CA1159923A - Mesure du niveau de la scorie dans un recipient metallurgique - Google Patents

Mesure du niveau de la scorie dans un recipient metallurgique

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CA1159923A CA000356149A CA356149A CA1159923A CA 1159923 A CA1159923 A CA 1159923A CA 000356149 A CA000356149 A CA 000356149A CA 356149 A CA356149 A CA 356149A CA 1159923 A CA1159923 A CA 1159923A
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Abstract

La divulgation décrit un procédé 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. L'on prévoit à différents niveaux au-dessus du niveau de remplissage d'un creuset au moins deux prises de la pression hydrostatique, balayées par des jets de gaz inerte à débit réglable, l'on ajuste les pressions des prises à des valeurs égales entre elles, l'on capte ensuite les pressions existant aux prises et l'on détermine le niveau de la scorie dans le creuset en interprétant les déviations des pressions mesurées par rapport à leurs valeurs initiales. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Il comprend au moins deux capteurs individuels, qui sont encastrés à deux niveaux différents dans la paroi verticale d'un creuset, chaque capteur comprenant un tube rigide de prise de pression qui est rattaché à un tube souple traversant la carcasse du creuset et établissant la communication avec un instrument conventionnel de mesure de la pression.

Description

1 159923 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 , ,, . : ~ . . .
.
- ~ ', ': , . , ~ 1 59923 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 1i~g923 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 .
'' t159923 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 .
: 1 ~ 599~3 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 . , . , . ~ .
1 ~ 59g23 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.

Claims (11)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:-
1. Procédé pour la mesure du niveau et pour l'apprécia-tion de l'état physique de la scorie dans un récipient métal-lurgique, notamment dans un convertisseur d'aciérie, carac-térisé en ce que l'on prévoit à différents niveaux au-dessus du niveau de remplissage d'un creuset au moins deux prises de la pression hydrostatique, balayées par des jets de gaz inerte à débit réglable, que l'on ajuste les pressions des dites pri-ses à des valeurs égales entre elles, que l'on capte ensuite les pressions existant aux dites prises et que l'on détermine le niveau de la scorie dans le creuset en interprétant les déviations des pressions mesurées par rapport à leurs valeurs initiales.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise de l'azote comme gaz inerte.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit trois prises de pression hydrostatique dont deux sont situées à un même niveau, tandis que la troi-sième est située à un niveau plus élevé de la paroi verticale du creuset.
4. Procédé suivant les revendications 1-3, caractérisé
en ce que l'on utilise l'une des deux prises de pression hydrostatique qui sont situées à un même niveau de la paroi verticale du creuset comme prise de référence vis-à-vis de la prise de pression hydrostatique située à un niveau plus élevé
et que l'on utilise l'autre des deux prises comme prise de contrôle de la fiabilité de la mesure.
5. Dispositif pour la mesure du niveau et pour l'appré-ciation de l'état physique de la scorie dans un récipient métallurgique,notamment dans un convertisseur d'aciérie, carac-térisé en ce qu'il comprend au moins deux capteurs individuels, qui sont encastrés à deux niveaux différents dans la paroi verticale d'un creuset, chaque capteur comprenant un tube ri-gide de prise de pression qui est rattaché à un tube souple traversant la carcasse du creuset et établissant la communica-tion avec un instrument conventionnel de mesure de la pression.
6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé
en ce que l'on prévoit dans le réfractaire et dans la carcas-se du creuset des perforations suffisantes pour livrer un passage aux tubes rigides ou souples et que l'on prévoit dans le garnissage, entre la carcasse et le réfractaire, une chambre que traverse librement le tube souple qui est plié
en U à l'intérieur de ladite chambre.
7. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé
en ce que le tube rigide est constitué d'un tube extérieur en métal réfractaire et d'un tube concentrique intérieur en un matériau réfractaire.
8. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé
en ce que à l'extérieur de la carcasse du creuset le tube souple passe par un bouchon perforé muni d'un bourrage et aboutit dans une chambre fixe, qui est reliée au moyen d'une conduite rigide à un instrument conventionnel de mesure de la pression.
9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé
en ce que la conduite rigide présente un diamètre suffisam-ment élevé pour minimiser les pertes de charge dues à l'écou-lement du fluide de balayage.
10. Dispositif suivant les revendications 5-7, carac-térisé en ce que les prises de pression hydrostatique sont disposées en-dessous d'un tourillon prévu dans le creuset.
11. Dispositif suivant les revendications 5-7, carac-térisé en ce que les instruments de mesure sont reliés à un processeur électronique qui se charge de l'interprétation des signaux de mesure et qui les convertit en signaux de commande.
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