DE2826822A1

DE2826822A1 - Digitale einrichtung zur bestimmung des kohlenstoff-aequivalentes im fluessigen roheisen

Info

Publication number: DE2826822A1
Application number: DE19782826822
Authority: DE
Inventors: Leonid S Fainzilberg; Leonid S Schiteckij
Original assignee: Institut Kibernetiki Akademii Nauk Ukrainskoi
Current assignee: Institut Kibernetiki Akademii Nauk Ukrainskoi
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1979-01-11
Also published as: ATA444178A; FR2395510A1; FR2395510B1; SE7806997L; CA1108760A; GB2000924B; AU517595B2; IT1096491B; DD141865A1; JPS6136174B2; SE426265B; JPS5434300A; AU3742878A; IT7824694A0; CS203403B1; SU851223A1; AT378062B; DE2826822C2; US4183241A; GB2000924A

Description

Institut Kibernetiki Akademii Nauk Ukrainskoj SSR Kiew/UdSSR

P 75 196-E-61 19. JUni 1978 L/Kdg

DIGITALE- EINRICHTUNG ZUH BESTIMMUNG DIiS KOIILEWSTOFP -

IM FLÜSSIGEN ROHEISEN

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur physikalischt-chemischen Analyse von Metallen und Legierungen und betrifft insbesondere eine digitale Einrichtung zur •Bestimmung des Kohlensboff äquivalentes im flüssigen Hoheisen·

Die Erfindung kann im Eisenhüttenwespn ·. und dem Maschinenbau zur automatische überwachung des Kohlenstoffäquivalentes im Roheisen während des Schmelzens verwendet werden,

B ekannt ist ein thermografisches Verfahren zur Analyse der Metallzusammensetzung, nach dem der Gehalt des Metalles an Beimengungen nach den Temperaturhaltepunkten der Abkühlungskurve für eine Metallprobe bestimmt wird. Dieses Verfahren ermöglicht insbesondere die Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Hoheisen nach der an-

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fanglichen Kristallisationstemperatur (Liquidustemperatur). Bekannt ist eine digitale Einrichtung zur automatischen Bestimmung des .Kohlenstoffgehaltes in einer Metallschmelze ausgehend von der Liquidus temperatur (s, DL·- "PS JSr. 120713)· Diese !einrichtung kann zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Roheisen in digitaler Form nach der Liquidustemperatur entsprechend der Beziehung

CL₁ = F(T₁) (1)

bei ^{£ X}

wo C_x, ein Kohlenstoff äquivalent,

Φ eino Liquidustemperatur1

F einen die genannten Größen verknüpfenden Operator bedeutet _t angewendet werden.

Diese Einrichtung enthält einen Wandler zur

der

Umwandlung laufenden Metalltemperatur in einen Impulszahlkode, an dessen Eingang ein die Information über die laufende Metalltemperatur tragendes Signal gelangt. Die Ausgange dieses Wandlers, die für die Ausgabe von Kodeimpulsen dienen, welche sowohl positiven, als auch negativen Temperaturänderungen entsprechen, sind an die Eingänge einer Synchronisationseinheit angeschlossen. Die letztere ist für die Zeitverteilung von Kod - u:id Takt impulsen bestimmt. Die Einrichtung enthält weiterhin einen Taktimpulsgenerator, dessen Ausgang ebenfalls an die Synchronisationseinheit angeschlossen ist. Der Ausgang synchronisierter Taktimpulse der Synchronisationseinheit ist dem Zähleingang eines Zeitgebers zugeordnet, und die Ausgänge synchronisierter Kode-

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impulse der Synchronisationseinheit sind an die .addier- und

en

Subtrahiereingänge eines Reversier- und eines fcschwellwerten meldezählers angeschlossen. Der Schwellwertmeldezähler ist

seiner derart ausgeführt, daß beim üintreffen^an einen beliebigen

JiLngänge^einer einem + £ -Wert entsprechenden Impulszahl ^- an einem seiner üb erlaufausgänge ein Impuls entsteht. Die

en
Größe t stellt einen Schwellwert für die" Unempfindlichkeit gegen Metalltemperaturschwankun^en während der Kristallisa-

on tion dar. Die Uberlaufausgange des Schwellwertnieldezählers sind an die Rückstelleingänge des Zeitgebers angeschlossen. Der letztere stellt einen LA ich breversier impuls zähler dar, der so aufgebaut ist, daß an seinem Überlaufausgang ein Impuls erst dann entsteht, wenn die Zeitspanne zwischen zwei nacheinander folgenden Rückstellungen einen

en

eingestellten Schwellwert T überschreitet. Der Zeitgeberüberlaufausgang ist dem Steuereingang eines Registers zugeordnet, dessen Informationseintiang an die Btellenausgänge des Reversierzählers angeschlossen ist. An den Ausgang des Registers ist ein Funktionalkodewandler angeschlossen, der für die Wandlung des an seinen Informationseingang aus dem ßeversierzähler kommenden Parallelkode entsprechend dem Operator 3? sorgt. Der Ausgang des Funktionalkodev»andlers ist an eine Ziff_eranzeigeeinheit angeschlossen.

