SU894473A1 - Устройство дл измерени в зкости расплавов металла - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлургии и литейному производству, в част ности к устройствам контрол  и измерени  физических и термолинаьмических параметров жидкого состо ни  paciuiaвов металлов. Процессом затве девани  отливки слитка управл ют путем скорости изменени  в зкости твердожидкой фазы расплава по всему объему формы, изложницы. Известно устройство дл  определени  в зкости жидкостей по средней скорости изменени  давлени  газа, наход щегос  под контроли{)уемой- жидкостью , содержащее капилл р,наполнен ный исследуемой жидкостью и источник импульсов давлени  1, Известно также устройство дл  измерени  в зкости жидких сред с помощью датчика контрол  максимального давлени  в газовом пузырьке, содержащее измерительную камеру и преобразователь со входной и компенсационной камерами, входна  камера соединена с измерительной в форме пневмотрубки , соединенной через дроссель с компенсационной камерой, и снабжена реле давлени , соединенным с клапанами впуска и выпуска газа 12. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  барботажный вискозиметр, содержащий барботажную трубку, нижний и верхний датчики обнаружени  пузырьков газа, св занные между собой генератор и счетчик импульсов, tynpasHfleMbie от датчиков обнаружени  пузырьков газа, дифманометр, подключенный к барботажной трубке, блок умножени , вход которого соединен с выходами дифмаиометра н счетчика импульсов 3 , Однако данное устройство характеризуетс  недостаточной точностью измерени  во всем диапазоне температур дл  жидкого стекла, составлЦющей более 5% от верхнего значени  шкалы вторичного прибора. Щ ичиной этого  вл етс  выполнение измерительной CMCTGtfa на контактных элементах, врем  срабатывани  которых соизмеримо со временем всплывани  пузырьков газа в жидком стекле, недостатком известного устройства  вл етс  регулирование частоты следовани  пузырьков грубо, от руки,, причем установленна  частота измен етс  по мере погружени  капилл рав жидкую среду. При этом увеличиваетс  радиус пузырька, что искажает момент ера тывани  верхнего датчика, а это приводит к неточному определению вре мени всплывани  пузырька, необходи мого дл  аналитического расчета в зкости . Кроме того, устройство не пригодно дл  замеров в металлических расплавах, так как в момент всплывани первого пузырька металл попадает в капилл р, за корачива  контакт нижне4 го датчика либо раствор   его при вь соких температурах, и система измерени  выходит из стро . Цель изобретени  - повьниение точности измерени  путем обеспечени  автоматической подачи импульсов газа с заданной частотой следовани  пузырьков и получение замеров на жидки металлах при достижении хорошей вое-; производимости результатов опыта. , Поставленна  цель достигаетс  ,тем что устройство дополнительно снабжено задающим и регулируемым генераторами частоты сигнала, пропорционального частоте подачи импульсов от натекател  газа, двум  демодул торами, сумматором, широтно-импульсным модул тором , причем выходы задающего и регулируемого генераторов через демодул торы .подключены ко входам сумматора, выход которого через регу л тор соединен с приводом открывани  клапана натекател  газа, при этом вход регулируемого генера- : тора через широтно-импульсный моду л тор подключен к выходу дифференциального манометра, который через пре образователь соединен с блоком регис раций., На фиг. 1 изображена печь с наг ревателем; на фиг. 2 - диаграммна  лента записи изменени  давлени  ДР; на фиг. 3 - единичный скачок давлени  д Р при формировании и отрыве пазового пузырькаот среза капилл ра. Устройство содержит печь 1 с нагревателем , в которой установлен тигл 2 с расплавом метгиша 3. Берботажна  трубка-капилл р 4 установлена в расп лав на заданную глубину h с помощью конусного столика ь и подсоединена с одной стороны к системе подачи нейт рального газа (включающей баллон б с гелием) через клапан 7 натекател  газа; с другой стороны - к дифманометр5 8 с демпфером 9. В систему по} :ключен такжетарировочный манометр , :10. На ту же глубину в расплав погружена термопара 11, подключенна  к системе регулировани  т.ег пературы пе ;чи, содержащей регул тор 12, печной трансформатор 13 и измерительный при бор 14 Задающий (опорный) генератор 15 (ЗГ) с каналом 16 установки задани  и регулируемый генератор 17 (РГ) частоты сигнала, пропорционального частоте всплывани  пузырьков в распт лаве, через демодул торы 18 и 19 .встречно подсоединены выходными ка .налами к сумматору 20. Выход последнего подключен на вход регул тора 21, Подсоединенного к приводу 22, кинематически св занному с механизмом 23 открывани  клапана натекател  газа. Вход регулируемого генератора частоты подсоединен к системе преобразовани  сигнала, включающей широтно-импульсный модул тор 24 (шим), на вход которого подключены обмотки дифференциально-трансформаторного преобразовател  дифманометра 8. Замкнута  обратна  св зь обеспечивает автоматическую подачу импульсов газа с заданной частотой следовани  пузырьков . Выход преобразовател  подключен также к системе регистрации давлени  в газовом пузырьке, включаютей преобразователь 25 сигнала и, регистрирующий прибор 26. Устройство работает следующим образом . В печи 1 с расплавом чугуна (хим-. состав: С 2,2%, h 2%) в тигле 2 устанавливают на заданную глубину h срез капилл ра 4 и спай термопары 11 с помощью конусного столика 5,. причем заданную температуру расплава поддерживают системой регулировани  температуры печи 1..и контролируют по показани м потейДнометра 14. Зачтем включают вентилем подачу импульсов газа от баллона б с гелием. Одновременно ключа5от ЗГ 15, предварительно установив по каналу 16 частоту всплывани  пузырьков пор дка 6-12 имп/MiiH. СигнаЛр пропорциональ ный заданной частоте следовани  ny-j зырькой, поступает через демодул  | тор 18 в сумматор 20 и с выхода его на вход регул тора 2:1. Привод 22 через редуктор 23 приоткрывает клапан 7 натекатехг . газа. Газ, поступа  в систему измерени , формирует пузырьки на срезе, капилл ра. При этом давление в системе измен етс  скачкообразио в соответствии с ростом и отрывом пузырьков газа от . каппил р.а 4. Сигнал, пропорциональный изменению давлени  газа/ с дифманометра 8 поступает через npeoapafзователь 25 на регистрирующий прибор 26. Максимальное значение давле|ни  в газовом пузырьке корректирук)т демпфером 9, выравнив а  скачкообраэ|ную запись калсдой серии пузырьков дл  различных глубин к общей оси. Одновременно сигнал с дифмакометра 8поступает в ШИМ 24, где синусоидальный сигнал различной амплитуды преобразуетс  в сигнал пр моугольной форми одной амплитуды, но с различным периодом. По цепи обратной св зи сигнал поступает на вход РГ 17. С выхода РГ 17 сигнал проходит через, демодул тор 19 на вычитающий вход сумматора 20. Результирующий сигнал с сумматора 20 поступает в регул ,;тор 23, управл ющий приводом клапана 7, обеспечива  подачу импульсов газа с заданной частотой.всплывани  пузырьков.

