SU799024A1 - Устройство дл определени внутрен-НЕгО СОСТО Ни САМООбжигАющЕгОС элЕКТРОдА - Google Patents

Description

зондировани , который заключаетс  в том, что при помощи нескольких термопар, помещенных в защитные тру снимают температурное поле внутри электрода. lio температурному распределению стро т изотермы, по которым определ ют положение зоны коксовани и скорость коксовани  1 . и 2 .

Однако размещениеконструкции внутри кожуха усложн ет эксплуатаци электрода в момент загрузки в него электродной массы и при наращивании кожуха.

Кроме того, точность измерени  температуры по данному способу .недостаточна , -так как термопары заключены в металлические трубы, имеющие наводки. Трудно также учесть поправку на теплопередачу и точнЪ определить положение зоны спекани . Попадание дополнительного железа в расплав , а затем в шлак, ухудшают качество сливаемого продукта.

Известно также устройство, в котором , кроме термопары, в защитную металлическую трубу помещают металлический зонд, перемещаемый специалным приводом до соприкосновени  с зоной спекани . Устройство снабжено прибором контрол  за перемещением зонда З .

Внутреннее состо ние электрода определ етс  на основе измерени  температуры, в зкости жидкой электродной массы, положени  и механической прочности зоны спекани .

В зкость жидкой электродной массы определ ют путем измерени  приводной силь . в момент опускани  и подъема измерительного зонда.

Прочность зоны спекани  определ етс  по приводной силе в момент отрыва измерительного зонда от зоны спекани  после их адгезии, происходщей в течение определенного промежутка времени.

Однако в этом устройстве измерение возможно только тогда, когда масса в кожухе находитс  в абсолютн расплавленном состо нии, так как наход щиес  в жидкой массе куски могут повли ть на точность определени  положени  зоны спекани  вследствие высокого сопротивлени  перемещению измерительного зонда.- Кроме того, точность измерени  в зкости низка , так как на измерение ее вли ет наличие жидкой электродной массы в самой защитной трубе.

Определение механической прочности спекаемого участка сопр жено свозможностью аварии всего.устройства в случае основательного спекани  зонда с электродной массой, так как скорость адгезии не контролируетс .

Наиболее близким к предлагаемому По технической сущности  вл етс  устройство дл  определени  внутреннего состо ни  самообжигающегос  электрода в течение плавки, содержащее электроакустический преобразователь , установленный снаружи кожуха электрода в области зоны спекани , вход которого через генератор высокочастотных импульсов соединен с задающим генератором, а выход через канал усилени , выполненный в виде цепочки из последовательно соединенных аттенюатора, усилител  и интегрирующего элемента, соединен с первы входом блока определени  степени спекани  электрода, выход которогосоединен со входом блока определени  положени  зоны спекани , с .выходами дл  подключени  системы управлени  эле-ктропечной установкой f4 .

.. Работа устройства основана на св зи параметров ультразвуковых колебаний (затухание и скорость ультразвука ) с физико-механическими свойствами материалов (плотностью, прочностью, в зкостью и т.д.).

Определение степени спекани  осуществл етс  путем оперативного измерени  коэффициента затухани  и времени распространени  ультразвуковых колебаний, возбужденных в поперечном сечении электрода на высоте оптимального расположени  зоны спекани , сравнени  их с заданными значени ми этих параметров, полученными в лабораторных услови х при исследовании скоксованного электрода. Дл  повы шени  точности полученные значени  интегрируютс  за определенный промежуток времени.

Дл  определени  положени  зоны спекани  сравнивают фактическую степень спекани  с заданной, и по величине отклонени  ее, и по положению электроакустического преобразовател  суд т о положении зоны спекани .

Основным недостатком этого устройства  вл етс  то, что в качестве заданных величин используютс  результаты , полученные в лабораторнглх услови х , и на реальном объекте услови  измерени  несколько отличаютс  и поправка может не отражать действительную величину, поэтому и точность определени  измеренных величин недостаточна .

. Кроме того, температура начала коксовани , плотность, состав электродной массы на различных предпри ти х и типах электропечных установок отличаютс , поэтому получение заданных параметров ультразвуковых колебаний св зано с дополнительными Трудозатратами.