Diese Einrichtung funktioniert wie folgt. Im Laufe der Abkühlung einer LIetallprobe gelangen Kodeimpuls· vom Temperatur-Impulszahlkode-V/andler über die

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-X-

chronisationseinheit an die Eingänge des üchwellwertmeIdezählers sowie an die Addier- und Substrahiereingänge des Re versierzählers. Im letzteren entsteht dabei ein Parallelkode für die laufende Metalltemperatur. Sobald eine Tempera turände rung den Vnert + £ erreicht, wird jeweils am

en

entsprechenden Ausgang des bchweUwertmeldezählera ein Impuls erzeugt. Diese Impulse gelangen an die Rückstelleingänge des Zeitgebers, An den Zähleingang des Zeitgebers kommen synchrwnisiex'te Taktimpulse. Jeweils nach Rückstellung fängt der Zeitgeber mit der Zeitzählung an: er zählt die synchronisierten Taktimpulse. .Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne 'T ₉ die vom Zeitpunkt der jeweili-

gen Rückstellung gezählt wird, erscheint am Überlaufausgang des Zeitgebers ein Impuls, Dies geschieht in dem

• Fall, wenn während der Zeitspanne -T kein neuer Impuls

an die Ruckstelleingängc des Zeitgebers eintrifft» Der Impuls vom Übt-rlau !'ausgang des Zeitgebers, d*...r an den üteuereingang des Registers eintrifft, träge ins letztere den Inhalt des Reversierzählers ein, der den Kode für die Licjuiduatemperatur (P₁ von Metall darstellt. Mit Hilfe d s Furxktiunalkodewandlers wird der Liquidustemperaturkode in den Kode des Kohienstoffäquivalentes umgesetzt. Die Zifferanzeigeeinheit macht das erhaltene Ergebnis in digitaler Form sichtbar.

Diese Einrichtung gewährleistet somit die automatische Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im flüs sigen Roheisen entsprechend der Beziehung (1).

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Genauei-e Ergebnisse bei der Bestimmung des Kohlenstoff äquivalentes können dann erhalten werden, wenn die genänn.e Größe nach der Differenz zwischen der Liquidus- T, und der Solidustemperatur 'J? ermiütelt wird. Die bekannte

eine

Einrichtung gewährleistet aber nicht automatische Bestimmung der Temperatur T während der Abkühlung einer
flüssigen Roheisenprobe und folglich die erforderliche Genauigkeit bei der Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes·

Zweck der Erfindung ist es, den beschriebenen Mangel zu beseitigen, und die Genauigkeit der bestimmung dts Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Roheisen zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf der Basis von einfachsten Bauelementen und -einheiben der digitalen ■"•echentechnik eine .Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoff äquivalent es im flüssigen Roheisen zu schaffen, die eine Erhöhung dar Genauigkeit bei der Bestimmung des Koülenstoffäquivalentes durch automatische Erkennung der
Liquidus- und Solidustemperaturhaltepunkte im Laufe der
Abkühlung einer Meuallprobe sowie durch Berechnung des Kohlenstoff äquivalent es nach der Differenz dt-r Temperaturen, an denen die genannten Temperauurhaltepunkte liegen,

ermöglicht.

eine
Diese -.aufgäbe wird dadurch gelöst, daß digitale

Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Roheisen bestehend aus einem Temperatur-Impuls- zahlkode-Wandler» dessen Kodeimpulsausgänge an den ersten

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und den zweiten Eingang einer Synchronisationseinheit angeschlossen sind, deren dritter Ausgang dem Ausgang eines Taktimpulsgenerators zugeordnet ist, wobei der Ausgang für synchronisierte Taktimpulse der Synchronisationseinheit an den Zähleingang eines Zeitgebers angeschlossen ist, der die Zeitspannen selektiert, binnen welcher die vorgegebenen Metalltemperaturanstiege geschehen, während die Ausfür
gängc synchronisierte Kodeimpulse der Synchronisationseinheit jeweils an die Addier- und Substrahlereingänge

λ en
eines Heversier.- Ö2W. ochwellwertmeldezählers und die Überlaufeingänge des letzteren an die Kücks te He ingänge des Zeitgebers angeschlosaen sind,(enthaitNgemöß der Erfindung eine Kodeauswahleinheit/ deren iüinjange an die '.

Stellenau.;gänge des mit einem Zählungssperreingang ausge-

sowie führten ReversierZählers angeschlossen sind, einen Qtigger, einen Negator und zwei Tore, deren Eingänge dem überlauf.-aut5_oang des Zeitgebers und Ausgänge dem Setz- bzw« Bückset ze ingang des Triggers zugeordnet sind, wobei der Ausgang des TriijGers an den Zählungssp^rrein^ang des Reversierzählers und der Ausgang der Kodeauswahleinheit an den Steuereingang des ersten und über den Negator an den des zweiten .'Tores angeschlossen sind·

Die se Einrichtung ermöglicht es, automatisch im Laufe der -abkühlung einer Hoheisenprobe die Liquidus- und Solidustemperaturhaltepunkte zu erkennen, und nach der Differenz der Temperaturen, bei denen die ge-

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-JC-

nannten Haltepunkte entstehen, das Kohlenstoffäquivalent im flüssigen .Roheisen zu bestimmen. Dabei wird die Genauigkeit bei der Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes erhöht. Im weiteren wird > die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutjertHiexin zeigen.

einer Fig. 1 ein Strukturschaltbild erfindangsgemäßen

digitalen Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Roheisen;

Fig. 2 eine logische Schaltung für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen digitalen Einrichtung zur Ermittlung des Kohlenstoffäquivalentts im flüssigen Roheisen;

Fig, 3 /"Qitdiagramme, welche die Funktion des erfindungsgemäßen Temperatur-Impulszahlkode-.'/andlers bei einer positiven Temperaturänderung veranschaulichen;

diese
Fig. 4· j bei einer negativen. Temperaturänderung;

Fig. 5 Zeitdiagramme, welche die Funktion der erfindungsgemäßen Synchronisationaeinheit veranschaulichen;

Fig. 6 a, b, c, d jeweils eine Abkühlungskurve für das flüssige Roheisen und Zeitdiagramme, dit; die Funktion der Kodeauswahleinheit, des Negators und des Triggers gemäß der Erfindung veranschaulichen.

