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CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUESCENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE, Association sans but lucratifVereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique). Procédé de mesure de la carte topoqraphique de la charge d'un four à cuve.
La présente invention concerne un procédé pour la mesure de la carte topographique de la charge d'un four à cuve, en particulier d'un haut fourneau.
Par carte topographique au sens de la présente invention, on entend la carte de la surface supérieure de la charge du four par rapport à un plan horizontal de référence.
Les gueulards modernes, en particulier ceux qui sont équipés de trémies de chargement rotatives, offrent de nombreuses possibilités de distribution des matières constituant la charge du four. On peut dès lors choisir, parmi ces possibilités, cel- le qui est la plus appropriée dans chaque cas particulier, en fonction notamment de la nature des matières à enfourner ou du
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type de lit de fusion à réaliser.
Il convient cependant de pouvoir contrôler la conformité de la carte topographique réelle de la charge par rapport à la carte choisie pour les raisons indiquées plus haut.
La connaissance de la carte topographique réelle de la charge est très importante, car elle permet d'orienter le programme de chargement, de façon notamment à améliorer la régularité de marche du four à cuve et à uniformiser l'usure des réfractaires.
On a déjà proposé notamment dans le brevet belge n 874. 960, un procédé de télémétrie par triangulation optique permettant de relever le profil topographique de la charge contenue dans une enceinte, par un balayage continu de la surface de cette charge selon un plan déterminé.
Ce procédé continu, qui présente un intérêt incontestable pour de nombreuses applications, se heurte toutefois à deux inconvénients majeurs lorsque l'on désire l'appliquer au four à cuve. Ces deux inconvénients sont la faible réflexion de la lumière sur la charge et l'absorption élevée de la lumière par l'atmosphère régnant au-dessus de la charge. Ces deux phénomènes ne permettent pas d'obtenir l'intensité lumineuse de rayonnement nécessaire à la triangulation optique.
La présente invention a pour objet un procédé permettant d' échapper à ces deux inconvénients en utilisant un faisceau lumineux pulsé.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, dans le- quel on balaye la surface supérieure de la charge au moyen d' un faisceau lumineux et on capte le faisceau lumineux réfléchi
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par la dite charge, est essentiellement caractérisé en ce que l'on dirige un faisceau lumineux incident discontinu vers la dite surface de la charge, en ce que l'on scrute par pas successifs des points distincts de la dite surface, de façon à repérer le point d'incidence du dit faisceau lumineux incident, la direction du dit faisceau lumineux incident étant maintenue fixe au moins jusqu'au moment où l'on repère le dit point d'incidence, en ce que l'on détermine par triangulation optique le niveau du dit point d'incidence,
en ce que l'on répète ces opérations en plusieurs points de la dite surface et en ce que l'on en déduit la carte topographique de la dite charge.
Selon une modalité particulière de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on balaye la surface de la charge, selon une trajectoire prédéterminée, au moyen du dit faisceau lumineux discontinu, on scrute par pas successifs des points distincts de la dite trajectoire de façon à repérer le point d'incidence du dit faisceau lumineux incident, la direction du dit faisceau lumineux incident étant maintenue fixe au moins jusqu'au moment où l'on repère le dit point d'incidence, on détermine par triangulation optique le niveau du dit point d'incidence, on répète ces opérations en plusieurs points de la dite trajectoire et on en déduit le profil topographique de la charge le long de la dite trajectoire.
Cette modalité s'applique avantageusement dans les cas où la connaissance du profil topographique selon une trajectoire particulière, par exemple un diamètre ou une spirale, permet de déterminer avec une précision suffisante la totalité de la carte topographique.
Il ne sortirait évidemment pas du cadre de la présente inven- tion, de déterminer le profil topographique selon plusieurs
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trajectoires prédéterminées, afin d'obtenir une image plus représentative de la surface réelle de la charge.
Selon une mise en oeuvre intéressante du procédé de l'invention, on utilise comme faisceau incident un faisceau lumineux pulsé et on scrute par pas successifs les dits points distincts de la surface à une cadence liée à la fréquence de pulsation du dit faisceau lumineux incident, chaque période de scrutation entre deux pas successifs correspondant temporellement à au moins une impulsion du dit faisceau lumineux incident.
Le procédé de l'invention est basé sur la constatation faite par le Demandeur, selon laquelle le degré d'atténuation d'une impulsion lumineuse par l'atmosphère régnant au-dessus de la charge dépendait non seulement de l'intensité, mais également de la longueur d'onde de la lumière émise.