Claims (1)

1. Расположение изучающего и приемного элемента йа диаметрально-противоположных сторонах электрода вследсвие большого затухани  ультразвуковых колебаний в электродной массе вынуждает использовать относительно низкие колебани  (до.300 кГц), что также вли ет на точность определени  внутреннего состо ни  электрода С увеличением же мощности элект ропечной установки, а следовательно и размеров электрода, частота колеб ний должна быть уменьшена, что вли  на точность работы устройства. Цель изобретени  - повышение точ ности и надежности определени  внут реннего состр ;   электрода. Цель достигаетс  тем, что устройство снабжено расположенными сна ружи кожуха электрода на одной вертикальной оси с указанным преобразователем двум  дополнительными электроакустическими преобразовател ми , первый из которых установлен на уровне жидкой электродной массы, а второй - ниже зоны спекани , вход обоих дополнительных преобразователей подключены к указанному генерат ру высокочастотных импульсов, выход первого дополнительного преобразовател  соединен со входом первого дополнительного канала усилени , пе вый выход которого через блок задержки соединен со вторым входом блока степени спекани , выход второ го дополнительного преобразовател  св зан со входом второго дополнител ного канала усилени , первый выход которого соединен с первым входом дополнительного блока определени  степени спекани , св занного с допол нительным входом блока определени  положени  зоны спекани , а вторые выходы обоих дополнительных каналов усилени  подключены к блоку пам ти, а его выход соединен со вторым входом дополнительного блока определе-. ни  степени спекани . .Все электроакустические преобразо ватели могут быть выполнены совмещен ными или раздельно- совмещенными, при чем их входы могут быть св заны с генератором высокочастотных импульсов через коммутатор. Дл  повышени  надежности устройс ва снабжено регистрирующим блоком, например электронным вольтметром, вход которого соединен с вторым выхо дом первого блока спекани , а между выходом усилител И входом интегр атора второго дополнительного измерительного канала включен логический элемент, выполненный по схеме ИЛИ.-НЕ На чертеже изображена блок-схема устройства дл  определени  внутреннего состо ни  самообжигающегос  электрода. По высоте электрод условно разделен на четыре агрегатные зоны, А-- спеченна  часть электрода; В - , зона спекани  С - зона жидкой электродной массыJ Д - зона кусковой электродной массы. Устройство содержит электрод 1 с контактными плитами 2, задающий генератор 3, генератор 4 высокочастотных импульсов, соединенных через коммутирук ций блок 5 с входом трех раздельно-совмеиенных или совмещенных преобразователей б, размещенных вертикально друг над другом на различной высоте электрода, выходы электроакустических преобразователей ба, бб, бв соединены с входами измерительных -каналов I,., Ш . Первый и второй каналы идентичны и содержат последовательно соединенные аттенюатор 7, усилитель 8 и интегратор 9. Выход первого канала через блок 10 задержки соединен со входом блока 11 спекани , второй . вход которого соединен с выходом второго измерительного канала. 1Вто- . рой выход первого измерительного канала через блок 12 пам ти соединен с первым входом блока 13 спекани , второй вход которого соединен с выходом третьего измерительного канала. К выходу блок 11 спекани  подключен усилитель 14а, к выходу блока 13 спекани -усилитель 146, причем усилитель 14а детектор 15 и показывающий прибор 16 могут входить в электронный вольтметр. Выходы усилителей 14 а и 146 соединены со входами блока 17 определени  положени  зоны спекани . Третий измерительный канал отличаетс  от первых двух наличием логического элемента ИЛИ-НЕ 18, включенного между входом усилител  8в и интегратора 9в этого канала. Устройство работает следующим образом . Задающий Генератор 3 вырабатывает последовательность пр моугольных импульсов с частотой повторени  300 Гц, Которые запускают высокочастотный генератор 4, генерирующий рабочие импульсы высокочастотных колебаний практически любой частоты. Электрические высокочастотные колебани  через коммутатор 5 поступают на входы электроакустических преобразователей ба, бб, 6в. Коммутатор работает таким образом, что на входы электроакустических преобразователей высокочастотные колебани  поступают поочередно. В случае использовани  совмещенного акустического преобразовател , он состоит из одного элемента, который поочередно становитс  то излучающим, то приемным элементом, а колебани  в электрод ввод тс  перпендикул рно его