Die Einrichtung zur Bestimmung des Kohl ens t of !'äquivalentes im flussigt-n Roheisen, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, enthält einen Temperatur-Impulszahlkode-Wandler 1, einen Taktimpulsgenerator 2, eine Synchronisations-

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en einheit 3» einen Reversier zähler 4, einen Schwellwertmeldezähler ^, eine Kod·. auswahl· inheit 6, einen Zeitgeber 7» Tore 8, feinen Trigger 10 und einen wegator 11. Der üineang 12-des tfandl· ra 1 sorgt für den ükupfanc eines die Information über die laufende Temperatur des flüssigen Roheisens tragenden Signals. Die Ausgänge 13 und 14 des Wandlers 1, die zur Ausgabe der einer positiven bzw. einer negativen Temperaturänderung entsprechenden Kodeimpulse dienen, sind mit den Eingängen der Synchronise— tionseinheit 2> verbunden. An den weiteren Eingang der Synchronisationseinheit 3 ist der Ausgang 15 des Taktimpulsgenerators 2 angeschlossen. Der Ausgang 16 synchronisierter Taktimpulse der Synchronisationseinheit 3 ist an den Zähleingang des Zeitgebers 7 und die zur Ausgabe synchronisiert; r Kodeimpulse dienenden Ausgänge 17, 18 der Synchronisationseinheit 3 ^an die Addier- bzw. Substrahier—

en cmgänge des Revers ier- 4 und des Schwellwertmelde Zählers 5 angeschlossen. Der Ausgang 17 ist dabei nur an die Substrahier- und der Ausgang 18 nur an die Addiereingänge der genannten Zähler angeschlossen. Die Stellenausgänge 19 des Reversierzählers 4 sind mit den Eingängen der Kodeauswahleinheit 6 verbunden. Der Ausgang 20 der Kodeauswahleinheit 6 ist dem Steuereingang des Tores 8 und dem Eingang des Negators 11 zugeordnet. Die Überlaufausgänge

en

21, 22 des SchwellwertmeldeZählers 5 sind an die Rückstelleingänge des Zeitgebers 7 angeschlossen· Der Aus-

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-χ-

gang 23 des negators 11 ist dem Steuereingang des Tores 9 zugeordnet. Die Eingänge der Tore 8, 9 sind mit dem Uber-. laufausgang 22 de3 Zeitgebers 7 verbunden. Die Ausgänge 25 und 26 der Tore 8 und 9 sind dem betz- bzw. Hücksetzeingang des 'Triggers 10 zugeordnet. Der direkte Ausgang % 27 des Triggers 10 ist dem Zählungssperreingang des Heversierzählers 4 zugeführt. Mit dem Informatibnsausgang 28 kann der Reversierzähler 4 an eine Zifferanzeigeeinheit, eine Zifferdruckeinrichtung oder eine Informationsdarstellungs- und/oder -aufZeichnungseinrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen werden.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungs-

!Einrichtung dargestellt. Der Eingang 12 des Wandlers 1 ist mechanisch mib einem schieber 29 <£Jchleif-

eines automatischen Widerstandsgebers 30 gekoppelt, an den ununterbrochen ein Signal vom Temperaturgeber (nicht gezeigt) kommt.

Der Wandler 1 tnthält eine Zählskala 31, auf der nacheinander transparente J2 und opake 33 Marken gleicher Breite angeordnet sind. Die Anzahl der Marken bestimmt das Auflösungsvermögen des Wandlers 1. Dieser weist auch zwei Fotodioden 34, 35 und eine Lichtquelle 36 auf, d ie am Halter 37 befestigt sind. Die Fotodioden 34 und 35 sind gegeneinander um die halbe Breite der marken 32, 33 verschoben.

Der Halter 37 des Wandlers 1 ist mechanisch mit dem <L .schieber 29 des^chleifdraht^ des automatischen Wideret andsgeb er s 30 gekoppelt·

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Der Wandler 1 besitzt außerdem zwei Schmitt-Trigger 38, 39, zwei Impulsformer 40, 41 auf der positiven Flanke der vom Ausgang des Schmitt-Triggers 39 ankommenden Signale sowie zwei Tore 42, 43 zur Auswahl der Kodeimpulse, die einer positiven bzw, einer negativen Temperaturänderung der » Abkühlun^skurve entsprechen.

Eingangsseitig ist der Schmitt-Drigger"38 mit dem Ausgang der Fotodiode 34 und der Schmitt-Trigger 39 niit dem der Fotodiode 35 ebenfalls ein^angsseitig verbunden. Der inverse Ausgang des Schmitt-'ixiggers 38 ist an die Steuereingänge der Tore 42 und 43 angeschlossen.

