ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ

Предполагаемая полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может найти применение в металлургическом и литейном производстве для отображения технологических параметров, химического состава и механических свойств сплавов.
Известно устройство для определения содержания углерода, углеродного эквивалента и степени сфероидизации графита содержащий счетчик, источник питания от сети переменного тока, интерфейс; цифровой указатель, переключатель. (1. Plessers J., Lietaert F., Eeghem J. Термоаналитическое определение степени сфероидизации графита. Giesserei, 1979, 66, №2, с.29-34; 2. Малюков С.В., Миляев А.Ф., Селиванов А.В. и др. «Производство чугуна». Свердловск, 1981, с.122-127)
Недостатком устройства является ограничение по определению химического состава в черных сплавах, только углерода и кремния и непригодного для определения в цветных сплавах.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является информационное-диагностическое устройство, включающее пробоотборник в виде кристаллизационного стаканчика Quik-Cup с термопарой (в зависимости от сплава), стенда Quik-Cup с контактным блоком для установки стаканчика, компенсационного кабеля, соединяющего стенд с регистрирующим прибором и регистрационного прибора (Multi-Lab Quik-Cup или Quik-Lab E для анализа кривой охлаждения). (1. См. Шумихин B.C., Витусевич В.Т., Карпиенко Г.Л. Комплексный контроль качества чугуна методом термического анализа. Литейное производство, №2, 1984, с.3-5) - ближайший аналог.
Недостатком устройства является ограниченное определение элементов (углерод, кремний, углеродный эквивалент, степень эвтектичности).
К недостаткам прибора следует также отнести и то, что в зависимости от типа чугуна необходимо применять различные кристаллизационные стаканчики (с покраской теллуром, присадкой серы или другими карбидообразующими элементами), что затрудняет работу, а также искажает реальные процессы происходящие в выплавляемом чугуне. Так как ввод любого элемента сказывается на фазовых точках, структуре, форме и дисперстности графита и зерна.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности определяемых параметров сплавов (черных и цветных) и их количества.
Сущность технического решения заключается в том, что в информационно-измерительном устройстве для экспресс-оценки черных и цветных сплавов, включающем пробоотборник с установленной в нем термопарой, соединенной через компенсационный кабель с регистрирующим прибором, блок питания, регистрирующий прибор выполнен в виде последовательно соединенных модуля с интерфейсом, блока преобразования аналогового сигнала в цифровой и устройства управления, при этом компенсационный кабель подключен к входу модуля, содержащего дисплей, индикатор включения и индикатор готовности устройства к работе.
Такое исполнение регистрирующего прибора позволяет информационно-измерительному устройству в зависимости от установленного режима:
- вести самодиагностирование прибора (оценка связи, ошибка работы модуля с последовательным интерфейсрм, о подключении пробоотборника);
- выдавать сообщение о готовности прибора к работе «Заливайте металл»;
- производить запись и сравнение с эталонном характеристик определяемого сплава;
- определять характеристики (химический состав, технологические параметры) сплавов, что в целом обеспечивает достижение технического результата, а именно экспрессного определения параметров сплавов.
Предлагаемый информационно-измерительное устройство для экспресс-оценки черных и цветных сплавов представлено на чертежах, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - алгоритм работы регистрирующего прибора (устройства управления); на фиг.3 - пример этапа «Рабочий эксперимент».
Информационно-измерительное устройство для экспресс оценки характеристик черных и цветных сплавов состоит из пробоотборника 1 для заливки расплава металла со встроенной в него термопарой 2, подключенной через компенсационный кабель 3 к входу модуля 4 с интерфейсом 5. Модуль 4 содержит дисплей 6, индикатор включения 7, индикатор готовности 8 комплекса и своим выходом подключен к блоку 9 преобразования аналогового сигнала в цифровой, последовательно соединенного с устройством управления 10. Модуль 4 и блок 9 снабжены стабилизированными блоками питания 11 и 12 и все вместе с устройством управления 10 образуют регистрирующий прибор комплекса (см. фиг.1). Пробоотборник 1 устанавливается на стенд 13. При проведении оценки стендов 13 может быть установлено в том количестве, которое необходимо для оценки характеристик разных сплавов. Каждый стенд 13 через компенсационный кабель 3 подключается к соответствующему регистрирующему прибору.