поверхности через тонкий изол ционный слой. Более целесообразным  вл етс  применение раздельно-совмещенного электроакустического преобразовател , который состоит из двух элементовизлучающего и приемного и которые огут быть выполнены в одном корпусе. В этом случае высокочастотные колебани  ввод тс  под углом через специальную призму, причем угол наклона Д9 жен быть таким, чтобы отражение ко бани  попали на приемный элемент. Следовательно,электрические высо кочастотные колебани  поступают на излучак цие элементы, где вследствие обратного пьезоэффекта преобразуютс в ультразвуковые и ввод тс  в метал лический кожух электрода. На гр нице раздела двух сред металлический кожух-электррдна  масса, часть ультразвуковой энергии отражаетс  а чгсть проходит в электрод. Отраженные ультразвуковые колебани  поступают на приемные элементы электро акустических преобразователей 6а,бб 6в, где вследствие пр мого пьезоэффекта ультразвуковые колебани  преобразуютс  в электрические. В измерительных каналах-I, Q и ж происходит измерение амплитуды отра женных колебаний аттенюаторами 7а, 76, 7в, усиление полученного сигнала усилител ми 8а, 86, 8в, и затем они поступают в интеграторы 9а, 96 непосредственно, а в интегратор 9в через логический элемент 18, о назначении которого будет сказано ниже. Исход  из этого, что плотность жидкой электродной массы и скоксованного электрода различна, а также отличаютс  и скорости ультразвуковых колебаний в них, величины амплитуд, отраженных ультразвуковых колебаний измеренные каждым каналом несколько отличаютс . О величине отличи  можно судить по величине коэффициента отражени , который определ етс  из выражени  U-( где W г отношение акустически импендансов первой и второй среды, плотность первой и второй среды, г/см/ скорость ультразвуковых колебаний и колеб НИИ в первой и второй средах, м/с. Так как по мере коксовани  физик механические свойства электродной массы претерпевают изменени , то и коэффициент отражени  в зависимости от агрегатного состо ни  электродной массы отличаетс .Из опыта эксплуатации самообжигающихс  электродов установлено, чт в зависимости от состава электродно массы плотность жидкой электродной массы находитс  впределах 1,41 ,6 г/см % а плотность скоксованного электрода - 1,8-2,06 г/см. Соот ветственно скорости ультразвуковых колебаний в жидкой электродной масс составл ет 1700-2200 м/с, а скоксованного электрода - 2500-3000 м/с. Подставив в вышеприведенную формулу значени  дл  первой среда(мета ,8 г/см , м/с, а дл  второй среды - средние значени  жидкой электродной массы и скоксованного электрода, получаем ,7),a R/i. 0,62, т.е. следовательно амплитуды , измеренные на границе раздела металлический ко ух-кажда  электродна  масса, на 12% больше, чем отраженна  амплитуда на границе раздела металлический кожух-скоксованный электрод... После интегрировани  сигналы пропорциональные измеренным амплитудам поступают в блоки 11 и 13 спека.ни . Дл  того, чтобы эти сигналы поступали одновременно используютс  блок 10 задержки и блок 12 пам ти. Таким образом,выходной сигнал с первого измерительного канала поступает в блок 10 задержки, причем врем  за,-г держки определ етс  временем интегрировани  и временем между посылками двух импульсов, т.е. At., Иц„1-2 l Одновременно выходной сигнал с второго выхода измерительного канала поступает в блок 12 пам ти, где находитс  до тех пор, пока в него не поступит сигнал с выхода третьего измерительного канала. Сигналы, пропорциональные амплитуде , отраженных колебаний с выхода второго измерительного канала поступают непосредственно в блок 11 спекани , а с выхода третьего измерительного канала - в блок 13 спекани . Оба блока спекани  выполнены по схеме делител , и в них происходит сравнение выходных сигналов второго и третьего канала соответственно с первым , т.е. реализуетс  уравнение Q,A2lA.,MG,,,-Ai/A., , Следовательно, чем меньше величина G тем больше степень коксовани  (спекани ). На этом определение степени спекани  в оптимальном и несколько ниже его сечении заканчиваетс . Степень спекани  в оптимальном сечении регистрируетс  электронным вольтметром, состо щим из усилител  14в, детектора 15 и показывающего прибора 16. Шкала показывающего прибора отградуирована в безразмерных единицах, показывающих степень спекани , за единицу прин та величина, пропорциональна  амплитуде отраженных колебаний от границы раздела металлический кожух-жидка  электродна  масса. При желании с выхода электронного вольтметра полученные величины степени . спекани  можно записать на самописце. С выхода блоков 11 и 13 спекани  