Der direkte Ausgang des Schmitt-Triggers 39 iß* dem Eingang des Impulsformer 40 und der inverse Ausgang des ochmitt-Triüjers 39 dem des Impulsformers 41 zugeordnet.

Ausgangsseitig ist der Impulsformer 40 an den Impulseingang des Tores 42 und der Impulsformer 41 an den Impulseingang des Tores 43 angeschlossen.

An den Ausgängen der Tore 43, 42 entstehen Kodeimpuls· des Wandlers 1, die einer positiven bzw. einer negativen Temperaturänd'irung der Abkühlungskurve entsprechen.

Möglich sind auch andere Ausfuhrungpvarianten des .Vand-Iers 1,

In Fig. 3 ist die verwendete Ausführungsvariante der Synchronisationseinheit 3 dargestellt· Die Synchronisationseinheit 3 weist eine Taktimpuls-Verteilungseinheit 44 sowie Xodeimpuls-Synchronieationsbaugruppen 45, 46 auf, Di· Takt-

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-yC-

impuls-Verteilungseinheit 44 enthält einen Trigger 47 zur Taktimpulsverteilung, ein Tor 48 zur Formierung synchronisierter Taktimpulse und ein Tor 49 zur Formierung synchronisierender Taktimpulse. Die Steuereingänge der Tore 48 und

sind
49 an die Ausgänge des Triggers 47 angeschlossen. Die Impulseingänge der Tore 48 und 49 sind miteinander sowie mit dem Zähleingang des Triggers 47 verknüpft·und dienen als Eingang der Synchronisationseinheit 3» an den Impulse vom Taktimpulsgenerator 2 kommen. Der Ausgang des Tores 48 dient als Ausgang 16 synchronisierter Taktimpulse der iJynchronisationseinheit 3· Die Kodeimpulse-Synchronisationsbaugrupjjen 45 und 46 besitzen Trigger 50 und 51 zur Speicherung von Kodeimpulsen, Piiffertrigger 52 und 53 ₁

und
UND-Schaltungen 54, 55 Tore 56 und 37 zur Formierung synchronisierter Kodeimpulse. Der üetzeinjang des Triggers 50 dient als Eingang der Synchronisationseinheit 3, an den di· einer positiven Temperaturänderung der Abkühlungskurve entsprechenden üLodeimpulse gelangen. Der Setzeingang des Triggers 51 di unt als Jiingang der Synchronisationseinheit 3| an den die einer negativen Temperaturänderung der Abkühlungskurve entsprechenden Kodeimpulse kommen. Die iüingänge der UlsD-üchaltung 54 sind an den direkten Ausgang des Triggers 50 und an den inversen Ausgang des Triggers 52 angeschlossen.

Die Eingänge der UHD-Schaltung 33 sind an den direkten Ausgang des Triggers 51 und den inversen Ausgang des Trig-

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gers 53 angeschlossen. Der dritte Eingang jeder tMD-ochaltung 54 und 55 ist mit dem Ausgang des Tores 49 zur Formierung synchronisierender Taktimpulse der Verteilungseinheit 44 verbunden. Der Ausging des Tores 49 ist auch mit einem Eingang des Tores 56 der Synchronisationsbäugruppe 45 und mit einem Eingang des Tores 57 der Synchronisationsbaugrup-

von pe 46 verbunden. Die anderen Eingänge jedein,der Tore 56 und 57 sind jeweils mit den direkten Ausgängen der Trigger 52 und 53 verbunden. Der Ausgang der UdD-Schaltung 54· ist dem Setzeingang des Triggers 52 und der der UMD-Dchaltung 55 dem des Triggers 53 zugeordnet. Der Ausgang des Tores 56 is C an die xiücksetzeingänge der !!rigger 5O uud 52 angeschlossen und diwnfc als Ausgang 17 (^ig. 1^ der Synchronisationseinheit 3» &n den die einer positiven l'emperaturänderung auf der Abkühlungskurve entsprechenden Kodeimpulse kommen.

Der Ausgang des Tores 57 ist den Rücksetzeingäiigen der Trigger 51 und 53 zugeordnet und dient als Ausgang 18 der Syrichronisationseinheit 3» ^an den die einer negativen Temperaturänd. rung der Abkühlungskurve entsprechenden Kodeimpulse gelangen.

en
Der ochwellwertmeldezähler 5 ist derart ausgeführt,

daß an seinen Überlaufausgängen jeweils dann Impulse entstehen, wenn die Anzahl der an seinen Eingang kommenden · Kodeimpulse einen vorgegebenen Wert £ überschreitet.

Der Zeitgeber 7 ist so aufgebaut, daß an 8einea Über-

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laufausgang jeweils darm ein Impuls entsteht, wenn die

dem^_ -7

Zeitspanne zwischen zwei nacheinander folgenden^ISintreffen von^Impulsen an seine Rückstelleingänge einen, vorgegebenen üchwellwert *V überschreitet.

Die Kodeauüwahleinheit kann so ausgelegt werden, daß an ihrem Ausgang 20 ein Breigabepotential entsteht, sobald der Inhalt des Reversierzählers 4 sich von einer Zahl 0

um eine den Wert £ nicht überschreitende Größe unter-

. ο

scheidet. Anderenfalls entsteht am Ausgang 20 der Kodeauswahleinheit 6 ein Üperrpotential.

Die digitale Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Roheisen funktioniert wie folgt.

