PL151784B1 - Sposób i urządzenie do kontroli niejednorodnego dyfuzyjnokinetycznego procesu przemiany zachodzącej w burzliwym przepływie c ie c z y , zwłaszcza dla ustalania składu sta l i - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

151 784

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nrZgłoszono: es 03 20

Pierwszeństwo -— /P. 252468/

CZYTELBI.1

OGÓŁU

Int. Cl.⁵ B22D 1/00 G01N 33/20

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono:

Opis patentowy opublikowano: 1991 03 29

09 23

Twórca wynalazku

Uprawniony z patentu: Vasipari Kutato es Fejleszto Vóllcvlat, Budapeszt /Węgry/

SPOSÓB I URZĄDZENIE DO KONTROLI NIE3EDN0R0DNEG0 DYFUZY3NOKINETYCZNEGO PROCESU PRZEMIANY ZACH0DZACE3 W BURZLIWYM PRZEPŁYWIE CIECZY, ZWŁASZCZA DLA USTALANIA SKŁADU STALI

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzędzenie do kontroli niejednorodnego dyfuzyjnokinetycznego procesu przemiany zachodzącej w burzliwym przepływie cieczy, zwłaszcza dla ustalenia składu stali·

W technice spotyka się znaczną liczbę takich procesów, w których dochodzi do niejednorodnej przemiany w strumieniu cieczy· Niejednorodna przemiana jest to proces przemiany fizycznej, zachodzący na określonych powierzchniach, na przykład na granicznych powierzchniach faz, a więc w systemach zawierających ciekłą fazę dyspergującą i obok niej drugą dyspersyjną fazę ciekłą, gazową lub stałą, a także na powierzchniach o właściwościach katalitycznych, na elektrodach zanurzonych w cieczy, lub też na ścianie naczynia, zawierającego ciecz· □ak to już wspomniano na wstępie, wynalazek dotyczy także urządzenia do kontroli tych niejednorodnych przemian z tym, że przemiany ta spełniać muszą warunek, że strumień cieczy przepływa w sposób burzliwy, a jednocześnie czynią zadość warunkowi, że sama przemiana przebiega według kinetyki dyfuzyjnej, a więc szybkość przemiany określana jest przez prędkość przemiesz*czania czynnika z powierzchni będącej miejscem niejednorodnej przemiany do wnętrza cieczy, lub odwrotnie, z wnętrza cieczy do jej powierzchni·

Do kontroli procesów niejednorodnych przemian zachodzących w cieczach znane są ogólnie metody bezpośrednie, polegające na pobieraniu próbek 1 analizie chemicznej lub fizykochemicznej tych próbek. 0 ile metody te zapewniają dokładność wymaganą przez praktykę, to jednak na ogół nie pozwalają one na dokonywanie interwencji w trybie doraźnym. W przypadku szybko przebiegających procesów przemysłowych i w zmiennych warunkach pobieranie i analiza próbek nie mogą stanowić podstawy procesów regulacyjnych. W niektórych nawet przypadkach pobieranie próbek jest nie151 784

151 784 wykonalne, zwłaszcza wtedy, gdy czynność ta wymagałaby zatrzymania procesu przemysłowego· Osobny problem stanowi kontrola składników, znajdujących sią w małych ilościach· Ponieważ w tym przypadku odpowiedni poziom wyniku pomiaru można osiągnąć jedynie na drodze analizy kilku próbek, zawartość danego składnika może znacznie się wahać w różnych próbkach w stosunku do wartości średniej ·

Do innych znanych rozwiązań należą sposoby oparte na metodach pośrednich, kiedy to o szybkości przemiany, względnie o postępie procesu uzyskuje się informacje w sposób pośredni, a więc na przykład poprzez obserwacją parametrów zmieniających sią wraz ze stężeniem· Takimi parametrami mogą być na przykład ciśnienie, temperatura, kolor, dźwięk lub podobne·

W tym przypadku Informacja może być uzyskana stosunkowo szybko, lecz dokładność określonych na tej podstawie danych lub też ich kompletność nie wystarcza do zrealizowania procesu regulacji, działającego z pełną niezawodnością. Przykładowo w produkcji stali, w kierowaniu procesem konwertorowym z wdmuchiwaniem tlenu, proponuje się zastosowanie kontroli opartej na zasadzie akustycznej, jak to podane zostało m.in· w publikacji Baptyzmańskl W.I. i inni, IWUZ Czornaja Metallurgija 1962/2, str.34 do 38·

