DE2733341B2

DE2733341B2 - Schaltungsanordnung zur Auswertung von Temperaturmeßkurven von eisenhaltigen Metallschmelzen

Info

Publication number: DE2733341B2
Application number: DE19772733341
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Moeller; Manfred Scheffler; Rudolf 5800 Hagen Wieczorek
Original assignee: Kuenzer Mess- Pruef- und Regeltechnik 6450 Hanau GmbH
Current assignee: Kuenzer Mess- Pruef- und Regeltechnik 6450 Hanau GmbH
Priority date: 1977-07-23
Filing date: 1977-07-23
Publication date: 1980-02-07
Also published as: DE2733341A1

Description

Die Erfindung betrifft ein'.: Schaltungsanordnung zur Auswertung von Temperaturmeßkurven von eisenhaltigen Metallschmelzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Methode zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalents der Schmelze basiert darauf, daß die Zusammensetzung der Schmelze aus den Haltepunkten der Temperaturen (Temperaturplateau) des flüssigen Metalls erfaßt wird. Mit dem Temperal>irwert der für den Liquidushaltepunkt aus der Abkühlkurve abgelesen wird, geht man in eine Formel zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalents CE. Mit dem Temperaturwert des Solidus-Haltepunktes, welcher ebenfalls aus der Abkühlkurve abgelesen wird, berechnet man den Kohlenstoffgehalt sowie den Siliziumgehalt der Schmelze (vergleiche Prospekt der Fa. Electro-Nite N.V. »Quick-Cup«). Diese Metnode erfordert einen sehr genau geeicnten Schreiber. Darüber hinaus ist geschultes Personal erfordei lieh, um möglichst keine Ablesefehler in die Rechnung eingehen zu lassen.

Aus der DD-PS 98 160 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes einer Stahlschmelze bekannt, wobei die Temperatur einer abkühlenden Stahlprobe in periodischen Zeitabständen mitiels eines Thermoelements gemessen und die gemessenen Thermospannungen in digitale Temperaturwerte umgewandelt werden und durch Vergleiche je zweier zeitlich aufeinander folgender, an einem Speicher und jinem Vergleichsglied anstehender Temperaturwerte über einen, von einem Zeitglied bestimmten Zeitraum die Erstarrungstemperatur als Temperaturplateau bestimmt wird. Der Temperatuiwert wird auf den Kohlenstoffgehalt umgerechnet, der auf einer Ziffernanzeigetafel angezeigt wird.

Die Erfassung aufeinanderfolgender Erstarrungstemperaturen mit verschiedenartigen Temperaturplateaus ist damit nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine genaue und sichere Erfassung sowohl des Liquidus- als auch des Soliduspunktes erlaubt

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruch 1 enthaltenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.

Es zeigt F i g. 1 die Abkühlkurve einer Metallschmelze,

Fig.2 eine Vorderansicht des thermischen Analysengerätes, angeschlossen an einen Meßtiegel für Metallschmelze,

Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur Auswertung von Temperaturmeß kurven.

Bei eisenhaltigen Metallschmelzen, insbesondere bei geschmolzenem Gußeisen, sind der Liquiduspunkt Ti. und der Soliduspunkt Ts wie die Abkühlkurve in F i g. 1 zeigt, mehr oder weniger stark ausgeprägt als Gerade, die parallel zur Zeitachse des Koordinatensystems verläuft. Erfaßt man die Temperaturwerte dieser Temperaturplateaus und führt sie als digitale Signale einem Mikroprozessor zu, der sie gemäß einem Programm weiterverarbeitei, derart, daß nacheinander diese Temperaturwerte gespeichert, angezeigt, ausgedruckt und einem Rechner zugeführt werden, so lassen sich zuerst das Kohlenstoffäquivalent Cf; berechnen nach der Formel

Cf= -0.0089 Ti + 14,45

danach der Kohlenstoffwert nach der Formel

C°/o = -6,51 -0,00840 Ti +0,01 /B T_s und nachdem über einen Wahlschalter eine Korrektur große, von 0,000-0,999 eingegeben Siliziumwert nach der Formel

wurde, der

Si°/o = 78,411 — 0,06831 ^s-4,28087 K

Wie die digitale Anzeige der Meßwerte dabei erfolgt, ist insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich.