Vor dem Beginn jeweiliger Messung wird mit einer Rückstelltaste knicht gezeigt) in dem Reversierzähler 4 ein der Größe C entsprechender Kode eingestellt und der Trigger 10 in Nullstellung gebracht· Das Üperrpptential vom direkten Ausgang 27 des Triggers 10 sperrt dabei den Reversii rzähler 4, und am Ausgang 20 der Kodeauswahleinheit 6 entsteht ein Erei^abepotential.

Im Laufe der Abkühlung einer flüssigen Roheisenprobe wird ihre Temperatur mittels beliebigen bekannter Temperaturmeßgebers gemessen. Dabei wird auch die Abkühlungskurve mit dem Widerstandsgeber 30 registriert. Mit Hilfe des Wandlers 1 wird das die Information über die Metalltemperatur tragende Signal in den Impulszahlkode umgewandelt«

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Die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Wandlers 1 ist mit d«n in Fig. 3 und 4 angegebenen Zeitdiagrammen veranschaulicht.

Die Bewegung des Schiebers 29 ^chleifarahb^f des automatischen Widerstandsgcbers 30 erfolgt parallel zu der des Halters 37 des Wandlers 1. Der auf die Fotodioden 3A- und 35 einfallende Lichtstrom der Lichtquelle 36 wird dabei durch die Marken 32 und 33 der Zählskala 31 moduliert.

Die Signale von den Dioden 3* und 35 gelangen entsprechend an die Eingänge der Schmitt-Trigger 38 bzw. 39·

Bei Bewegung des ^sshiebers 29 <Schleifdraht7 von links nach rechts eilt das Signal (Fig. 4a) der Fotodiode 34- (Fig. 2) um eine Viertelperiode dem Signal (Fig. 3b) der Fotodiode 35 (Fig. 2) nach. Das Signal (Fig. 3c) am direkten Ausgang und das Signal (Fig.3d) am inversen Ausgang des üchmiUt-Triggers 3ü (Fig. 2) eilt in di.sem Fall um eine Viertelperiode jeweils dem Signal (Fig. 3·) aa direkten und dem Signal (jüg. 3f) am inver^en Ausgang des Schmitt-Triggers 39 (Fig. 2) nach.

Der Impulsformer 40 erzeugt Impulse (Fig. 3g) auf der positiven Flanke des vom direkten Ausgang df s Schmitt-Triggers 39 (Fig. 2) kommenden Signals (Fig. 3e). Der Impulsformer 41 erzeugt Impulse (Fig. 3h) auf der positiven Flanke des vom inversen Ausgang des Schmitt-Triggers

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38 (Fig, 2) kommenden ai^xials (Fig. 3f)·

Di·- Impulse (Fig. 3ίϊ) gelangen vom Ausgang des Impulsformers 40 (-"-'ig· 2) an den Impulseingang des Tores 42. Die Impulse (i'ig. 3ß) gelangen vom Ausgang dr.s Impulsformers 4-1 (#ig. 2) an den Impulseingang des Tores 43. Die Signale (Fig. 3d) gelangen vom inversen Ausgang des Schmitt-Triggers 38 (Fig. 2) an die Steuereingänge der Toiischaltungen. 42 und 43. Hierbei-j wie aus dem Zeifcdiagramm (Fig. 3) ersichtlich^st^ zum Zeitpunkt des Eintreffens von Signalen an den Impulseingang der Torschaltung 42 (Fig. 2) diese gesperrt, da an ihren Steuereingang ein Sperrsignal vom inversen Ausgang des Schmitt-irigg^rs 38 kommt. Zu den Zeitpunkten d> s Eintreffens von Signalen an den Impulseingang der Torschaltung 43» 42 ist diese offen, da an ihren Steuereingang «in Freigabepotential vom inversen Ausgang des Schmitt-Triggers 38 gelangt.

Infolgedessen werden bei Bewegung des Schiebers 29 ^Schleifdrair^ (Fig. 2) von links nach rechts am Ausgang des Tores 42 (Fig. 2) keine Signale (Fig. 3c) erzeugt. Die Signale (Fig. 33) am Ausgang des üJoces 43 (Fig. 2) stellen, einer positiven Temperaturänderung dt.r Abkühluxigskurve entsprechende Kode impuls ^ des Wandlers 1 dar.

Bei der Bewegung des Schiebers 29 ^Jchleifdrahi^ .· (Fig. 2) von rechts nach links eilt das Signal (Fig. 4a) der Fotodiode 34 (Fig. 2) um eine Viertelperiade dem Signal (Fig. 4b) der Fotodiode 35 (Fig. 2) .vor. Infolgedessen

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gelangen zu den Zeiüpuxikton des Eintreffens der Impulse (Fig. 4g) vom Impulsformer 40 (Fig. 2) an den Impulseingang des Tores 42 Freigabesignale (Fig. 4d) vom inversen Ausgang des Schmitt-Triggers 38 (Fig. 2) an den Steuereinjang des Tores 42. Zu den Zeitpunkten des Eintreffens der Impulse (Fig. 4h") des Impulsformers 41 (Fig. 2) an den Impulseingang des Tores 43 kommen an den Steuereingang des Tores 43 die Sperrsignale (Fig. 4d) vom invtrsen Ausgang des iöchmitt—!riggers 3& (Fig. 2) an_#