Sposób ten opiera sią na wykorzystaniu zjawiska akustycznego, dokładniej poziomu ciśnienia akustycznego powstającego przy wdmuchiwaniu tlenu do stopionej stali· Według tego artykułu skokowa zmiana, a zwłaszcza podwyższenia poziomu ciśnienia akustycznego świadczy o tak znacznym zagęszczeniu warstwy żużla pokrywającego stopioną stal, że należy już celowo zatrzymać czynność wdmuchiwania tlenu. Tym sposobem można, co prawda,zapobiec rozwijaniu szkodliwych wtórnych procesów albo je spowalniać, lecz nie można uzyskać informacji zapewniających powtarzalność działań, na podstawie których dałoby się wyciągnąć jednoznaczny wniosek o zawartości węgla w stali, jako parametrze podstawowym dla tej stali·

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia, aby można było uniknąć konieczności pobierania próbki i w sposób pośredni uzyskać wielkości charakterystyczne stężenia, sygnalizujące o przebiegu procesu niejednorodnego dyfuzyjno-kinetycznej przemiany w burzliwym przepływie cieczy określone z wysoką niezawodnością.

Podstawą wynalazku jest wniosek, że istnieje jednoznaczny związek między składem widomym dźwięku cieczy wywołanym przez drgania pęcherzyków, przykładowo pęcherzyków gazu i pary, względnie pęcherzyków kawitacyjnych, obecnych w cieczy przepływającej w sposób burzliwy a wielkością współczynnika dyfuzji burzliwej, charakterystycznego dla przemiany· Jeżeli w czasie przepływu burzliwego, wartość współczynnika dyfuzji burzliwej D_turb zwiększa się, to dźwięk cieczy posiada widmo ciągłe, zmieniające się w charakterystyczny sposób. Wewnątrz analizowanego pasma częstotliwości zwiększa się stosunek zawartości energii zakresu leżącego powyżej określonego poziomu częstotliwości do zawartości energii zakresu leżącego poniżej tego poziomu częstotliwości· Można to sformułować również w ten sposób, że wraz ze wzrostem współczynnika dyfuzji burzliwej D_tur^ ^w widmie dźwięku cieczy zwiększają sią amplitudy należące do składowych o wyższej częstotliwości, w porównaniu do składowych o niższej częstotliwości· Tak więc można przyporządkować zmiennemu w czasie widmu funkcją czasu, oznaczoną przez R/t/, która jest w ściśle monotoniczne wzrastającej współzależności funkcyjnej ze współczynnikiem dyfuzji burzliwej D_turb« Wykorzystanie tego zjawiska jest ułatwione przez fakt, że w przypadku niejednorodnych dyfuzyjno-kinetycznych przemian, przebiegających w przepływie burzliwym cieczy, charakterystyczne aktualne stężenie może być w znany sposób obliczone przy wykorzystaniu wartości aktualnych współczynnika dyfuzji burzliwej. Przy tym należy znać stężanie początkowe, a w przypadku zmiennej powierzchni dającej miejsce przemianie lub przekształceniu niejednorodnemu, zależność tej powierzchni od czasu i/lub stężenia, a dodatkowo w przypadku przekształcenia charakteryzującego sią stanem równowagi, dana określa jące stężenie tej równowagi oraz ponadto wartość liczbową stałej, występującej w prawie określającym szybkość przekształceniu·

Zadaniem wynalazku jast wykorzystać powyższe zjawisko i przez to opracować taki sposób i urządzenie do kontroli dyfuzyjno-kinetycznego niejednorodnego przekształcenia zachodzącego w burzliwym przepływie cieczy, które oparte są na analizie zmiany zjawiska dźwiąkoweg towarzyszącego przepływowi. Tak więc znając początkowe wartości stężania oraz dane aktywnych

151 784 interwencji w przemianie jak na przykład dozowania substancji aktywnych lub podobnych·

Zadaniem wynalazku jeet opracowanie sposobu 1 urządzenia· za pomocą których można zrealizować kontrolą w czasie rzeczywistym poprzez śledzenie zjawiska dźwiękowego.

