Claims (2)
Функциональна ограниченность известного устройства про вл етс , например , при контроле параметров расплава при выплавке сплавов дл посто нных магнитов. В заключительный период плавки наиболее важными метрами вл ютс температура и содержание алюмини , которые неп|&ерывно мен ютс : температура повышаетс , а содержание алюмини падает за счет угара. Дл каждой марки сплава существует нижнее предельное значение концентрации алюмини , нижсг которого получаетс брак по магнитным свойствам. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей устройства, а именно повышение оперативности контрол концентрации алюмини в процессе плавки при выплавке сплавов дл посто нных магнитов в индукционных печах. Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл контрол концентрации алюмини в расплаве преимущест венно при выплавке сплавов дл посто нных магнитов в индукционных печах, включающее фазометр, содержит датчик температуры расплава, задатчик типа магнитов, вторичные приборы и вычис- лительный блок, на вход которого подключены датчик температуры, фазометр и задатчик типа магнитов, а выход которого подключен к вторичным приборам Вычислительный блок содержит размножитель сигнала, два блока масштабировани , инвертор, сумматор, причем вход размножител сигнала вл ющийс входом блока, соединен с фазометром , выход размножител сигнала соединен со входом первого блока масштабировани и первым вторичным прибором, выход первого блока масштабировани соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через инвертор соединен с датчиком температуры расплава, другие входы которого соединены с задатчиком типов магнитов выход сумматора через второй блок масштабировани соединен со вторым вторичным прибором. В соответствии с технологией выплавки сплавов дл посто нных магнитов ввод алюмини производитс в заключительный период плавки. После ввода алюмини расплав нагревают до определенной температуры и производ заливку его в литейные формы. Однако в процессе нагрева происходит неконт ролируемый угар алюмини вследствие его высокой активности при высоких температурах (до 1700°С). Остальные элементы сплава (кобальт, железо и т.д.) угарают незначительно Таким образом, в заключительный период плавки сдвиг фаз между током и напр жением индуктора зависит от температуры металла -и его химического соста ва. Содержание всех элементов сплава кроме алюмини , дл конкретного типа магнита можно прин ть посто нным В этом случае сдвиг фаз между током и напр жением вл етс функцией температуры и концентрации алюмини . Измер сдвиг фаз между током и напр жением индуктора и температуру металла можно определить концентрацию алюмини в расплаве, например, по предварительно полученным статическим зависимост м. В заключительный период плавки сплавов дл посто нных магнитов в индукционных печах в тигле происход т сложные процессы. На электрические параметры системы индуктор-садка, и в частности, на созУ индуктора, оказывают вли ние помимо посто нных дл данной печи параметров измен ющиес по ходу плавки температура и химсостав расплава Вли ние указанных параметров на cosSf индуктора носит сложный характер, однако в общем случае чем выше активное сопротивление садки, тем выше COS Sf о При повышении температуры сопротивление садки увеличиваетс , что приводит к повышению cos . Ввод алюмини (повышение концентрации его в расплаве) снижает сопротивление садки и тем самым снижает cos Ч. Угар алюмини (пони- жение его концентра,ции в расплаве) повышает сопротивление и, следовательно , также повышает cos Ч с Дл каждого типа магнита существует определенна температура окончани плавки (заливки металла), котора зависит от конфигурации магнита, его геометрических размеров, литниковой системы и т.д. Дл каждого типа магнита при данной температуре и заданном (например , среднем по ГОСТу) химсоставе при прочих равных услови х cos имеет опред/еленное (посто нное) значение ., Так как в заключительный период плавки химсоставов сплава измен етс в основном за счет изменени алюмини , то можно считать, что со Ч вл етс функцией типа магнита, температуры и концентрации алюмини , т.е. cos f(A, лТ, лА1), (1) где А - параметр, характеризующий тип магнита; U.T Tft- Тф- разность температур выпуска дл данного магнита и текущей, о фактической; Д.А1 разность концен А1Ф- Alop - траций алюмини средней по ГОСТу дл данного сплава и те кущей, фактическойо В общем случае зависимость (1) имеет сложный характер. Дл реализа ции в вычислительном блоке предлага емого устройства прин т следующий вид зависимости (1): U(r),((T)) + кг() где .и (t) - сигнал, пропорциональны текущему значению cos Ч Ua посто нный по величине сигнал, характеризующий тип магнита; коэффициент пропорциональности , характеризующий зависимость cos Ч от температуры; коэффициент пропорциона ности, характеризующий зависимость созЧ от содержани алюмини ; TopCt) текущие значени темпе- ратуры и концентрации алюмини о Коэффициент К| , К и посто нную U2 определ ют статическим путем, на основе экспериментальных данных. Из зависимости (2) следует гc(Л:),-Tьt О tKj.Mc -lVJcp(r)-Ui(x) На фиг. 1 представлена структурна схема устройства дл контрол концентрации алюмини ; на фиг. 2 5лок-схема вычислительного блока. Устройство состоит из фазометра зключенного в цепь питани индуктора 2, в поле которого размещен тигель 3 с расплавом t. Датчик 5 температуры , например.