Bei Bewegung des oshiebers 29 ^Jchleifdraht^ (Fig. 2) von rechts nach links werden folglich Signale (Fi^. 4J) am Ausgang des Tores 43 (Fig. 2) nicht erzeugt. Die Signale (Fig. 4i) am Ausgang des Tores 42 (Fig. 2) stellen einer negativen Temperaturonderung der Abkühlung»— kurve entsprechende Kodeimpulse des Wandlers 1 dar»

In Abhängigkeit vom Vorzeichen dar fioheisentemperaturänderung gelangen die Kodeimpuls· vom Ausgang 13 bzw. 14· des Wandlers 1 an die Eingänge der Synchronisations·inheit 3, .außerdem kommen in d er oynchroiiistitionseinbcit 3 Taktimpuls· vom Taktimpulsgenerator 2 an«

Die Wirkungsweise dt-r in Fig. 3 dargestellten Synchronisationseinheit 3 ist mit den in Fig. 6 gezeigten Zeitdiagrammen veranschaulicht·

Beim Eintreffen der Taktimpulee (Fig. 5a) vom Taktimpulsgenerator 2 an den Zähleingang d*s Triggers 4? d«r T»kti»puli-V«rt*ilungs*inheit 44 ändert dieser 'Jürig-

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ger fortlaufend seinen Zustand· Die Signale vom direkten (Fig. 5c) und inversen (Fi₄J. 5b) Ausgang des Triggers 47 gelangen jeweils an die oteuereingänge des Tores 48 bzw. 49· An den Impulseingänge*dieser Tore kommen die Taktimpulse (Fig. 5») vom Taktimpulsgenerator 2 an. Infolgedessen werden an den Ausgängen der genannten Tore zwei zeitlich gegeneinander verschobene Impulsfolgen erzeugt. Am Ausgang des Tores 48 werden dabei die synchronisierten (Fig· 5d) und am Ausgang der Torschaltung 49 (Fig. 3) die synchronisiertaden Tftktimpulee (Fig. 5·) erzeugt.

Die Folgefrequenz f^ der synchronisierten Taktimpulee ist gleich der Folgefreguenz f der synchronisierenden Saktimpulse und betrügt

wobei f Folgefrequenz der vom Auegang 15 des Taktlmpulegenv.rators 2 ankommenden Impulse ist·

Di· synchronisierten Taktimpuls· gelangen an den Ausgang 16 der Synchroniuationseinheit 3·

Die synchronisierenden Tsktimpulse treffen an den Eingängen der UND-Schaltung 54- und des Tores 56 der Synchronisationsbaugruppe 45 sowie an den Eingänge? der UND-Schaltung 55 und des Tores 57 der ßynchronisationsbaugruppe 46 ein. Im Ausgangszustand werden alle -trigger 50_v 51« 52 und 55 mit der Bückstelltast· (in Zeichnung nicht geeeigt) auf Null gestellt· Beim Eintreffen

des einem positiven Temperaturan-

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stieg,der Abkühlun_uskurve entsprechenden Kodtimpulses (Fig. 5s)/ wird d-ir Trigger 50 in den Eins zustand versetzt (Fig. 5h). Nach der Änderung des Zustandes des Triggex-s 50 zum Zeitpunkt des Eintreffens des nächstfolgenden synchronisierend' η Taktimpulses entsteht am Ausgang der UND-Schaltung 54 ein Impuls (Fig. 5i)# Di^Sfr Impuls v?rsetzt den i'Uffertrigger 52 in den Einszustand (Fig.· 5k)» so daß dgts

._. . _n !"vom Ausgang des Wandlers 1 (Fig.1) Tor 56 geöffnet wird. '

Zum Zeitpunkt des Eintreffens des nächsten synchronisierenden Taktimpulses (i'ig. 5e, j) wird am Ausgang dee Tores 56 ein einer positiven Temperaturänderung entsprechender synchronisierter Kodeimpuls (Fig. 51) erzeugt. Dieser Impuls gelangt an den Ausgang 17 der Synchronisationseinheit 3 sowie an di- Eingange der 'Trigger 50 und 52. Das vom inversen Ausgang des triggers 52 an einen der Eingänge der UI^D-Schaltung 54 ankommende Signal (Fig. 53) verhindert dabei das Eintreffen eines Impulses an den »ietzeinjang des Triggers 52 zum Zeitpunkt dt.s Eintreffens eines Impulses an deraüiicksetzein^ang des Triggers

52. D^er erzeugte synchronisierte Kode impuls versetzt die

den

Trigger 50 uiid 52 in Hullzustand und bereitet die Synehronisationsbaugruppe 45 zum Empfang eines nächstfolgenden Kodeimpulses vor.

während der Arbeit der üynchronisationsbaugruppe 45 ist eine teilweise zeitliche Übereinstimmung eines Kode- und eines synchronisierenden Taktimpulses möglich. Dies

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kann zum Entstehen eines "nicht vollwertigen" Impulses 58 (Fig. 5i) am Ausgang der UwD-üchaltung 54, z. B. zum iaatstehen eines Impulses mit unzureichender Dauer bzw. Amplitude führen. Beim Entstehen eines solchen "nicht vollwertigen" Impulses kann der Puffertrigger 52 solange im N jllzustand verbleiben, bis an den KLngang der UWD-Schaltung 54· ein nächstfolgender synchronisierender Taktimpuls ankommt. Da zum Zeitpunkt des Eintreffens dieses synchronisierenden Taktimpulses der Zustand des Triggers sich nicht mehr ändern kann, entsteht am Ausgang der UWD-Schaltung 54 zum genannten Zeitpunkt ein zweiter ("vollwertiger·) Impuls 59 (fc'ig. 5i)· Dieser Impuls versetzt den Trigger

den
52 (Fig. 5) i^a Kinszustand. Zum Zeitpunkt des Eintreffens des nächstfolgenden synchronisierenden Taktimpulses (iJ'ig· 5«)' wird am Ausgang des Tores 56 der synchronisierte Kodeimpuls (J¹Ig. 51) erzeugt, der an den Ausgang 17 der Synchronisationseinheit 3 gelangt und gleichzeitig die Trigger 50 und 52 in Nullzustand versetzt.