Sposób według wynalazku polega na tym, że detekuje się przebieg akustyczny powstały wskutek drgań pęcherzyków gazu 1/lub pary obecnych w cieczy przepływającej burzliwie· po czym z sygnału odfiltrowuje się w razie potrzeby zakłócenia· następnie z wykrytego sygnału wytwarza się sygnał elektryczny odzwierciedlający skład widmowy tego sygnału· a sygnał elektryczny wykorzystuje się do pośredniej kontroli przekształcenia w czasie rzeczywistym· jako sygnał pomiarowy charakterystyczny dla chwilowej względnej wartości współczynnika dyfuzji burzliwej przepływającej cieczy.

Wykrywania dokonuje się za pomocą mikrofonu, ewentualnie czujnika wibracji ciała stałego. Zamiast wykrywania bezpośredniego, stosuje eię wykrywanie wibracji w przypadku, gdy zakres częstotliwości dźwięku cieczy wychodzi poza zakres dźwięków słyszalnych i jest ona konieczna wówczas, gdy ciecz umieszczona jest w próżni, bowiem w tym przypadku praktycznie brakuje środowiska gazowego przenoszącego fale akustyczne.

Stosunek poziomu sygnału do szumu, określający efektywność pomiaru może być poprawiony przez zwiększenie ilości pęcherzyków w sposób sztuczny, np. przez dozowanie do cieczy substancji powierzchniowo-czynnej albo w poetaci proszku, albo jako substancję stałą odparowującą w temperaturze cieczy, ewentualnie przez wdmuchiwanie do cieczy gazu.

Z otrzymanego sygnału można w różny sposób wytwarzać sygnał elektryczny odzwierciedlający skład widmowy. Jeden ze sposobów polega na tym, że w zakresie widma wybranym w paśmie wykrywanym dla przetwarzania sygnału, wybiera się wartość częstotliwości odniesienia i w ten sposób dzieli się widmo na dwa zakresy. Dla jednego z zakresów oraz dla pełnego widma, ewentual nie również dla drugiego zakresu, ustala się należące do nich wartości skuteczne albo średnie i dzieli się te dwie wartości przez siebie. Na ogół wybiera się wielkość charakterystyczną dla zakresu widmowego należącego do częstotliwości większych od częstotliwości odniesienia i wielkość charakterystyczną porównuje się z wartością należącą do pełnego zakresu widmowego. Wzrost tego ilorazu oznacza wzrost wartości współczynnika dyfuzji burzliwej D_tur^·

Wykryty sygnał poddaje się transformacji widma przed oznaczaniem wartości skutecznej albo średniej. Czynność ta może obejmować również odfiltrowanie szumów. Transformacja widma może być wykonana w znany sposób wąskopasmowymi filtrami, analizatorem widmowym, maszyną matematyczną przyłączoną do przetwornika analogowo-cyfrowego itp.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje eię tym, że zawiera w łańcuchu szeregowym czujnik działający na zasadzie akustycznej, wzmacniacz, jednostkę przetwarzania sygnałów przyjmującą sygnał wyjściowy wzmacniacza oraz jednostkę liczącą, przy czym jednostka przetwarzania danych zawiera obwód prądowy dzielący sygnał wyjściowy wzmacniacza na zakresy widmowe i określający wartości skuteczne albo średnie należące do tych zakresów oraz stosunek tych wartości.

Jednostka przetwarzania sygnałów zaopatrzona jest korzystnie w obwód prądowy dla dokonania transformacji widma sygnału wyjściowego wzmacniacza.

Do określania wyżej wymienionych wartości w jednostce przetwarzania sygnałów urządzenia według wynalazku znajdują się filtry wejściowe, korzystnie wąskopasmowe filtry albo kombinacja filtrów dolnoprzepustowych i górnoprzepustowych, jedna lub więcej jednostek mnożących, sumator oraz człon do oznaczania wartości skutecznej albo średniej. Elementy te uporządkowane są w dwóch łańcuchach szeregowych, na wyjściu których znajduje się element dzielący, określający funkcję czasu R/t/· Jednostki mnożące mogą być wykorzystane także do transformacji widma.

Jednostka licząca ma wejścia, poprzez które można przekazać do niej dane w czasie rzeczywistym, stałe wartości oraz dane wzorcowe.