пирометр, устано лен над расплавом и его выход подклю чен к вычислительному блоку 6. На вход вычислительного блока подключе ны также фазометр 1 и задатчик 7 ти па магнитово Выход вычислительного блока подключен к вторичному прибору 8 дл регистрации концентрации алюмини и вторичному прибору 9 дл регистрации температуры расплава. Вычислительный блок 6 содержит задатчик 10 величины данно го типа магнита при температуре выпуска и заданном химсоставе, задатчик 11 величины K, Т, задатчик 12 9 величины KjAle . Задатчик 7 типа магнитов содержит размножитель 13 сигнала фактической температуры Tof)(t), блок масштабировани температуры , выполн ющий функцию умножени (г), инвертор 15 величины текущего значени сО5(преобразование -Ui), сумматор iS, выполн ющий функцию суммировани величин Щ + -- КгА1ф- (г) - и, СС), блок 17 масштабировани выходного сигнала концентрации алюмини , выполн ющий функцию умножени выходного сигнала сумматора на величину ij Устройство работает следуюсцим об- . разом. При работе печи индуктор, питаемый переменным током, создает переменное магнитное поле, вызывающее вихревые токи в контролируемом сплаве, В результате взаимодействи контуров вихревых токов и индуктора в индуктор вноситс дополнительное сопротивление , создающее сдвиг фаз между током и напр жением индуктора. Величина вносимого сопротивлени зависит от сопротивлени контура, образованного вихревыми токами, т.е. от электропроводности контролируемого расплава, котора зависит от температуры и химического состава. Так как в составе сплава дл посто нных магнитов в заключительный период измен етс только концентраци алюмини , то измер емый фазометром 1 сдвиг фаз между током и напр жением индуктора 2 дл каждого типа магнита зависит от температуры расплава и концентрации алюмини в нем. Температура расплава измер етс датчиком 5 температуры. Сигналы от фазометра 1 и датчика 5 температуры поступают на вход вычислительного блока 6, в котором сравниваютс сигналы от индуктора и датчика 5 температуры По разности сигналов можно судить о концентрации алюмини , так как сигнал индуктора 2 зависит от температуры и концентрации, сигнал датчика 5 температуры - от концентрации алюмини не зависит. При этом сигнал индуктора 2 зависит и от химсостава магнитов, это вли ние компенсируетс задатчиком 7 типа магнитов . Выходной сигнал вычислительного блока 6 поступает на вход вторичного прибора 8, шкала которого отградуирована в процентах концентрации алюмини , и на вход вторичного прибора 9t в едикоторого отградуирована С). ницах температуры ( Таким образом, осуществл етс рас ширение функциональных возможностей предлагаемого устройства за счет опе ративного контрол концентрации алюмини . Оперативность контроль достигаетс непрерывной работой устройств в течение всего заключительного пери ода плавки. Технико-экономическа эффективность работы предлагаемого устройств выражаетс в уменьшении или полном исключении плавок с недопустимо низким содержанием алюмини , так как за счет оперативности контрол еще в процессе плавки могут быть прин ты меры дл дополнительного ввода алюмини о Формула изобретени 1. Устройство дл контрол концен рации алюмини в расплаве преимущест венно при выплавке сплавов дл посто нных магнитов в индукционных печах, включающее фазометр., отличающ е е с тем, что, с целью повышени оперативности контрол концентра ции алюмини , оно дополнительно содержит датчик температуры расплава, задатчик типа магнитов, вторичные приборы и вычислительный блок, на вход которого подсоединены фазометр, датчик температуры расплава и задатчик типа магнитов, а выход которого подсоединен к вторичным приборам. 2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что вычислительный блок содержит размножитель сигнала, два блока масштабировани , инвертор, сумматор, причем вход размножител сигнала, вл ющийс входом блока, соединен с фазометром, выход размножител сигнала соединен с входом первого блока масштабировани и первым вторичным прибором, выход первого блока масштабировани соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через инвертор соединен с датчиком температуры расплава , другие входы которого соединены с задатчиком типов магнитов, выход сумматора через второй блок масштабировани соединен, с вторым вторичным прибором. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Рышкина Т. А.