In ähnlicher Weise werden am Ausgang des Tores 57 der Synchronisationsbaugruppe 46 einer negativen Temperaturänderuiig entsprechende synchronisierte Kodeimpulse erzeugt. Diese Impulse gelangen an den Ausgang 18 der Synchronisationseinheit 3·

Zeitliche Überdeckung von an den Ausgängen des Tores 56 und 57 erzeugten Impulsen mit den vom Ausgang des Tores 49 d«r Taktimpuls-Verteilungseinheit 44 ankommenden Impul-

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sen gewährleistet somit eine zeitliche Trennung der synchronisierten l'akDimpulse und der synchronisierten Kodeimpulse. Zur GewährIeistung eins? sicheren Arbeit der Synehronisationseinhtit 3 ist es erforderlich, daß die Folgefre-C£uenz f der synchronisierenden Taktimpulse zwei- bzw. dreifach so hoch ist wie die maximale üOlgefreyuenz f der vom Ausgang des Wandlers 1 ankommenden Kodeimpulse, d.h.

V' ^{3 f}i5max ^)

Di· Impulsfrequenz muß folglich am Ausgang des

Taktimpulsgenerators 2 gleich

^£o ■ ^2f2 » ⁶Va_x <⁴⁾ ,

Die synchronisierten Kodeimpulse gelangen von den Ausgängen der '.Pore $6 und 57 äer i^ynchronisationseinheit 3 J^ewei.!L^s an die Üubstrahier— und Addiereingänge des

en üeversier zähle rs 4 und des iichwellwertmelde Zählers 5,

Da der itevcrsierzähler 4 vom Trigger 10 gesperrt i*t, bleibt der Inhalt des iieversierzählers gleich dem Wert C oroüz des *.int;reffens von Kodeimpulsen an seine üingängen.

ü.uf der strecke 0-A und A-B der Abkühlungskur-ve (s. Fig.

en 6a) entstehen an den überlaufausgängen des Schwellwertmeldezählers 5 (i"ig. Ί) die den Zeitgeber 7 rückstellenden Impulse jeweils dann, wenn die temperaturänderung gleich

± £ wird. Da die Zeitpunkte der Hückstellung des Zeito

gebers 7 nach Verlauf der Zeitspanne, die kleiner als T"

ο sind, entstehen, sind auf den Strecken 0-Δ und A-B (Pig.

6a) keine Impulse am Uberlaufeusgang des Zeitgeber« 7

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(Fig. 1) feststellbar.

Im runkt B (Fig· 6&) wird di- fcetallbemperatur T gleich der Liquidus temper -tur, und das Metall begi.uit zu kristallisieren. Die Strecke B-C entspricht d<m Haltepunkt der Liquidusteinperatur. Da auf dieser Strecke die Metalltemperatur änderung den ft'ert + £ nicht überschreitet,

⁰ · en werden an den Uberlaufausgangen des Schwellwertmelde-

zählers 5 (Fig. Ό keine Impulse .erzeugt, und der Zeitgeber 7 wird nicht rückgestellt. Infolgedessen entsteht am Dberlaufausgang des Zeitgebers 7 nach Verlauf der Zeitspanne T gerechnet, vom Zeitpunkt seiner letzten Rücko

stellung, ein Impuls, der an die Eingänge der Tore 8 und 9 gelangt. Weil das Tor 8 durch i?'reigabepotential (!'ig. 6b) vom Ausgang der Kodoauswahleinheit 6 (Fig. 1) geöffnet und das Tor 9 durch üperrpotential (Fig. 6c) vom Ausgang des Negators 11 (Fig. 1) gesperrt ist, versetzt der Überlaufimpuls des Zeitgebers 7 beim Durchlauf durch das Tor 8 den ifigjer 10 in den Einszustand (Fig. 6d). Die Sperre d-s HeversierZählers 4 (Fig. 1) wird dabei abgebaut, und der letztere fängt mit der· Zählung der Kodeimpulsβ an. Auf d r Strecke B-G (iig. 6a) kann der Inhalt des üeversierzählers 4 (Fig. 1) um eine den Wert + S bezüglich G

"" ο ο

nicht überschreitende Größe verändert werden, deshalb bleibt das Freigabepotential am Ausgang 20 der Kodeauswähleinheit

verbleibt,

6 erhalten · Demzufolge wenn auf der Streck· B-C (Fig. 6a) wiederum ein Impuls am Überlauf aus gazig des Zeit-

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gebers 7 (Fib· Ό erzeugt wird, d.h. der Haltepunkt der Liquidustempi.ratur sehr lange andauert, der Trigger 10 nach wie vor im Einszustand, was eine wiederholte Sperre des ReversierZählers 4- bei der Temperatur T ausschließt.