Za pomocą sposobu i urządzenia według wynalazku można wykonać kontrolę w czasie rzeczywistym niejednorodnych dyfuzyjno-kinetycznych przemian, przebiegających w cieczach. Kontrolą można obejmować również takie ciecze, które nie są dostępne obserwacji bezpośredniej.

Z tego powodu szczególnie dobrze nadają się one do wykonania zadań regulacyjnych powstających w produkcji stali, gdy zachodzi potrzeba śledzenia zawartości siarki w surówce i podejmowania czynności regulacyjnych dla utrzymania tej zawartości w określonym przedziale.

151 784

Rozwięzanie według wynalazku jest bliżej objaśnione w przykładzie wykonania urzędzenia, względnie realizowania sposobu, w oparciu o załęczony rysunek, na którym fig.1 przedstawia przebieg sygnału przetwarzanego w toku realizowania sposobu według wynalazku, fig.2 - schemat blokowy urzędzenia według wynalazku, fig.3 - korzystne wykonanie obwodu prędowego zastosowanego w jednostce przetwarzania danych w urzędzeniu według wynalazku, a fig.4 przedstawia drugi korzystny przykład wykonania obwodu prędowego zastosowanego w jednostce przetwarzania danych w urzędzeniu według wynalazku.

Sposób według wynalazku znajduje szczególnie korzystne zastosowanie w produkcji stali. Zadaniem jego jest na przykład określenie optymalnego momentu odlewania z konwertora i w tym celu śledzenie procesu rozpuszczenia składnika stopowego wsypanego w postaci proszku do stopionej stali, utrzymywanej w przepływie burzliwym poprzez mieszanie indukcyjne. Doświadczenie wskazuje, że przy określonym poziomie rozpuszczania, na przykład przy 99% można rozpoczęć odlewanie. Rozpuszczenie stanowi proces przebiegajęcy z kinetykę dyfuzyjnę. Zjawisko dźwiękowe towarzyszęce przepływowi jest mierzone czujnikiem wibracji ciała stałego, przymocowanym do płaszcza metalowego pokrywy naczynia przyjmujęcego stopionę stal. Zakres widmowy obejmuje częstotliwości do 16 kHz. Z widma otrzymanego czujnikiem odfiltrowuje eię szumy o częstotliwości sieciowej, a więc 50 Hz, których źródłem jest przetwornik prędowy do mieszania indukcyjnego i które przedostaję się przez sieć elektrycznę do urzędzenia· Odfiltrowanie dokonuje się na przykład wyeliminowaniem z widma wszystkich częstotliwości nie przekraczajęcych 100 Hz. Tak więc w danym momencie czasowym otrzymuje się funkcję y = y /x/ przedstawionę na fig.1, gdzie y oznacza amplitudę, x częstotliwość, przy czym na fig.1 f = 100 Hz stanowi dolnę, F = 16 kHz górnę granicę oceny widma, a H = 5 kHz jest częstotliwościę odniesienia, wyznaczajęcę zakresy widmowe T^ i T^, cechowane zmiennymi w czasie wartościami skutecznymi albo średnimi. Podstawowę cechę sposobu jest analiza funkcji y = y/x, t^/ należęcych do poszczególnych punktów czasowych t^ i ocena zmian wynikajęcych z tej analizy. Jedna z możliwości analizy to na przykład ustalenie wartości skutecznej K funkcji y = y /x, tj dla zakresu widmowego T^ od 100 Hz do 5 kHz oraz wartości skutecznej I₂ tej samej funkcji dla zakresu widmowego od 100 Hz do 16 kHz, a więc dla całego ocenianego widma. Iloraz Ι^/Ι₂ ^ty^c^¹ dwóch wartości skutecznych stanowi wartość chwilowę funkcji czasu R /t/. Ponieważ pomiary wzorcowe daję współzależność między współczynnikiem dyfuzji burzliwej ^a funkcję czasu R /t/, można ustalić wartość chwilowę także tego współczynnika. Będęc w posiadaniu tej ostatniej wartości, punktu czasowego dozowania oraz dozowanej ilości, można śledzić w czasie rzeczywistym przebieg zmiany stężenia i w ten sposób uzyskać dane charakterystyczne dla procesu rozpuszczenia odpowiedniego składnika.