При этом устройство автоматически регистрирует изменение давлени  формируемых .на срезе капилл ра 4 пузырьках газа на данной глубине, .Дл  замеров на другом уровне измен ют глубину погружени .h. При изменении глубины погружени  мен етс  ферросттическое давление, противодействующее формированию пузырька газа. Сигнал рассогласовани  с дифманометра поступает по цепи обратной св зи в регул тор 12, который управл   приводом клапана 7 йатекател , автоматически устанавливает давление газа в барботажной трубке-: капилл ре 4, поддерживающее установленную на ЗГ 15 частоту импульсов газа. Благодар  этому осуществл етс  синхронизаци  подачи импульсов газа и на .срезе трубки формируютс  пузырьки одинакового радиуса.

Полученна  на диаграммной ленте запись изменени  давлени  дР (фиг.2 показывает,как вли ет на в зкость

расплава чугуна (химсостав 2%С и

4,16% Si) повышение Температуры дл  фиксированных значений 1280, 1360 и 1425°С соответственно. Динс1Мический коэффициент в зкости равен

г р-д.г

где 1 - в зкость, г/см-с (П); др - избыточное давление, при KOTopcjM пузырьки газа отрываютс  от капилл ра, f плотность расплава при

данной температуре; g - ускорение свободного падени  (981 см/с )) - врем  существовани  пузырька газа в расш1аве,с Дл  исследуемого расплава чугуна t- 3-.0,3965 о „ , 6,8-981-0,05 - °

Нетрудно заметить, что системы регулировани  температуры и часто- ты импульсов. газа обеспечивают посто нными параметры If к f ., вследствие чего дл  определени  коэффициента в зкости нужно регистрировать

только изменение давлени  в газовом пузырьке.f

Использование предлагаемого устройства при непрерывном контроле качества жидкого чугуна в услови х чугунолитейного цеха за счет повышени  точности измерени  в зкости в 2-2,5 раза экономический эффект по заводу составл ет 20,0 тыс. руб. в год.

10

Claims (3)

1.авторское свидетельство СССР 326486, кл. G 01 N 11 /04, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 59:4432, кл. G 01 N 11/00, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР 525006, кл. G 01-N 11/00, 1975 (прототип).