Auf der Strecke C-D (.Fig. 6a) ändert sich die Lietall-

temperatur von der Liquidus— T, bis zur Solidustemperatur

en

T · Auf dieser Strecke wird vom Schwellwertmeldezähler 5 s

(Fig. 1) erneut der Zeitgeber 7 rückgestellt, und der letztere wird nicht überlaufen· Die Kodeimpulse werden den Inhalt des fiev· rsicrzählers 4- ändern. Sobald im fieversier—

zähler 4- eine sich von G um eine den V/ert £ über sehr βίο ο

tende Größe unterscheidende Zahl entsteht, erscheint am Ausgang 20 der Kodeauswahleinheit 6 ein Sperrpotential (Fig. 6b). Das Tor 8 (Fig. 1) wird dabei gesperrt, und das vom Negator 11 invertierte Signal (Fig. 6c) bereitet das Tor 9 (Fig. 1) zum Durchlauf eines Impulses vor.

Im Punkt D (Fig. 6a) wird die Metalltemperatur gleich der Solidustemperatur T_ß, und auf der Abkühlungskurve entsteht ein weiterer Temperaturhalttpunkt D-L·. Da die Änderung der Metalltemperatur bei diesem Haltepunkt den Wert

^ en

5 nicht überschreitet, wird der Schwellwertmeldezähler

ο
(Fig. 1) den Zeitgeber 7 nicht rückstellen und nach Verlauf

der Zeitspanne f entsteht am Ausgang des Zeitgebers 7 ein Impuls. Dieser Impuls versetzt beim Passieren des ge-

den öffneten Tores 9 den Trigger 10 in Kulizustand (Fig. 6d)·

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Infolgedessen sperrt das Signal vom inversen Aua^ang d s Triggers 10 (ü'ig. Ί) wiederum dan Eeversierzähler 4. Der Seversierzähler 4 zählt damit Kodeimpulse nur auf der Streike G-D (Fig· 6a), und sein Inhalt wird folglich zum Zeitpunkt der Sperre den Wert

G., = C + k (E. - T ) (5) al ο 1 s

mit k als Proportionalitätsfaktor, aufweisen.

Der IniOrmationsaui5gan[5 des Reversierzählers 4 (Fig. Ό kann direkt an ein·.-η Eteuerreeimer angeschlossen werden, in den dabei die Information über das Kohlenstoffäquivalent im flüssigen .Roheisen eingegeben wird. Diese Information

das kann in eine Ziffernanzeigeeinheit für Bedienungspersonal .

übergegeben werden.

Diese digitale Einrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Roheisen gewährleistet eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Kohlenstoffäquivalentes im Vergleich zu dt r bekannten Einrichtung.

Dank der Anwendung einfachster Funktionaleinheiten der digitalen Rechentechnik in der Einrichtung wird eine hohe Betriebssicherheit bei niedrigemPreis und kleinen Abmessungen erreicht. Die Einrichtung kann lange Zeit wartungsfrei arbeiten.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann zusammen mit einer beliebigen bekannten Meßeinrichtung die Funktion

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eines di&italen Gebers -für die iitanittlung des Kohlenstoffäquivalentes im flüssigen Roheisen in einem geschlossenen Steuersystem zur Steuerung des Roheisenschmelzvorganges unter Anwendung eines Rechners erfüllen.

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Claims

- P 75 196-E-61

2_ 19. Juni 1978

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M Ü N C rl fc N ^ ' ^A ;^ .

Digitale Einrichtung zur Bestiramung des Kohlenstoffäquivalentes in flüssigen Roheisen, bestehend aus einem

der
Wandler zur Umwandlung laufenden Metalltemperatur in einer Impulszahlkode, dessen Kodeimpulsausgänge an den ersten und den zweiten Eingang einer Synchronisfttionseinheit angeschlossen sind, deren dritter Eingang dem Ausgang eines Taktimpulsgenerators zugeordnet ist, wobei der Ausgang synchronisierter Taktimpulse der Synchronisationseinheit an den Zähleingang eines Zeitgebers angeschlossen ist, der die Zeitspanne selektiert, binnen welcher vorgegebene Metalltemperaturänderungen geschehen, während die Ausgänge ■ synchronisierte. Kodeimpulse der SynchronisationseirlheitV Addier- und Subtränieraingänge eines Heveisier- und eines

en

SchwellwertmeldeZählers und die Uberlaufausgänge des letzteren an die Rückstelleingänge des Zeitgebers angeschlossen sind, ■ gekennzeichnet durch eine Kodeauswahleinheit (6), deren Eingänge an die Stellenausgänge des mit einem Zählungssperreingang versehenen Reversierzählers (4) angeschlossen sind, einen Trigger (10), einen Negator (11) und zv/ei Tore (8, 9)» deren Eingänge dem üb er lauf aus gang

während
(24) des Zeitgebers (7) die Ausgänge (25, 26) der Tore (ö, 9) dem Setz- bzw. Hücksetzeingang des Triggers (10) zugeordnet sind, wobei der Ausgang (27) des Triggers (10) an den Zählungssperreingang des Heversierzählers {4) und der

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ORIGINAL INSPECTED

L 2 ■

Ausgang (20) der Kodeauswahleinheit (6) an den Steuereingang des ersten Tores (8) sowie über den Hegator (11) an den des zweiten Tores (9) angeschlossen ist.

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