Dalsza możliwość to ustalenie funkcji czasu R /t/ na podstawie takiej wartości skutecz nej albo średniej I₃, określonej ilorazem I₃ /^Σ2» której podstawę jest funkcja y /x, tj. z /x/ składajęca się z wybieranej funkcji y /x, tj oraz z funkcji przekształcenia widma z /x/·

Takę funkcję może być między Innymi monotonicznie wzrastajęca funkcja zmiennej x, jak na przykład tysięckrotność części całkowitej ilorazu x/1000· Ta operacja stanowi praktycznie również transformację widma. Za pomocę wspomnianej funkcji z /x/ wyklucza się oddziaływanie częstotliwości poniżej 1000 Hz. i zapewnia oddziaływanie wzrastajęce wraz z amplitudę.

W toku realizowania sposobu według wynalazku natężenia zjawiska akustycznego może być korzystnie zwiększone, jeżeli sztucznie wytwarza się pęcherzyki w burzliwym przepływie cieczy. W tym celu można dozować substancję stałę w postaci proszku, odparowujęcę w temperaturze cieczy, albo substancję powierzchniowo-czynnę, albo też wdmuchuje się do cieczy gaz, przy czym oczywiście należy wybrać takę substancję, która nie oddziaływuje niekorzystnie na kontrolowany proces.

Urzędzenie według wynalazku /fig.2/ zapewnia zrealizowanie nakreślonego wyżej sposobu i na ogół również jest zdatne do wykonania w czasie rzeczywistym kontroli niejednorodnego dyfuzyjno-kinetycznego procesu zachodzęcego w cieczy przepływajęcej burzliwie. Samo urzędzenie zawiera czujnik 1 śledzęcy zjawisko akustyczne przebiegajęce w cieczy przepływajęcej burzliwie, wzmacniacz 2 podłęczony do jego wyjścia» jednostkę przetwarzania danych 3, przyjmujęcę wzmocniony eygnał oraz jednostkę llczęcę 4, wytwarzajęcę eygnał wyjściowy na podstawie przetworzonego sygnału. Elementy te stanowię w zasadzie połęczenie szeregowe. Jednostka liczęca 4,

151 784 wyposażona jest w wejścia 11, 12, 13, przez która można wprowadzić do niej stałe wartości charakterystyczne dla procesu, dane wzorcowe oraz dane w czasie rzeczywistym odzwierciedlające proces na bieżąco·

Jednostka przetwarzania danych 3 oraz jednostka licząca 4 mogą być wykonane razem jako odpowiednio zaprogramowana maszyna matematyczna, a sygnał wyjściowy jednostki liczącej 4 doprowadza się na ogół do takiego urządzenia kontroli i/lub sterowania procesami, za pomocą którego można odpowiednio oddziaływać na kontrolowany proces, na przykład poprzez dozowanie odpowiedniej ilości określonej substancji, zwiększenie albo zmniejszenie natężenia mieszania itp·

Jednostka przetwarzania danych 3 zawiera taki obwód prądowy, który zapewnia potrzebne przetworzenie sygnału otrzymanego ze wzmacniacza 2 i w ten sposób stanowi podstawę uzyskania informacji o badanym procesie.

Wyjście wzmacniacza 2 jest połączone z czujnikiem, działającym na zasadzie akustycznej, przy czym sygnał wyjściowy wzmacniacza 2 jest przekazany do serii wąskopasmowych filtrów /fig.3/ albo do układu filtra dolno-przepustowego 15 i górno-przepustowego 14 /fig.4/·

Wyjścia filtrów są doprowadzone do sumatorów 8 bezpoórednio /fig.4/ albo przez jednostki mnożące 7 /fig.3/ i przez nie do analogowych albo cyfrowych członów 9 określających wartości skuteczne albo średnie, których wyjście jest połączone z jednostką dzielącą 10. Zmienny w czasie sygnał wyjściowy dzielącej jednostki stanowi funkcję czasu R /t/· Przy pomocy wąskopasmowych filtrów 6 można w razie potrzeby dokonać również filtrowania szumów, albo transformacji widma.