Dans la pratique, on peut mettre en oeuvre le procédé de l'invention, en utilisant comme émetteur par exemple un laser que l'on oriente selon une direction prédéterminée par rapport à une direction de référence. On capte l'impulsion réfléchie par la charge au moyen d'un récepteur à champ de visée étroit, orientable pas à pa* avec lequel on vise successivement plusieurs points de la trajectoire connue balayée par le faisceau laser incident. Lorsque le récepteur capte une impulsion réfléchie par la charge, on relève la position angulaire du faisceau incident et du récepteur et on détermine par triangulation optique le niveau du point correspondant de la sur- face de la charge. On modifie alors l'orientation de l'émetteur et on répète les opérations qui viennent d'être décrites.
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CENTRUM FOR METALLURGICAL RESEARCHCENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE, Non-profit associationVereniging zonder winstoogmerk in BRUXELLES, (Belgium). Method for measuring the topographic map of the load of a shaft furnace.
The present invention relates to a method for measuring the topographic map of the load of a shaft furnace, in particular of a blast furnace.
By topographic map within the meaning of the present invention is meant the map of the upper surface of the load of the furnace relative to a horizontal reference plane.
Modern hoists, especially those equipped with rotary loading hoppers, offer many possibilities for distributing the materials constituting the charge of the oven. We can therefore choose, among these possibilities, which is the most appropriate in each particular case, depending in particular on the nature of the materials to be put in the oven or the
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type of fusion bed to be produced.
However, it should be possible to check the conformity of the actual topographic map of the load with respect to the chosen map for the reasons indicated above.
Knowledge of the actual topographic map of the load is very important, as it makes it possible to orient the loading program, in particular so as to improve the regularity of operation of the shaft furnace and to standardize the wear of the refractories.
In Belgian Patent No. 874,960, a telemetry method by optical triangulation has already been proposed, making it possible to raise the topographic profile of the load contained in an enclosure, by continuous scanning of the surface of this load according to a determined plane.
This continuous process, which is of indisputable interest for many applications, however encounters two major drawbacks when it is desired to apply it to the shaft furnace. These two drawbacks are the low reflection of light on the load and the high absorption of light by the atmosphere prevailing above the load. These two phenomena do not make it possible to obtain the luminous intensity of radiation necessary for optical triangulation.
The subject of the present invention is a method enabling these two drawbacks to be avoided by using a pulsed light beam.
The process which is the subject of the present invention, in which the upper surface of the load is scanned by means of a light beam and the reflected light beam is captured
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by said load, is essentially characterized in that one directs a discontinuous incident light beam towards said surface of the load, in that one scans by successive steps of distinct points of said surface, so as to locate the point of incidence of said incident light beam, the direction of said incident light beam being held fixed at least until the point where said point of incidence is located, in that the optical triangulation determines the level of said point of incidence,
in that these operations are repeated at several points of the said surface and in that the topographic map of the said charge is deduced therefrom.
According to a particular mode of implementation of the method of the invention, the surface of the load is scanned, according to a predetermined trajectory, by means of said discontinuous light beam, the points distinct from said trajectory are scanned in successive steps so identifying the point of incidence of said incident light beam, the direction of said incident light beam being kept fixed at least until the point of said point of incidence is identified, the level of said point is determined by optical triangulation point of incidence, these operations are repeated at several points of the said trajectory and the topographic profile of the load is deduced therefrom along the said trajectory.
This modality advantageously applies in cases where the knowledge of the topographic profile according to a particular trajectory, for example a diameter or a spiral, makes it possible to determine with sufficient precision the entire topographic map.
Obviously, it would not be outside the scope of this invention to determine the topographic profile according to several
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predetermined trajectories, in order to obtain a more representative image of the actual surface of the load.
According to an advantageous implementation of the method of the invention, a pulsed light beam is used as the incident beam and the so-called distinct points of the surface are scanned in successive steps at a rate linked to the pulse frequency of said incident light beam, each scanning period between two successive steps corresponding temporally to at least one pulse of said incident light beam.
The method of the invention is based on the observation made by the Applicant, according to which the degree of attenuation of a light pulse by the atmosphere prevailing above the charge depended not only on the intensity, but also on the wavelength of the light emitted.
In practice, the method of the invention can be implemented, using as a transmitter for example a laser which is oriented in a predetermined direction with respect to a reference direction. The pulse reflected by the charge is picked up by means of a receiver with a narrow field of view, steerable step by step * with which several points of the known path swept by the incident laser beam are successively aimed. When the receiver picks up a pulse reflected by the load, the angular position of the incident beam and of the receiver is noted and the level of the corresponding point on the surface of the load is determined by optical triangulation. The orientation of the transmitter is then modified and the operations which have just been described are repeated.