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La présente invention concerne un procédé et un dis-
positif pour la mesure du niveau et pour l'appréciation de
l'état physique de la scorie dans un récipient métallurgique,
notamment dans un convertisseur d'aciérie.
La connaissance du niveau de la scorie dans un con-
vertisseur d'aciérie est importante, tant du point de vue
métallurgique, comme paramètre du degré d'avancement de l'af-
finage, que du point de vue de la sécurité, en VU2 de préve-
nir un débordement.
Ainsi le déposant a développé un système de mesure
du niveau de la scorie qui permet en même temps une évalua-
tion de la consistance de celle-ci, ce qui constitue une in-
formation importante, surtout pour l'affinage de fontes phos-
phoreuses où une scorie d'une consistance mousseuse était ju-
gée d~sirable.
Ce système de mesure que le déposant a décrit dans
le brevet luxembourgeois No. 71,261, comporte un conduit
acoustique thermostatisé qui est disposé au-dessus du conver-
tisseur et qui capte le bruit émis par la Lance de soufflage
d'oxygène. Après filtrage des fréquences dont l'origine est
étrangère aux paramètres qui intéressent pour la mesure pro-
prement dlte, on retient un~signal dont l'interprétation
permet de conclure au degré du bruit absorbé par La scorie et
par là au degré du caractère mousseux présent ainsi qu'à son
niveau dans le creuset.
Le développement de procédés diaffinage plus éla-
borés, comme celui décrit dans la demande de brevet canadien-
ne No. 350.865 du 29 avril L980, qui comporte en plus du souf-
flage d'oxygène sur La surface du bain un barbotage du bain au
moyen de gaz inerte introduit par le fond du creuset, résul-
te en la format1on d'une scorie de consistance essentiellement
, ,, . : ~ . . .
.
- ~ ', ': , . ,
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non-mousseuse, ce qui apporte des avantages considérables, no-
tamment en ce qui concerne le taux de post-combustion du C0
au-dessus du bain. Par suite de l'absence d'une scorie mous-
seuse le système de mesure décrit plus haut n'est plus apte
à fournir des résultats facilement interprétables pour déter-
miner le niveau de la scorie dans le creuset.
La présence d'une scorie plus dense, due à l'effet
du barbotage de gaz inerte introduit par le fond du creuset,
exige par conséquent l'élaboration d'un système de mesure ba-
sé sur des paramètres de mesure autres que le degré d'absorp-
tion du bruit émis par la lance de soufflage.
Le but de l'invention consistait donc à proposer
un système de mesure du niveau de la scorie et de son état
physique, ce système de mesure étant largement indépendant
du degré de moussage de la scorie et ses performances étant
au moins équivalentes a celles des systèmes connus.
Ce but est pleinement atteint par le procédé de
mesure suivant ~'invention qui est caractérisé en ce que l'on
prévoit à différents niveaux au-dessus du niveau de remplis-
sage du creuset au moins deux prises de la pression hydro~statique, balayées par des jets de gaz inerte à débit régla-
ble, que l'on ajuste les pressions des dites prises à des
valeurs ~gales entre elles, que l'on capte ensuite les pres- ~
sions existant aux dites prises et que l'on détermine le ni- .
veau de la scorie dans le creuset en interprétant les dévia-
tions des pressions mesurées par rapport à leurs valeurs
initiales.
Le balayage des prises au moyen du gaz inerte, qui
est de préférence de l'azote, assure que l'embouchure à la
face intérieure du ré~ractaire dans lequel sont logées les
prises de pression, soit toujours dégagée et le moins possi-
-
-2-
~ t~992~
ble affectée par d'éventuelles éclaboussures.
L'idée qui est à la base de l'invention consiste
donc à mesurer et à interpréter les différences de la pres-
sion hydrostati~ue déterminées à plusieurs niveaux bien dé-
finis au-dessus du niveau du bain dans le creuset.
Le principe de fonctionnement du procédé est le
suivant: On considère p.ex. 3 prises de pression, dont 2
(Al et A2) se trouvent à un meme niveau et la 3e (B) est
placée à un niveau plus élevé, la diff~rence des niveaux
étant égale à H. Les trois prises sont balayées par des dé-
bits d'azote tels que les pressions PAl, PA2 et PB soient
égales si les prises débouchent librement dans la cavité du
creuset, en d'autres termes, en l'absence de scorie. Cette
situation se présente entre les phases d'élaboration et on
en profite pour aligner les trois pressions à la même valeur
avant~le début de soufflage.
La prise Al est choisie comme prise de r~férence.
Son débit d'azote ajusté dét~ermine la valeur de dé~part de la
pression PA1. On annule ensuite les différences PAl - PA2
20 ~ resp. PAl PB-
A partir du moment où le niveau de la scorie monte
au-dessus du niveau A, les valeurs des pressions PAl et PA2
: ~
augmentent à leur~tour d'un montant ~ h, où ~ est }e poids spé-
cifique instantané de la scorie et h est la hauteur dont le ni-
veau de la scorie dépasse le niveau A.
Si la scorie monte au-delà du niveau B, la pression
PB s'écarte à son tour de sa valeur initiale.
En principe, la différence des indications PAl ou
PA2 et PB étant égale à ~ H, permet de calculer Y , puisque
H est connu.
:
~ 3
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La différence entre l'indication momentanée de PA
et sa valeur initiale permet de calculer le niveau absolu de
la scorie à partir du moment où celle-ci est supérieure à B.
