ-t sic als digitale Signale einem Mikroprozessor zu, der sie gemäß einem Programm zeitlich differenziert abfragt und weiterverarbeitet derart, daß nacheinander die Temperaturhaltepunkte gespeichert, angezeigt, ausgedruckt und einem Rechner zugeführt werden, so lassen sich zuerst das Kphlenstoffäquivalent CE berechnen nach der Formel CE = -0,0089TL + 14,45 danach der Kohlenstoffwert nach der Formel C % = - 6,51 - 0,0081+0 TL + 0,0178 TS und nachdem über einen Wahlschalter eine Korrekturgröße von 0,000-0,999 eingegeben wurde, der Siliziumwert nach der Formel Si% = 78,411 - 0,06831 TS - 4,28087 K Wie die digitale Anzeige der Meßwerte dabei erfolgt, ist insbesondere aus Figur 2 ersichtlich.
in der linken Hälfte sind die Werte ftir den Liquiduspunkt und den Soliduspunkt übereinander angezeigt, z.B. mit Leuchtröhren oder Leuchtdioden. Recht davon werden übereinander angezeigt das Kohlenstoffäquivalent, der Siliziumgehalt und der Kohlenstoffgehalt ebenfalls mittels Leuchröhren oder Dioden. Etwa in der Mitte der Schalttafel befindet sich der Kodierschalter für die Eingabe einer Korrekturgröße, nachdem der Wahlschalter für die Siliziumbestimmung auf Ja oder Nein geschaltet wurde. Danach wird die Starttaste für die Siliziumberechnung gedrückt. Ein Netzschalter schaltet das gesamte Gerät ein und aus und jede Meßphase wird angezeigt. In dem in der rechten Hälfte der Schalttafel angeordneten Drucker werden die Meßwerte registriert und al@ @tegexemplar bereit gehalten. Das Gerät ist über eine Ausgleichsleitung mit den0 Thermoelement im Meßtiegel verbunden. Dabei liat sich besonders der als "Quik-Cup" bezeichnete Tiegel der Fa. Electro-Nile N.V.
bewährt.
Die Schaltungsanordnung ist insbesondere dem vereinfachten Blockschaltbild, Figur 3, zu entnehmen. In der Figur 3 ist am äußersten linken Ende das Thermoelement schematisch dargestellt, welches über einen Verstärker einem Analog/Digital-Wandler die Meßwerte zuführt und dieser sie über ein Anpassungsglied (Interface) als Signale einem Mikroprozessor zuführt. Dem A/D-Wandler sind nachgeschaltet ein Speicher für den ersten Haltepunkt, nämlich der Liquidustemperatur, und ein Speicher für den zweiten Haltepunkt, nämlich der Solidustemperatur der Metallschmelze. Die gespeicherten Werte werden vom Mikroprozessor entsprechend seiner Programmierung zeitlich differenziert abgefragt und über den Adress-Decoder und die Steuerlogik sowie Korrektur-und Einstellglieder einem Rechner und dessen Speichern einem PROM-Glied und einen RAM-Glied zugeführt.
Alle Daten, auch die vom Rechner errechneten, werden im Datenspeicher gespeichert. Ebenso werden alle Daten in den Drucker (Figur 3 Ganz oben) ausgedruckt.
Die Werte für cs, C, Si stehen nochmals einzeln an den Ausgängen des Gerätes als Signale im Binär-Code zur Weiterverarbeitung für eine Prozeßsteuerung zur Verfügung.
Als Beispiel einer thermischen Analyse sei nachfolgend eine solche in Gußeisen erwähnt: Das Thermoelement mißt im Meßtiegel, der mit Metallschmelze angefüllt wurde, nach Einschalten des Gerätes eine Temperatur des ersten Haltepunkts-Liquidus-von 1150°C. Gemäß der Formel für das Kohlenstoffäquivalent CE errechnet der Rechner nachdem er das en-tsprechende Signal in Digitalform abgerufen hat, den CE-Wert, speichert ihn, zeigt ihn an und druckt ihn aus. Im Beispiel ist dieser Wert 4.22.
Dann berechnet das Gerät den Kohlenstoffgehalt der Schmelze in Prozent, nachdem das Thermoelement den zweiten Haltepunkt - Solidus - erfaßt hat und der Mikroprozessor das entsprechende Signal digital abgerufen und dem Rechner zugeführt hat. In gleicher Weise erfolgt nun die Speicherung, die Anzeige und das Ausdrucken des hohlenstoffvertes, nachdem der Rechner gemäß der eingangs genairnten Formel diesen berechnet hat.