И Чемисова Л, М. Спектральный анализ сплава кунико В кн.: Перспективы развити изготовлени магнитотвердых материалов, ды ВНИИП. Л., 1968, Со 21 The functional limitation of the known device appears, for example, in monitoring the parameters of the melt in the smelting of alloys for permanent magnets. In the final period of smelting, the most important meters are the temperature and the aluminum content, which do not vary dramatically: the temperature rises, and the aluminum content drops due to carbon. For each grade of alloy, there is a lower limit value for the concentration of aluminum, the lower of which is a defect in magnetic properties. The purpose of the invention is to expand the functional capabilities of the device, namely increasing the efficiency of controlling the concentration of aluminum in the smelting process during the smelting of alloys for permanent magnets in induction furnaces. This goal is achieved by the fact that the device for controlling the concentration of aluminum in the melt mainly in the smelting of alloys for permanent magnets in induction furnaces, which includes a phase meter, contains a melt temperature sensor, a magnet-type adjuster, secondary devices and a computing unit, to the input of which are connected a temperature sensor, a phase meter and a setting device such as magnets, and the output of which is connected to secondary devices; the computing unit contains a signal multiplier, two scaling units, an inverter, an adder, and The input of the signal multiplier, which is the input of the unit, is connected to the phase meter, the output of the signal multiplier is connected to the input of the first scaling unit and the first secondary device, the output of the first scaling unit is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected via an inverter to the melt temperature sensor, other inputs which is connected to the unit of types of magnets, the output of the adder through the second scaling unit is connected to the second secondary device. In accordance with the technology of smelting alloys for permanent magnets, aluminum is introduced during the final period of smelting. After the introduction of aluminum, the melt is heated to a certain temperature and produced by pouring it into the molds. However, in the process of heating, noncontrollable waste of aluminum occurs due to its high activity at high temperatures (up to 1700 ° С). The remaining elements of the alloy (cobalt, iron, etc.) are slightly diminished. Thus, in the final period of melting, the phase shift between the current and the voltage of the inductor depends on the temperature of the metal and its chemical composition. The content of all alloy elements except aluminum for a particular type of magnet can be assumed to be constant. In this case, the phase shift between current and voltage is a function of temperature and the concentration of aluminum. By measuring the phase shift between the current and the voltage of the inductor and the temperature of the metal, it is possible to determine the aluminum concentration in the melt, for example, by the previously obtained static dependencies. In the final period of alloy melting for permanent magnets in induction furnaces, complex processes occur in the crucible. The electrical parameters of the inductor-booster system, and in particular, the inductor's soot, are affected, besides the parameters constant for the furnace, the temperature and chemical composition of the melt during the melting process. The influence of the indicated parameters on the cosSf of the inductor is complex, but in general the higher the active resistance of the charge, the higher the COS Sf o. With increasing temperature, the resistance of the charge increases, leading to an increase in cos. Entering aluminum (increasing its concentration in the melt) reduces the resistance of the charge and thereby reduces cos H. Aluminum flue (lowering its concentration in the melt) increases the resistance and, therefore, also increases cos H s For each type of magnet there is a certain temperature the end of melting (metal pouring), which depends on the configuration of the magnet, its geometrical dimensions, the gating system, etc. For each type of magnet at a given temperature and a given (for example, an average according to GOST) chemical composition, ceteris paribus, cos has a definite (constant) value. Since in the final period of melting the chemical composition of the alloy then it can be considered that soh is a function of the type of magnet, temperature and concentration of aluminum, i.e. cos f (A, lt, lA1), (1) where A is a parameter characterizing the type of magnet; U.T Tft- Tf is the temperature difference between the release for a given magnet and the current, about the actual one; D.A1 is the difference of the concentration of A1F-Alop - aluminum tracy average according to GOST for this alloy and the current, actually In the general case, the dependence (1) is complex. To implement in the computing unit of the proposed device, the following type of dependence (1) is accepted: U (r), ((T)) + kg () where .and (t) is a signal proportional to the current value of cos Ч Ua constant the magnitude of the signal characterizing the type of magnet; the proportionality coefficient characterizing the dependence of cos H on temperature; the proportionality coefficient characterizing the dependence of cosC on the aluminum content; TopCt) current values of temperature and aluminum concentration. Coefficient K | K and a constant U2 are determined by a static path, based on experimental data. From dependence (2) it follows gc (L:), - Tüt O tKj.Mc -lVJcp (r) -Ui (x). In FIG. 1 shows a block diagram of a device for controlling the concentration of aluminum; in fig. 2 5-block diagram of the computing unit. The device