Dans le but de disposer d'un moyen de contrôle et
d'une sécurité supplémentaire on a donc prévu au meme niveau A
deux prises, qui, en principe, fournissent à tout moment des
résultats identiques. En d'autres termes, elles permettent
une appréciation relative de leur comportement. Si après
quelques campagnes on constate que le comportement des 2 pri-
ses est satisfaisant, c.à.d. fiable et reproductible, on peut
supprimer l'une des prises au niveau A~, ainsi que l'appareil- -
lage y associé.
Le dispositif nécessaire à la mise en oeuvre du pro-
cédé suivant l'invention comprend au moins deux capteurs indi-
viduels, qui sont encastrés à deux niveaux différents dans la
paroi verticale d'un creuset. Chaque capteur comprent un tube
rigide de prise de pression logé dans le réfractaire du creu-
set lequel tube est rattaché à un tube souple qui traverse la
carcasse du creuset et établit la communication avec un instru-
ment conventionnel de mesure de la pression.
~ : :
Suivant l'invention il suffit de munir la carcasse
du creuset, ainsi que le réfractalre de perforations suffisan-
tes pour livrer un passage aux tubes rigides resp. souples et
de prévoir dans le garnissage, entre la carcasse et le réfrac-
taire, une chambre que traverse le tube souple et de plier
ce dernier en U à l'intérieur de ladite chambre.
De ce fait la possibilité d'un déplacement relatif
entre le réfractaire et la carcasse est donnée sans danger de
cisaillement du tube de prise de pression.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront
de la description des dessins. Dans ces dessins:
:
.
_4
.
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La fiq~ 1 représente de manière non-limitative le
schéma d'une forme d'exécution préférée d'un capteur de pres-
sion suivant l'invention,
la fi~. 2 montre un schéma de principe d'une forme
d'exécution possible de l'ensemble de mesure.
En fiq. 1 on distingue la brique de prise de pres-
sion ~1), qui peut avoir la taille des briques réfractaires
voisines normales et qui contient la prise de pression. Cet-
te prise est constituée par un tube en un matériau refractaire
(11), de préférence céramique, qui conserve sa forme, c.à.d.
sa section de passage pour le gaz de balayage, aux températu-
res élevees.
Le tube (11) est logé dans un tube métallique '(12)
le protégeant à l'égard des efforts mécaniques surgissant
surtout lors de la cuisson du convertisseur et en début de
campagne jusqu'au moment où la cuisson peut être considérée
comme terminéeO La combinaison des deux tubes, qui s'usent
parallèlement avec le réfractaire, doit assurer une perte de
charge - due au gaz de balayage - stable et reproductible du-
~ rant toute la campagne du creuset. ~
A l'extrémité "froide" de la prise de pression est
fixé un tube~souple~(13) p.ex. en cuivre qui est plié en U,
afin de ratrapper un déplacement relatif éventuel entre le
refractaire et la carcasse (5) du creuset.
Du côté garnissage permanent (30) la brique de
prise de pression est logée dans un matelas en;fibres réfrac-
taires qui a pour but d'atténuer les efforts de cisaillement
auxquels elle risque d'être exposée au niveau de la face sé-
parant les deux couches de réfractaires.
La brique de~prise de pression (1) y compris les
tubes (Il), (12)~et (13) sont des éléments d'usure qui sont
-5-
.
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remplacés lors de chaque maçonnage du creuset. Le travail
à exécuter lors de chaque remplacement est d'enlever le bou-
chon (21), d'ins~rer le tube (13), de remettre le bouchon (21),
de serrer le bo~lrrage (22) afin de rendre la prise étanche
vis-à-vis de la carcasse.
La transmission de la pression vers l'instrument de
mesure se fait par un tube (41) d'un diamètre suffisamment
grand pour qu'il n'y ait pas de perte de charge appréciable
due à l'écoulement du fluide de balayage, en l'occurence de
l'azote.
En fig. 2 on distingue les 3 prises de pression Al,
A2 et B. Ces prises sont utilement disposées en-dessous du
tourillon du creuset. Les prises Al et A2 se trouvent au mê-
me niveau au-dessus de la ligne de remplissage du creuset,
tandis que la prise B est placée à une certaine distance au-
dessus des prises Al et A2, la différence entre les niveaux
des prises ~tant égale à H.
Les trois prises sont balayées par des debits d'a-
zote tels que les pressions PAl, PA2 et PB sont égales si les
prises débouchent librement dans la cavité du creuset, ce qui
est le cas en l'absence de scorie. On ajuste donc les trois
pressions à la même valeur avant le début de soufflage et/ou
entre les phases de soufflage.
La prise (Al) est choisie comme prise de référence.
Le débit d'azote tN2) est ajusté manuellement à l'aide d'un
détendeur ~D). Ce débit détermine la valeur de départ de la
pression ~PA1). Deux régulateurs (R) annulent les différen-
Al A2 P Al PB par action sur les vannes (Vet ~VB). Cet alignement accompli - opération qui prend quel-
ques secondes - les entrées des régulateurs (R) sont court-
circuitées ce qui a pour effet de figer les vannes de réglage
- , . . ........................................... .
i . , . , . ~ .
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dans leur dernière position p.ex. par l'interm~diaire de ré-
gulateurs de position. En cas de vannes de réglage comman-
dées par un moteur électrique, il suffit de couper la sortie
des régulateurs (R) afin de bloquer les vannes dans leur der-
nière position.
On distingue également les manomètres ou convertis-
seurs de pression (QAl, QA2 et QB) qui, combinés aux tuyères
à détente critique (TAl, TA2 et TB) remplacent avantageusement
les débitmètres onéreux.
L'acquisition des données A peut être centralisée
en un calculateur qui se charge de la transformation des
résultats de mesure en informations significatives pour le
personnel de l'aciérie ou en un ordinateur qui assume la con-
duite de l'élaboration de l'acier.
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