Czujnik 1 urządzenia według wynalazku to na ogół mikrofon albo czujnik wibracji ciała stałego i z jego wyjściowego sygnału jednostka przetworzenia sygnałów 3 wytwarza sygnały potrzebne dla jednostki liczącej 4 do generowania sygnału podanego na monitor albo stanowiącego podstawę czynności regulacyjnych.

Opisany zostanie przykład sposobu postępowania dla zapewnienia odpowiedniej zawartości siarki w stopionej stali o masie 54 ton. Dokonuje się tego w ten sposób, że substancję aktywną sproszkowaną wdmuchuje się poprzez odpowiednią rurę zanurzoną w stopionej stali, a do wdmuchiwania stosuje się obojętny gaz nośny.

Stopiona stal jest w stanie przepływu burzliwego, przy czym występują w niej pęcherzyki kawitacyjne oraz pęcherzyki gazu nośnego. Niejednorodne dyfuzyjno-kinetyczne przekształcenie w tym przypadku to reakcja zachodząca na powierzchni dyspergazowanych cząsteczek powstających w wyniku reakcji między wdmuchiwaną aktywną substancją a stopioną stalą, w wyniku którego siarka rozpuszczona w stali przechodzi do cząsteczek dyspergowanych, które w określonym czasie opuszczają wnętrza stopionej stali. Wielkość powierzchni tych cząsteczek praktycznie się nie zmienia wskutek przyjmowania siarki.

W celu wytwarzania sygnału pomiarowego, którym jest funkcja czasu R /t/ stosuje się mikrofon o odpowiedniej charakterystyce kierunkowej i otrzymany z niego sygnał zostaje wzmocniony przez wzmacniacz 2, którego sygnał wyjściowy podany jest na filtr górnoprzepustowy 14 o dolnej granicy przepuszczania 7 kHz oraz do filtru usuwającego zakres częstotliwości do 100 Hz. Ten ostatni zapewnia odfiltrowanie szumów powstających w wyniku pracy działającego w pobliżu przetwornika prądowego, a więc szumów o niskiej częstotliwości, zwłaszcza 50 Hz. Wyjście każdego filtru doprowadzone jest bezpośrednio do osobnego członu 9 oznaczającego wartość skuteczną albo średnią, a ich wyjścia staniwią dwa wejścia analogowej jednostki dzielącej 10· Tak więc wytwarza się sygnały odzwierciedlające zawartość energetyczną zakresu widmowego T₂ oraz pełnego zakresu T^ + T₂ według fig«l, a stosunek tych zawartości stanowi sygnał pomiarowy określony funkcją czasu R /t/·

W celu przygotowania procesu kontrolnego, dla określenia stałych występujących w zależności łączącej funkcję czasu R /t/ ze współczynnikiem dyfuzji burzliwej D_tur^, a więc dla oznaczania funkcji transformacyjnej, śledzono proces usuwania siarki w kilku przypadkach· Zawartość siarki w stali była określona za pomocą badania płomieniowo-fotometrycznego na podstawie próbek pobranych przed dozowaniem substancji aktywnej /z pieca przed spustem do naczynia/ oraz po zakończeniu dozowania /ze strumienia odlewanego do formy/· Z oznaczonych

151 784 wartości R /t/ oraz z danych analizy można było ustalić, że wartości funkcji czasu w zakresie R /t/ od 0,05 do 0,80 chwilowe stężenie siarki S /t/ określone jeat zależnością . -0.89 -------- :

dt S /t/ - E /t/ równania kinetycznego, gdzie E /t/ stanowi równowagowe stężenie siarki, określone na podstawie teoretycznych przesłanek wzorem + 0,0225 m/t/

Tu Sg oznacza zawartość siarki przed rozpoczęciem dozowania substancji aktywnej, m/t/ natomiast ilość substancji aktywnej wprowadzonej do chwili t procesu, ustaloną drogą ważenia elektronicznego·

Kontrola procesu w czasie rzeczywistym prowadzona jest w taki sposób, że sygnały pomiarowe, a więc wartości funkcji czasu R/t/ podawane są wraz z sygnałami pomiarowymi elektr nicznego aparatu ważącego do mikrokomputera, który na podstawie konkretnego równania kinetycznego oraz po otrzymaniu wielkości wyjściowej Sq w krótkich odstępach czasu oblicza i podaje wartości aktualnego stężenia siarki S/t/. Oo ustalenia zawartości siarki Sq należy pobrać próbkę, przy czym proces ustalenia poszukiwanej wartości wyjściowej trwa ok. 20 do 30 minut· Sam proces kontrolowany trwa 3 do 10 minut, w zależności od szybkości osiągania pożądanej końcowej zawartości siarki.