Im Beispiel sind dies 3.44 % Wird eine Siliziumbestimmung gewünscht, so ist Je nach Schmelze, insbesondere wenn diese einen niedrigen Phosphorgehalt aufweist, nach Drücken der Ja-Taste des Wahlschalters für Silizium am Kodierschalter ein Korrekturwert für den Phosphorgehalt eingegeben und darm die Starttaste für die Siliziumberechnung gedrückt.
Der Rechner rechnet dann entsprechend der vorgenannten Formel den Siliziumwert, speichert ihn, zeigt ihn an und druckt ihn aus. Im Ausführungsbeispiel sind dies 2,49% Silizium in der Schmelze.
Nunmehr können, da alle Meßergebnisse vorliegen, an Ausgängen seitlich oder auf der Rückseite des Gerätes im Binär-Code diese an eine Prozeßsteuerung angeschlossen werden, die ihrerseits mittels Zugabe von verschiedenen Zuschlagstoffen in abgemessener Menge die Schmelzzusammensetzung so ändert, daß sich ein bestimmter Kohlenstoff- oder Siliziumgehalt einstellt.
Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß die Auswertung derari schnell erfolgt, daß eine Korrektur der Schmelze innerhalb weniger Minuten vorgenommen werden kann. Selbstverständlich kann gewünschterfalls auch nur jeweils ein Wert erfaßt, angezeigt, gespeichert und ausgedruckt werden bzw. in einer Prozeßsteuerung weiterverarbaitet werden.
Eine Möglichkeit einer derartigen Prozeßsteuerung ist z.B. in der DT-OS 2 544 997 beschrieben.
Weiters Abwandlungen des beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiels sind möglich, ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Zur Erfindung gehören auch ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der beanspruchten, dargestellten und beschriebenen Merkmale.

Claims

Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Temperaturmeßkurven von Proben von Metallschmelzen auf der Basis der thermischen Analyse unter Erfassung der Temperaturhaltepunkte des flüssigen Mettals zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalents, des C-und des Si-Anteils der Metallschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Temperaturwerte einem Verstärker und anschließend einem A/D-Wandler zugeführt, als Signale von einem Hikroprozessor zeitlich differenziert ahgefragt und weiterverarbeitet werden derart, daß nacheinander die Temperaturhaltepunkte gespeichert, angezeigt, ausgedruckt und einem Rechner zugeführt werden, der a) zuerst das Kohlensttöfaquivalent berechnet,dann b) den C-Wert berechnet und c) den Si-Wert berechnet, nachden von der Si-Berechnung über einen Wahlschalter eine Korrekturgröße dem Rechner eingegeben wurde und gegebenenfalls die Ergebnisse an den Ausgängen der Speicher zur Weiterverarbeitung für eine Prozeßsteuerung zur Verfügung stehen.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß die Schaltung mindestens einen Mikroprozessor, Rechner und Datenspeicher enthält, die über eine Logik mit Ein- und Ausgabeeinheiten für die Liquidustemperatur und/oder das Kohlenstoffäquivalent verknüpft sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung mindestens einen Mikroprozessor, Rechner und Datenspeicher enthält, die nach Auswertung der Liquidustenperatur und/oder des Kohlenstoffäquivalents übel' eine Logik mit Ein- und Ausgabeeinheiten für Y,ohlenstoff so verknüpft sind, daß die Liquidustemperatur und die Solidustemperatur nacheinander im Erstarrungsverlauf der Schmelze abgefragt werden.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestimmung des Siliziumwertes über einen programmierbaren Kodierschalter, dieser mit den Ein- und Ausgabeeinheiten für di Solidustemperatur verknüpft wird.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß dem Kodierschalter ein Wahlschalter zugeordnet ist, der als Ja/Nein-Schalter für die Siliziumbestimmung ausgeführt ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Starttaste vorgesehen ist die dem Kodi':arschiter zugeordnet ist und diesen mit dem Rechner für die Siliziumbestimmung verknüpft.
7. Schaltungsanordnung nach einem der. vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen mit unterschiedlich wählbarer Taktfolge abgefragt werden.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage der Temperaturmeßgrößen unterschiedlich in der Reihenfolge der Erstarrungspunkte erfolgt.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine unterschiedliche Flankensteilheit der Haltepunkte dadurch ausgewertet wird, daß das ## relativ zur Zeitachse einstellbar ist.