Устройство управления 10, выполнено на базе персонального компьютера и обеспечивает взаимосвязанное функционирование всех блоков информационно-измерительного устройства (см. фиг.2), состоящего из блока 14 настройки прибора, блока 15 диагностики, считывания характеристик исследуемых сплавов и их обработки, блока 16 расстановки реперных точек, их корректировки, сравнения с базой данных, запись, печать и пересылка в архив полученной информации.
Информационно-измерительное устройство для экспресс-оценки характеристик черных и цветных металлов работает следующим образом.
При включении регистрирующего прибора загорается индикатор включения 7 модуля 4, происходит его настройка в зависимости от подключенного порта соединения компенсационного кабеля 3 и типа термопары 2, которая выбирается в зависимости от заливаемого сплава: низкоплавкие ХА, тугоплавкие ПП и др.
Для анализа сплава нажимают соответствующую кнопку и на устройстве управления 10 появляется окно «Рабочий эксперимент» (см. фиг.3). Одновременно происходит самодиагностика регистрирующего прибора для обнаружения неисправностей или неправильного включения элементов регистрирующего прибора.
Если не обнаружено неисправностей, то на экране устройства управления 10 появляется иконка «Заливайте металл», загорается лампочка индикатора готовности 8, сообщающая о готовности прибора, после чего прибор переходит в режим «ожидание». Как только будет залит металл в пробоотборник 1, в окне «Рабочий эксперимент» автоматически происходит запись кривой и ее обработка кристаллизации залитого сплава, и таким образом завершается процесс обработки данных в блоке 15, при этом аналоговые данные поступающие через интерфейс 5 преобразуются в блоке 9 в цифровые данные.
После полного снятия всех характеристик и достижения необходимого времени по затвердеванию, автоматически происходит расстановка реперных точек. При неправильной расстановке реперных точек на кривой охлаждения и первой производной (см. фиг.3) устройство управления 10 переходит в режим работы блока 16, где производится необходимая их корректировка, после чего происходит сравнение полученной кривой с эталонными кривыми охлаждения для сплавов находящихся в базе данных. При этом модуль 4 с последовательным интерфейсом 5 обеспечивает визуальный контроль работы блока 16. В процессе всей работы прибора постоянно производится самодиагностика его работы.
Таким образом, предлагаемое информационно-измерительное устройство в зависимости от установленного режима:
- ведет самодиагностирование прибора (оценка связи, ошибка работы модуля 4 с последовательным интерфейсрм 5, о подключении пробоотборника 1);
- выдавать сообщение о готовности прибора к работе «Заливайте металл»;
- производить запись и сравнение с эталонном характеристик определяемого сплава;
- определять характеристики (химический состав, технологические параметры) сплавов, что в целом обеспечивает достижение технического результата, а именно экспрессного определения параметров сплавов.
Предлагаемое информационно-диагностическое устройство может быть использовано для экспресс-анализа характеристик химических элементов в черных и алюминиевых сплавах (кроме С, Si, СЕ) в чугунах таких как Mn, S, P, Cr, Mo, Ni, в алюминиевых сплавах Cu Mn Mg Si Fe.
Последовательное соединение блоков, входящих в устройство, и регистрирующего прибора, обеспечивает надежную работу. При этом входящие в регистрирующий прибор модуль с интерфейсом, блок преобразования аналогового сигнала в цифровой выполнены на современной стандартной элементной базе, а использование в качестве устройства управления персонального компьютера, позволяет создать такое программное обеспечение, которое позволяет производить запись и сравнивать кривые охлаждения с эталонными, выполнять расчет характеристик исследуемого сплава, сохранять полученные данные результатов и распечатывать итоговые результаты проведенного экспресс-анализа.