In der linken Hälfte sind die Werte für den Liquiduspunkt und den Soliduspunkt übereinander angezeigt, z. B. mit Leuchtröhren oder Leuchtdioden. Rechts davon werden übereinander angezeigt das Kohlenstoffäquivalenl. der Siliziumgehalt und der Kohlenstoffgehalt ebenfalls mittels Leuchtröhren oder Dioden. Etwa in der Mitte der Schalttafel befindel sich der Kodierschalter für die Eingabe einer Korrekturgröße, nachdem der Wahlschalter für die Siliziu.nbestiminung auf |a oder Nein geschaltet wurde. Danach wird die Starttaste für die Siliziumbercchniing gedrückt. F.in 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 als Belegexemplar bereitgehalten. Das Gerät ist über eine Ausgleichsleitung mit dem Thermoelement im Meßtiegel verbunden. Dabei hat sich besonders der als »Quick-Cup« bezeichnete Tiegel der Fa. Electro-Nite N.V. bewährt.

Die Schaltungsanordnung ist insbesondere dem vereinfachten Blockschaltbild, Fig.3, zu entnehmen. In der Fig. 3 ist am äußersten linken Ende das

Thermoelement schematisch dargestellt, welches über einen Verstärker einem Analog/Digital-Wandler die Temperaturmeßwerte zugeführt, die über ein Datenanpassungsgüed als Signale einem Mikroprozessor weiterleitet. Dem A/D-Wandler sind nachgeschaltet ein Speicher für den Temperaturwert des Liquiduspunktes, und ein Speicher für den Temperaturwert des Soliduspunktes der Metallschmelze. Die gespeicherten Werte werden vom Mikroprozessor entsprechend seiner Programmierung abgefragt und über den Adreß-Decoder und die Steuerlogik sowie Korrektur- und Einstellglieder einem Rechner und dessen Speichern-, einem PROM-Glied und einem RAM-Glied zugeführt.

Alle Daten, auch die vom Rechner errechneten, werden im Datenspeicher gespeichert Ebenso werden alle Daten in dem Drucker (Fig.3 ganz oben) ausgedruckt.

Die Werte für CE, C, Si stehen nochmals einzeln an Ausgängen des Gerätes als Signale im Binär-Code zur Weiterverarbeitung für eine Prozesssteuerung zur Verfügung.

Als Beispiele 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 Liquiduspunktes von 1150⁰C. Gemäß der Formel für das Kohlenstoffäquivalent Ct errechnet der Rechner, nachdem er das entsprechende Signal in Digitalform abgerufen hat, den Ci-Wert. speichert ihn, zeigt ihn an unci druckt ihn aus.

Im Beispiel ist dieser Wert 4,22.

Dann berechnet das Gerät den Kohlenstoffgehalt der Schmelze in Prozent, nachdem das Thermoelement den Soliduspunkt 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 Kohlenstoffwertes, nachdem der Rechner gemäß der eingangs genannten Formel diesen berechnet hat. Im Beispiel sind dies 3,44%.

Wird eine Siliziumbestimmung gewünscht, so isi je nach Schmelze, insbesondere wenn diese cine/i niedrigen Phosphorgehalt aufweist, nach Drücken der Ja-Taste des Wahlschalters für Silizium am Kodierschalter ein Korrekturwert für den Phosphorgehalt eingegeben und dann 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 >'isführungsbeispiel sind dies 2.49% Silizium in der Schnitte.

Nunmehr können, da alle Meßergebnisse vorliegen, an Ausgängen seitlich oder auf der Rückseite des Gerätes im Binär-Code diese an eine Prozeßste^erung angeschlossen werden, die ihrerseits mittels Zugabe von verschiedenen Zuschlagstoffen in abgemessener Menge die Schmelzzusammensetzung so ändert, daß sich ein bestimmter Kohlenstoff- oder Siliziumgehalt einstellt.

Die Auswertung kann derart schnell erfolgen, daB eine Korrektur der Schmelze innerhalb weniger Minuten vorgenommen werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Temperaturmeßkurven von eisenhaltigen Metallschmelzen, bei der beim Erfassen des Abkühlkurventeils ein Temperaturplateau festgestellt, ein Liquiduspunkt ermittelt wird, wenn das Temperaturplateau eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten bleibt und bei der aus dem ermittelten Temperaturwert fTi.) des Liquiduspunktes unter Berücksichtigung bestimmter Korrekturwerte der Kohlenstoffgehalt der Metallschmelze ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur für die Berechnung der Ce-, C- bzw. Si-Werte erforderlichen zusätzlichen Ermittlung des Temperaturwertes des Soliduspunktes die Abfragetaktfrequenz der einem Mikroprozessor zugeführten Temperaturmeßgrößen nach der Ermittlung eines Temperaturplateaus umgeschaltet wird.
2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage-Taktfrequenz der Temperaturmeßgrößen vorwählbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Ausgängen der Schaltungsanordnung die errechneten Ce-, C- bzw. Si-Werte als Binärcode-Signale zur Weiterverarbeitung für eine Prozeßsteuerung anstehen.