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CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES METALLURGIQUES,
Association sans but lucratif à Bruxelles, (Belgique).
Procédé de contrôle de la charge d'un haut fourneau au moyen d'un dispositif comportant une ou plusieurs caméras de télévision,
La présente invention est relative à un procédé de contrôle de la charge d'un haut fourneau au moyen d'un disposi- tif comportant une ou plusieurs caméras de télévision.
Les caméras de télévision sont de plus en plus uti- lisées comme instruments de mesure et de contrôle dans tous les domaines de l'activité industrielle.
Par exemple, dans le cas de la charge du haut four- neau, il est intéressant d'enregistrer, au moyen d'une caméra de télévision, les radiations émises ou retransmises par la sur- face supérieure de la dite charge. En effet, un faisceau intense
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de lumière visible projetée obliquement sur cette surface fait apparaitre automatiquement le profil de cette charge grâce aux zones d'ombre projetées par les parties les plus élevées de la dite surface sur les parties les plus basses.
On constate éga- lement que l'aspect de la surface supérieure de cette charge varie suivant qu'il s'agit de zones composées de coke ou de mi- nerai ou de fondant, et également suivant la température locale de ces zones- On peut ainsi observer la forme et la disposition des morceaux de coke, du minerai et du fondant sur cette sur- face, leur répartition ainsi que les endroits où la température est la plus élevée (plages plus claires). Une telle observa- tion peut être effectuée de l'extérieur du fourneau au travers d'un regard placé au gueulard du dit fourneau.
Cette méthode présente L'avantage de ne pas exiger la présence de l'observateur à la partie supérieure du haut fourneau. De plus, les phénomènes se déroulant à la surface de la charge peuvent être simplement observés sur un écran au fur et à mesure de leur déroulement ou faire l'objet d'un enregis- trement sur document.
Un autre avantage du procédé est de permettre une connaissance précise de la répartition des températures à la surface supérieure de la charge. A cet égard, des résultats particulièrement intéressants peuvent être obtenus en captant le rayonnement propre de la charge, soit dans le domaine visible, soit et de préférence, dans l'infrarouge proche,car les tempé- ratures de la charge sont parfois trop basses pour permettre une mesure correcte dans la bande visible. Il est à noter éga- lement que la partie supérieure de la charge se trouve dans une atmosphère chargée de vapeur d'eau, de poussières, etc... et que cette atmosphère est plus transparente aux radiations infra- rouges qu'aux radiations visibles.
Grâce à cette méthode, une fois que l'on a pu loca- liser les zones les plus chaudes de la partie supérieure de la charge, on peut facilement, couvrir ces zones plus chaudes avec- du minerai et le reste de la surface de la charge avec du coke,
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ce qui a pour effet d'uniformiser la température de la: charge, et par conséquent, la circulation des gaz, De cette façon, l' existence des cheminées, décelée de visu, peut être combattue par des mesures dont l'efficacité se fait sentir dans un mini- mum de temps.
On doit cependant procéder autrement si on veut es- timer là différence de température existant entre deux points de la charge et/ou suivre dans le temps, de façon qualitative aussi bien que quantitative, l'évolution de la température d' un ou plusieurs endroits donnés de la charge-
A cette fin, il faut par exemple explorer d'une façon systématique et continue toute la surface supérieure de la charge au moyen d'une ou plusieurs caméras de télévision de telle façon qu'un signal émis par'un point quelconque de la sur- face de la charge puisse être enregistré d'une façon continue en direction et en intensité par les dites caméras.
L'intensité du signal émis est en relation avec la température du point émetteur et, toutes autres conditions é- gales, on peut admettre que, d'une part deux points émettant des signaux de même intensité sont sensiblement à la même tem- pérature et que d'autre part, pour un même point, deux signaux identiques reçus à des moments différents correspondent à des ¯températures identiques. Il s'ensuit que si la dite caméra de télévision est couplée à un calculateur électronique, et si chaque signal reçu par la caméra est transmis au calculateur pour y être mesuré, ce signal est transformable en une indica- tion numérique, représentative d'une manière conventionnelle de la température du point considéré.
Pour permettre de constituer, au moyen des indica- tions numériques obtenues, un tableau représentatif d'une ma- nière conventionnelle des températures de la surface supérieure de la charge, les coordonnées de chaque signal reçu par la ca- méra de télévision sont enregistrées et rransmises au calcula- teur électronique synchroniquement au dit signal. Le calcula- teur reçoit donc de manière continue, l'intensité du signal trans-
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mis par la caméra, et les coordonnées (angulaires) du point émetteur du signal; ces coordonnées correspcndant en fait au numéro de la ligne de balayage dans laquelle le signal est en- registré et dans cette ligne, au numéro du "top" après lequel le signal est enregistré.