consists of a phase meter connected to the power supply circuit of the inductor 2, in the field of which is placed the crucible 3 with the melt t. A temperature sensor 5, for example, a pyrometer, is installed above the melt and its output is connected to the computing unit 6. A phase meter 1 and a 7 meter sensor are also connected to the input of the computing unit. The output of the computing unit is connected to the secondary device 8 to record the concentration of aluminum and a secondary device 9 for recording the temperature of the melt. Computing unit 6 contains unit 10 of the magnitude of this type of magnet at an outlet temperature and specified chemical composition, unit 11 of the K, T magnitude, unit of the 12 9 KjAle magnitude. The unit 7 of the type of magnets contains a multiplier 13 of the signal of the actual temperature Tof) (t), a temperature scaling unit that performs the multiplication function (g), an inverter 15 of the current value of the current Co5 (transformation -Ui), the adder iS, which performs the function of summing the values of U + - KgA1f- (g) - and, CC), unit 17 for scaling the output signal of aluminum concentration, which performs the function of multiplying the output signal of the adder by the value of ij. The device works as follows. at once. When the furnace is operating, an inductor powered by an alternating current creates an alternating magnetic field causing eddy currents in the controlled alloy. As a result of interaction between the eddy current circuits and the inductor, an additional resistance is added to the inductor, creating a phase shift between the current and the inductor voltage. The magnitude of the impedance depends on the resistance of the circuit formed by the eddy currents, i.e. on the conductivity of the controlled melt, which depends on the temperature and chemical composition. Since in the alloy for permanent magnets only the aluminum concentration changes in the final period, the phase shift between the current and the voltage of the inductor 2 measured by phase meter 1 depends on the temperature of the melt and the concentration of aluminum in it. The melt temperature is measured by a temperature sensor 5. The signals from the phase meter 1 and the temperature sensor 5 are fed to the input of the computing unit 6, in which the signals from the inductor and the temperature sensor 5 are compared. The aluminum concentration can be judged by the signal difference, since the inductor 2 signal depends on temperature and concentration, the temperature sensor 5 signal is does not depend on aluminum concentration. In this case, the signal of the inductor 2 also depends on the chemical composition of the magnets; this effect is compensated for by the unit 7 of the type of magnets. The output signal of the computing unit 6 is fed to the input of the secondary device 8, the scale of which is calibrated as a percentage of aluminum concentration, and to the input of the secondary device 9t in the unit of which is calibrated C). Temperatures. Thus, the functionality of the proposed device is expanded by operative control of the aluminum concentration. Efficiency control is achieved by continuous operation of the devices throughout the final period of melting. The technical and economic efficiency of the proposed device is expressed in reducing or completely eliminating melts with an unacceptably low aluminum content, because, due to the control efficiency, measures can be taken during the smelting process Additional input of aluminum. Claims 1. A device for controlling the concentration of aluminum in a melt mainly in the smelting of alloys for permanent magnets in induction furnaces, including a phase meter, characterized in that, in order to increase the efficiency of monitoring the concentration of aluminum, it additionally contains a melt temperature sensor, a magnet type adjuster, secondary devices and a computing unit, to the input of which a phase meter, a melt temperature sensor and a magnet type adjuster are connected, and the output is Wow connected to the secondary devices. 2. The device according to claim 1, characterized in that the computing unit contains a signal multiplier, two scaling units, an inverter, an adder, the input of the signal multiplier, which is the input of the unit, connected to the phase meter, the output of the signal multiplier is connected to the input of the first scaling unit and the first secondary device, the output of the first scaling unit is connected to the first input of the adder, the second input of which through the inverter is connected to the melt temperature sensor, the other inputs of which are connected to the unit of types of magnets , the output of the adder through the second scaling unit is connected to the second secondary device. Sources of information taken into account during the examination 1. T. A. Ryshkina. I. Chemisova L., M. Spectral analysis of the Kuniko alloy. L., 1968, Co 21
2. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 К 7/38, 19б9.2. USSR author's certificate №, cl. G 01 K 7/38, 19b9.
УЧхUCH
2W. /2W. /
сwith
//
еe
Ж ffF ff
л/l /
9 9