через идентичные усилители 14а и 14б (возможно и без них, а непосредственно ) сигналы, пропорциональные степени спекани  в каждом-сечении, тгоступают в блок 17 определени  положени зоны спекани . В этом блоке происходит сравнени степени спекани , т,е, , и определ етс  скорость спекани ,т.. .. k - скорость коксовани ; Ij - рассто ние между электроакустпгоскими преобразовател ми (вторые и третьи). При этом о нормальной скорости коксовани  суд т исход  из того, чт оно должно быть равна G 0,05 на 100 мм высоты электрода, если не используетс  усилители, с усилител  G К,(,- 0,05. Обычнозона спекани  имеет прот  женность не более 300 мм, и в ней происход т резкие изменени  физикомеханических характеристик. Нормальным считаетс , если начало зоны спекани  соответствует 0 0,92-0,94, т.е. амплитуды отраженных колебаний от раздела сред в оптимальном сечении должны быть на 6-8% меньше, чем в зоне расположени  жидкой .электродной массы. Исход  из этих соображений и опре дел етс  положение зоны коксовани , т.е. исход  из скорости коксовани  и положени  электроакустических преобразователей . В зависимости от этого,блок ,17 вьщает в систему автоматического управлени  различные сигналы, например , если степень спекани  в опти мальном сечении равна 0,95, а скорость спекани  между двум  сечени ми равна 0,038 на 100 мм, то выдаетс  сигнал на запрет перепуска электрода; если же .G2 0, ,04 на 100 мм, то выдв.етс  сигнал на разреш ние уменьшенного перепуска, если же 0,90, а К 0,06 на 100 мм, то вьщаетс  сигнал на разрешение повыг шенного перепуска электродов. О надежности работы устройства можно судить по показани м электронного вольтметра, кроме того с этой целью в третий измерительный канал включен логический элемент 18, выпол ненный по схеме ИЛИ-НЕ. Это вызвано тем, что не исключены случаи, когда из-за термических перегрузок в элект роде образуютс  трещины, и надежного контакта скоксованным электродом и кожухом нет. В этом случае ультразвуковые колебани  отра жаютс  от воздуха, а амплитуда отраженных колебаний резко возрастает, поэтому логический элемент 18 такой сигнал в интегратор не пропускает, чтобы не исказить результат измерени , т.е. если амплитуда отраженных колебаний превышает определенную величину, то.на выходе логического элемента 18 нет сигнала. В э м случае , если в течении опре- ленно го времени нет сигнала на входе интегратора 9в, то необходимо руководствоватьс  показани ми электронного вольтметра, либо немного изменить положение электроакустического преобразовател . Желательно дл  повышени  надежности определени  внутреннего состо ни  самообжигающегос  электрода иметь несколько пар электроакустических преобразователей, расположенных по периметру электрода, которые можно переключать на электронную часть устройства, тогда можно получить объемное представление и расположении зоны спекани , что значительно облегчает эксплуатацию электропечной установки. Следует отметить, что устройство может быть применено на любых электропечных установках независимо от диаметра электрода, так как излучающий и приемный элементы наход тс  с одной стороны электрода, и работа его основана на различии акустических параметров различных агрегатных; f зон электрода и позвол ет исключить трудозатраты по определению акустических параметров электрода в лабораторных услови х и таким образом повысить точность измерени  степени спекани  и положение ее. Устройство позвол ет предотвратить обрывы электрода по неспеченной части и существенно повысить коэффициент использовани  времени за счет сокращени  простоев электропечной установки,и следовательно увеличить выход готового продукта. Формула изобретени  1.Устройство дл  определени  внутреннего состо ни  самообжигающегос  электрода в течение плавки, содержащее электроакустический преобразователь ,установленный снаружи кожуха электрода в области зоны спекани , вход которого через генератор высокочастотных импульсов соединен с задающим генератором, а ВЫХОД- через канал усилени , выполненный в виде цепочки из последовательно соединенных аттенюатора, усилител  и интегрирующего элемента, соединен с первьом входом блока опреелени  степени спекани  электрода, выход которого соединен со входом блока определени  положени  зоны спекани , свыходами дл  подключени  системы управлени  электропечной установкой, отлич.ающеес  ем, что, с целью повышени  точноси и надежности определени  внутреннего состо ни  электрода, оно снабено расположенными снаружи кожуха электрода на одной вертикальной оси указанным преобразовате.пем двум  ополнительнЕлми электроакустическими