Ces trois renseignements permettent aisément au calculateur de constituer le tableau représentatif dont question ci-dessus.
Dans le même but, on peut utiliser une caméra fixe équipée d'un objectif de grande ouverture et repérer les tempé- ratures existant aux deux points choisis. à partir du signal "video" fourni par la caméra.
Il existe également des méthodes de détermination des distances par voie optique au moyen d'un dispositif télémé- crique comportant notamment comme appareils d'observation, des appareils de télévision.
Une de ces méthodes particulièrement intéressante est essentiellement caractérisée en ce qu'à partir d'un point déterminé, ci-après appelé point d'émission. on dirige sur la surface dont on veut déterminer le profil, une radiation électro- magnétique, en ce qu'en un autre point dit de réception.
fixe par rapport au premier, le segment de droite reliant ces deux points constituant la base optique, on dispose une caméra de télévision dont 1*axe optique est fixe par rapport à la base et dont l'angle solide d'observation embrasse toute la surface à observer, en ce que l'on enregistre ou observe par toute mé- thode connue, par exemple par un récepteur de télévision, les rayons retransmis par la dite surface et captés par la caméra pendant que l'on modifie l'orientation de l'axe d'émission sui- vant une loi prédéterminée, ce qui permet à partir de l'image observée et enregistrée, de déterminer le profil de la surface observée, en correspondance avec la loi de variation de l'orien- tation de l'axe démission.
Si la radiation est émise, suivant un plan dont 1 orientation est fixe par rapport à la base optique, on peut automatiquement observer le profil de l'intersection du dit
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plan avec la surface en faisant parcourir au rayonnement émis dans ce plan un secteur suffisant pour embrasser l'angle sous lequel on aperçoit la dite surface dans ce plan à partir du point d'émission.
On peut également constituer l'émetteur de telle façon que le faisceau émis ne soit pas seulement un pinceau à impact sensiblement ponctuel mais un mince faisceau plan per- mettant immédiatement l'observation, suivant le plan du fais- ceau, du profil cherché.
Dans le cas où on envisage que la surface visée peut avoir une émission électromagnétique propre, susceptible d'être enregistrée par la caméra au même titre que les radia- tions retransmises et donc de fournir un signal intempeatif. -il est avantageux de munir le rayonnement produit par l'organe d' émission d'une caractéristique qui permettra d'identifier à coup sûr tout signal constitué par le rayonnement retransmis par la surface, et non par son rayonnement propre- il suffit par exemple de moduler de façon continue le signal émis ou en- core de le constituer d'une radiation, d'une énergie nettement supérieure à celle provenant des radiations propres de la sur- face, et/ou dont la fréquence n'est pratiquement pas émise par la dite surface à observer, ou encore de constituer l'émetteur d'un LASER.
De cette façon, on peut toujours distinguer les si- gnaux retransmis parmi les signaux parasites reçus.
La présente invention a pour objet un procédé per- mettant de rassembler les avantages des différentes méthodes décrites ci-dessus sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à plusieurs installations ou dispositifs différents.
Le procédé, objet de la présente invention, dans lequel on contrôle la surface supérieure de la charge dans un haut fourneau, est essentiellement caractérisé en ce qu'en un point déterminé, on dispose un émetteur au moyen duquel on dirige des rayons électromagnétiques sur la dite surface, en ce . qu'en un autre point, fixe par rapport au premier, on dispose- un récepteur, constitué d'au moins une caméra de télévision, en
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ce qu'au moyen de la dite caméra, on enregistre les rayons re- transmis par la dite surface, en ce que l'on observe la surface ainsi représentée de façon à en tirer toutes indications utiles par rapport à l'état optimal que doit présenter la dite surface,
en ce que l'on mesure la distance séparant le point d'émission de chaque point de la surface explorée en utilisant une méthode connue de télémétrie optique de façon à pouvoir notamment dres- ser un profil de cette surface suivant une coupe quelconque, et en ce que l'on mesure la température de chacun des points de cette surface, en se basant sur le fait que l'intensité du si- gnal émis par ces points est en relation avec leur température.
Suivant l'invention, on utilise une caméra de télé- vision équipée d'un objectif à ouverture variable et on règle l'ouverture du dit objectif à une valeur appropriée respective- ment à l'observation de la surface, à la mesure des distances et à la mesure des températures..
Suivant une variante de l'invention, on utilise une caméra équipée de plusieurs objectifs différents montés sur un appareil mobile tel que par exemple une tourelle et on déplace cet appareil de façon à mettre en position correcte l'objectif approprié respectivement à l'observation de la surface, à la mesure des distances, et à la mesure des températures-