Celem kontroli jest utrzymanie zawartości siarki w stali w określonym przedziale wartości, bowiem zbyt wysoka zawartość jest niepożądana zs względu na pogorszenia jakości stali, a zbyt niska ze względu na konieczność zużywania większej ilości substancji aktywnej, niż jest to konieczne, przy czym może zachodzić szkodliwy proces wchodzenia azotu z powietrza na miejsce siarki. Zwiększone azotowanie stali jest również niepożądane ·

W toku prób wykonanych sposobem według wynalazku uzyskano zgodność zawartości siarki w próbkach badanych metodą fotometrii płomieniowej z próbkami pobranymi po zakończeniu odsiar czania śledzonego drogą pomiaru akustycznego. Zgodność ta, stwierdzona oczywiście w granicach błędu analizy, została dowiedziona na podstawie 21 kolejnych badań. Za pomocą sposobu i urządzenia według wynalazku można stosunkowo prostymi środkami kontrolować przebieg badanych procesów w czasie rzeczywistym, bez konieczności pobierania próbek. Szczególną zaletą tych rozwiązań jest to, że w przypadku spełnienia pewnych warunków /zachodzenie tzw. analogii Reynoldsa/ wartość współczynnika dyfuzji burzliwej może być podstawą określenia współczynników lepkości burzliwej oraz burzliwego przewodnictwa cieplnego.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kontroli niejednorodnego dyfuzyjno-kinetycznego procesu przekształcenia w burzliwym przepływie cieczy, zwłaszcza dla ustalania składu stali, w którym do pomiarów wykorzystuje się dźwięk, znamienny tym, że detekuje się przebieg akustyczny powstały wskutek drgań pęcherzyków gazu i/lub pary obecnych w cieczy przepływającej burzliwie, z detekowanego sygnału wytwarza się sygnał elektryczny odzwierciedlający skład widmowy sygnału detekowanego i sygnał elektryczny wykorzystuje się do pośredniej kontroli przekształcenia w czasie rzeczywistym jako sygnał pomiarowy charakterystyczny dla chwilowej względnej wartości współczynnika dyfuzji burzliwie przepływającej cieczy.
2. 2. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że w cieczy sztucznie wytwarza się pęcherzyki gazu i/lub pary.
3. 3. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że przy wytwarzaniu sygnału elektrycznego odzwierciedlającego skład widmowy otrzymywanego sygnału, wybiera aię dwa zakresy widmowe tego sygnału i określa się stosunek ich wartości skutecznych albo średnich·
4. 4. Sposób według zastrz.3, znamienny tym, że otrzymywany sygnał poddaje się transformacji widma przed wytworzeniem sygnału elektrycznego·

   151 784
5. 5. Urządzenie do kontroli niejednorodnego dyfuzyjno-kinetycznego procesu przemiany w burzliwym przepływie cieczy, zwłaszcza dla ustalania składu stali, w którym do pomiarów wykorzystuje się dźwięk, znamienne tym, że zawiera w szeregowym łańcuchu czujnik /1/ działający na zasadzie akustycznej, wzmacniacz /2/, jednostkę przetwarzania sygnałów /3/ oraz jednostkę liczącą /4/, przy czym jednostka przetwarzania sygnałów /3/ zawiera obwód prądowy dzielący sygnał wyjściowy wzmacniacza /2/ na zakresy widmowe i określa jące wartości skuteczne albo średnie należące do tych zakresów oraz stosunek tych wartości.
6. 6. Urządzenie według zastrz.5, znamienne t y m, że jednostka przetwarzania sygnałów /3/ zawiera obwód prądowy transformujący widmo sygnału wyjściowego wzmacniacza /2/.
7. 7. Urządzenie według zastrz.5, znamienne tym, że jednostka licząca /4/ wyposażona jest w wejścia doprowadzające wartość stałą, dane w czasie rzeczywistym i dane wzorcowe /11, 12, 13/.

   Fig.l

   Fig.2

   151 784

   Fig. 3

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł