FR2673646A1 - Process for measuring the level of a bath of liquid metal in a converter - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé de mesure du niveau d'un bain de métal liquide dans un convertisseur pendant l'affinage de l'acier. The present invention relates to a method for measuring the level of a bath of liquid metal in a converter during the refining of steel.
L'affinage de l'acier au convertisseur a pour but la production d'un acier brut de caractéristiques peu dispersées autour des valeurs visées, c'est à dire des valeurs limites pour les teneurs en impuretés tel que le phosphore ou le soufre par exemple, une température minimale compatible avec la mise à la nuance et une température de coulée en machine de coulée continue, ou encore, par exemple, une teneur en carbone. The purpose of refining the steel in the converter is to produce crude steel with characteristics that are not very dispersed around the target values, that is to say limit values for the contents of impurities such as phosphorus or sulfur for example. , a minimum temperature compatible with shading and a temperature for casting in a continuous casting machine, or, for example, a carbon content.
En plus de ces caractéristiques visées, l'affinage de l'acier doit être réalisé dans les meilleures conditions économiques possibles, c'est à dire rapidement et sans sursoufflage, avec un enfournement minimum de chaux, une teneur en fer du laitier faible, des pertes en fer par projections ou débordements nulles. In addition to these targeted characteristics, the refining of the steel must be carried out under the best possible economic conditions, that is to say quickly and without over-blowing, with a minimum charging of lime, a low iron content in the slag, zero iron losses by projections or overflows.
Afin de conduire correctement le procédé d'affinage au convertisseur, il est nécessaire de connaître instantanément la température du bain, sa teneur en carbone et son niveau. In order to properly conduct the refining process in the converter, it is necessary to instantly know the temperature of the bath, its carbon content and its level.
Dans certaines acieries, la mesure du niveau du bain de métal dans le convertisseur est réalisée au moyen d'une tige métallique fixée à la lance à oxygène. In some steelworks, the level of the metal bath in the converter is measured by means of a metal rod fixed to the oxygen lance.
Celle-ci est descendue à un niveau donné de telle sorte que la tige métallique soit en partie immergée dans le bain de métal. This is lowered to a given level so that the metal rod is partly submerged in the metal bath.
Après quelques secondes d'immobilisation, la lance à oxygène est remontée et, la partie de la tige métallique immergée ayant fondu, il suffit de mesurer la longueur restante pour en déduire le niveau du bain de métal. After a few seconds of immobilization, the oxygen lance is raised and, the part of the submerged metal rod having melted, it suffices to measure the remaining length to deduce the level of the metal bath.
Certaines acieries sont équipées d'une sublance, c'est à dire une perche de mesure qui est plongée dans le bain d'acier environ deux minutes avant la fin du soufflage. Some steelworks are equipped with a sublance, that is to say a measuring pole which is immersed in the steel bath about two minutes before the end of blowing.
Cette sublance est équipée de sondes de mesure permettant d'effectuer des prélèvements d'échantillons et de mesurer instantanément la température du métal et l'activité en oxygène dissous dans le métal. This sublance is equipped with measurement probes allowing samples to be taken and instantaneous measurement of the temperature of the metal and the activity of dissolved oxygen in the metal.
Dans ce cas, pour effectuer la mesure du niveau du métal liquide, la sublance est également équipée d'une sonde, dite sonde de pigeage, munie à son extrémité de deux électrodes parallèles, reliées électriquement entre elles et formant ainsi un circuit électrique qui est normalement ouvert. In this case, to measure the level of the liquid metal, the sublance is also equipped with a probe, known as the pegging probe, provided at its end with two parallel electrodes, electrically connected together and thus forming an electrical circuit which is normally open.
Lorsque la sublance est descendue à faible vitesse dans le bain, l'extrémité libre des électrodes arrive en contact avec le bain. When the sublance has descended at low speed into the bath, the free end of the electrodes comes into contact with the bath.
A ce moment, le circuit électrique constitué par les deux électrodes est alors fermé, induisant le passage du courant. At this time, the electrical circuit formed by the two electrodes is then closed, inducing the passage of current.
On en déduit ainsi le niveau du bain, de la position atteinte par la sublance. We thus deduce the level of the bath from the position reached by the sublance.
Ces deux techniques connues ont pour principaux inconvénients d'interrompre le cycle normal de fabrication et d'être coûteuses en temps. The main disadvantages of these two known techniques are that they interrupt the normal manufacturing cycle and are costly in time.
Par ailleurs, elles nécessitent un certain nombre de manipulations, non nécessaires au procédé d'affinage comme par exemple le montage de la tige métallique ou de la sonde de pigeage, puis le démontage. Furthermore, they require a certain number of manipulations, which are not necessary for the refining process such as for example the mounting of the metal rod or the pegging probe, then the dismantling.
De ce fait, elles ne peuvent pas etre utilisées à chaque coulée élaborée au convertisseur. As a result, they cannot be used for each casting made with the converter.
De plus, lorsqu'on utilise la technique du barreau métallique consommable, on n'est pas absolument certain de mesurer exactement la hauteur du bain de métal, ledit barreau étant fondu par le laitier qui se trouve à une température supérieure à celle du métal. In addition, when using the technique of the consumable metal bar, it is not absolutely certain to measure the height of the metal bath exactly, said bar being melted by the slag which is at a temperature higher than that of the metal.
De même, le laitier qui surnage au-dessus du bain de métal liquide présente une certaine conductibilité électique qui est fonction essentiellement de sa teneur en fer. Likewise, the slag which floats above the liquid metal bath has a certain electrical conductivity which is essentially a function of its iron content.
Par conséquent, la mesure au moyen de la sonde de pigeage n'est donc pas particulièrement fiable et il subsiste un risque de mesurer le niveau du laitier. Consequently, the measurement by means of the pegging probe is therefore not particularly reliable and there is a risk of measuring the level of the slag.
I1 en résulte donc une imprécision importante sur l'appréciation du niveau du bain métallique pour un grand nombre de coulée. I1 therefore results in a significant imprecision on the assessment of the level of the metal bath for a large number of casting.
La présente invention a pour but de proposer un procédé de mesure du niveau d'un bain de métal liquide dans un convertisseur qui permet de s'affranchir de ces inconvénients et d'assurer une grande précision de mesure. The object of the present invention is to propose a method for measuring the level of a bath of liquid metal in a converter which makes it possible to overcome these drawbacks and to ensure high measurement accuracy.
La présente invention a donc pour objet un procédé de mesure du niveau d'un bain de métal liquide dans un convertisseur au moyen d'une lance à oxygène munie de sondes de mesure, d'une part, de l'activité en oxygène dissous dans le bain de métal liquide et dans le laitier surmontant le métal liquide et, d'autre part, de la température dudit bain et dudit laitier, ladite lance étant déplacée entre une position basse plongée dans le bain de métal liquide et une position haute extraite dudit bain caractérisé en ce que, pendant la remontée de la lance,
- on mesure en continu la vitesse de déplacement de la lance,
- on établit la courbe de variation de l'activité en oxygène dissous dans le bain de métal liquide et dans le laitier en fonction du temps, ladite activité en oxygène dissous mesurée par la sonde correspondante lors de son déplacement étant sensiblement constante dans le bain de métal liquide et croissant brutalement dans le laitier,
- on établit la courbe de variation de la température du bain de métal liquide et du laitier en fonction du temps, ladite température mesurée par la sonde correspondante lors de son déplacement étant sensiblement constante dans le bain de métal liquide, puis croissant faiblement au niveau de l'interface métal liquide et laitier et croissant brutalement dans le laitier,
- on repère le temps t1 représentant, sur la courbe de variation de l'activité en oxygène dissous en fonction du temps, le départ de la croissance brutale de ladite activité en oxygène dissous,
- on repère les temps t2 et t3 représentant, sur la courbe de variation de la température en fonction du temps, le départ et la fin de la faible croissance de ladite température,
- on vérifie que le temps t1 se situe dans l'intervalle de temps t2 et t3 pour valider la mesure,
- et on déduit la hauteur du bain de métal liquide par le produit du temps t1 par la vitesse de déplacement de la lance.The present invention therefore relates to a process for measuring the level of a bath of liquid metal in a converter by means of an oxygen lance provided with probes for measuring, on the one hand, the activity of dissolved oxygen in the bath of liquid metal and in the slag surmounting the liquid metal and, on the other hand, of the temperature of said bath and of said slag, said lance being moved between a low position immersed in the bath of liquid metal and a high position extracted from said bath characterized in that, during the ascent of the lance,
- the speed of movement of the lance is continuously measured,
- the curve of variation of the dissolved oxygen activity in the liquid metal bath and in the slag as a function of time is established, said dissolved oxygen activity measured by the corresponding probe during its movement being substantially constant in the liquid metal and growing suddenly in the slag,
- the curve of variation of the temperature of the liquid metal bath and of the slag as a function of time is established, said temperature measured by the corresponding probe during its movement being substantially constant in the liquid metal bath, then increasing slightly at the level of the liquid and dairy metal interface and growing suddenly in the slag,
the time t1 is identified representing, on the curve of variation of the dissolved oxygen activity as a function of time, the start of the sudden growth of said dissolved oxygen activity,
- the times t2 and t3 are identified representing, on the curve of variation of the temperature as a function of time, the start and the end of the low growth of said temperature,
- we check that the time t1 is in the time interval t2 and t3 to validate the measurement,
- And the height of the liquid metal bath is deduced by the product of time t1 by the speed of movement of the lance.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'établissement des courbes, le repérage des temps et le calcul de la hauteur du bain de métal liquide s'effectuent instanément en même temps que la mesure de l'activité en oxygène et de la température, par un calculateur. According to another characteristic of the invention, the establishment of the curves, the marking of the times and the calculation of the height of the liquid metal bath are carried out instantaneously at the same time as the measurement of the oxygen activity and of the temperature. , by a computer.
Les caractéristiques et avantages de la presente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels
- la Fig. I représente la courbe de variation de l'activité en oxygène dissous dans le bain de métal liquide et dans le laitier en fonction du temps, pendant la remontée de la lance et des sondes de mesure,
- la Fig. 2 représente la courbe de variation de la température du bain de métal liquide et du laitier en fonction du temps, pendant la remontée de la lance et des sondes de mesure,
- la Fig. 3 représente la courbe de déplacement de la lance en fonction du temps.The characteristics and advantages of the present invention will become apparent during the description which follows, given solely by way of example, made with reference to the accompanying drawings, in which
- Fig. I represents the curve of variation of the dissolved oxygen activity in the liquid metal bath and in the slag as a function of time, during the ascent of the lance and of the measurement probes,
- Fig. 2 represents the curve of variation of the temperature of the liquid metal bath and of the slag as a function of time, during the ascent of the lance and of the measurement probes,
- Fig. 3 represents the displacement curve of the lance as a function of time.
Au cours de l'affinage de l'acier dans un convertisseur, une lance à oxygène de type connu, non représentée, munie de sondes de mesure, est plongée dans le bain de métal liquide. During the refining of the steel in a converter, an oxygen lance of known type, not shown, fitted with measuring probes, is immersed in the bath of liquid metal.
En fin de soufflage de l'oxygène, la lance est remontée lentement et les sondes mesurent, d'une part, l'activité en oxygène dissous dans le bain de métal liquide et dans le laitier surmontant le métal liquide et, d'autre part, la température dudit bain de métal liquide et dudit laitier. At the end of the oxygen blowing, the lance is slowly raised and the probes measure, on the one hand, the dissolved oxygen activity in the liquid metal bath and in the slag above the liquid metal and, on the other hand , the temperature of said liquid metal bath and said slag.
Comme représenté sur la Fig. 1, lorsque la lance est plongée dans le bain de métal liquide en un point bas déterminé, l'activité en oxygène dissous est stabilise autour d'une valeur A correspondant à l'ac tivité en oxygène dissous dans le bain de métal liquide. As shown in Fig. 1, when the lance is immersed in the liquid metal bath at a determined low point, the dissolved oxygen activity is stabilized around a value A corresponding to the activity of dissolved oxygen in the liquid metal bath.
Au moment de la remontée lente de la lance, tant que la sonde de mesure correspondante reste dans le bain de métal liquide, la valeur A de l'activité en oxygène dissous dans le bain de métal liquide reste sensiblement constante. At the time of the slow ascent of the lance, as long as the corresponding measurement probe remains in the liquid metal bath, the value A of the activity of dissolved oxygen in the liquid metal bath remains substantially constant.
Dès que l'extrémité de la lance munie de la sonde de mesure de l'activité en oxygène dissous passe du bain de métal liquide dans le laitier, l'activité en oxygène dissous mesurée croit brutalement. As soon as the end of the lance fitted with the probe for measuring the dissolved oxygen activity passes from the bath of liquid metal in the slag, the dissolved oxygen activity measured increases sharply.
Cette augmentation brutale de l'activité en oxygène dissous mesurée se traduit sur la courbe de la
Fig. 1 par un point d'inflexion P.This sudden increase in measured dissolved oxygen activity is reflected in the curve of the
Fig. 1 by an inflection point P.
De même, comme représenté sur la Fig. 2, lorsque la lance munie de la sonde de mesure de la température, comme par exemple un thermocouple, est plongée dans le bain de métal liquide, la température relevée se stabilise à une valeur T correspondant à la température effective dudit bain de métal liquide. Likewise, as shown in FIG. 2, when the lance fitted with the temperature measurement probe, such as for example a thermocouple, is immersed in the liquid metal bath, the temperature recorded stabilizes at a value T corresponding to the effective temperature of said liquid metal bath.
Au moment de la remontée lente de la lance, tant que la sonde de mesure correspondante reste dans le bain de métal liquide la valeur T de la température mesurée reste sensiblement constante. At the time of the slow ascent of the lance, as long as the corresponding measurement probe remains in the bath of liquid metal, the value T of the measured temperature remains substantially constant.
Dès que l'extrémité de la sonde s'approche de l'interface métal liquide et laitier, la température commence à croître faiblement du fait du laitier qui surnage, puis croît brutalement quand l'extrémité de la sonde pénêtre dans le laitier. As soon as the end of the probe approaches the liquid metal and slag interface, the temperature begins to increase slightly due to the slag which floats, then rises sharply when the end of the probe enters the slag.
Ces différentes augmentations de la température se traduisent notamment sur la courbe de la Fig. 2, par un intervalle entre deux points M et N qui correspondent respectivement au point de départ et au point de fin de la faible croissance de la température. These different increases in temperature are reflected in particular on the curve of FIG. 2, by an interval between two points M and N which correspond respectively to the starting point and the end point of the low temperature growth.
Cet intervalle correspond au franchissement de l'interface métal liquide et laitier. This interval corresponds to the crossing of the liquid metal and dairy interface.
La présente invention a pour but de déduire le niveau de métal liquide dans le convertisseur à partir de l'exploitation conjointe de ces deux phénomènes. The object of the present invention is to deduce the level of liquid metal in the converter from the joint exploitation of these two phenomena.
Pour cela, un calculateur saisi au fur et à mesure de la remontee de la lance et des sondes de mesure, les valeurs de l'activité en oxygène dissous respectivement dans le bain de métal liquide et dans le laitier en fonction du temps et les valeurs de la température respectivement du bain de métal liquide et du laitier en fonction du temps. For this, a computer entered as the lance rises and the measurement probes, the values of the dissolved oxygen activity respectively in the liquid metal bath and in the slag as a function of time and the values the temperature of the liquid metal bath and the slag respectively as a function of time.
Le calculateur établit les courbes
f(t) = taux d'oxygène dissous, et
f(t) = température.The calculator establishes the curves
f (t) = dissolved oxygen level, and
f (t) = temperature.
Le calculateur repère alors le temps t1 correspondant au point P d'inflexion de la courbe de l'activité en oxygène dissous en fonction du temps (Fig. 1) et l'intervalle des temps t2 et t3 correspondant aux points M et N de la courbe de la température en fonction du temps (Fig. 2). The computer then identifies the time t1 corresponding to the point P of inflection of the curve of the activity in dissolved oxygen as a function of time (FIG. 1) and the interval of times t2 and t3 corresponding to the points M and N of the temperature versus time curve (Fig. 2).
Le calculateur vérifie alors que le temps t1 se situe dans l'intervalle des temps t2 et t3 pour valider ladite mesure. The computer then checks that time t1 is in the interval of times t2 and t3 to validate said measurement.
En effet, si le temps t1 ne se situe pas dans l'intervalle des temps t2 et t3 le point d'infle- xion détecté ne serait pas dû au passage de la sonde de mesure au niveau de l'interface métal liquide et laitier. In fact, if the time t1 is not in the interval between the times t2 and t3, the detected inflection point would not be due to the passage of the measurement probe at the liquid metal and dairy interface.
Enfin, si la mesure est validée, le calculateur déduit la hauteur du bain de métal liquide par le simple produit du temps t1 repéré sur la courbe de l'activité en oxygène dissous en fonction du temps par la vitesse de déplacement de la lance, le point bas de la lance dans le bain de metal liquide etant connu. Finally, if the measurement is validated, the computer deduces the height of the liquid metal bath by the simple product of time t1 located on the curve of the dissolved oxygen activity as a function of time by the speed of movement of the lance, the low point of the lance in the liquid metal bath being known.
Selon une variante, le procédé selon la présente invention consiste à établir, comme représenté sur la Fig. 3, la courbe de la distance parcourue par la lance au cours de sa remontée en fonction du temps. According to a variant, the method according to the present invention consists in establishing, as shown in FIG. 3, the curve of the distance traveled by the lance during its ascent as a function of time.
Ainsi, après l'établissement de cette courbe par le calculateur, ledit calculateur reporte la valeur du temps t1 représentant le départ de la croissance brutale de l'activité en oxygène dissous et déduit directement la distance parcourue par la lance entre le point bas connu dans le bain de métal liquide et le niveau de l'interface métal liquide et laitier. Thus, after the establishment of this curve by the computer, said computer reports the value of time t1 representing the start of the brutal growth of the dissolved oxygen activity and directly deduces the distance traveled by the lance between the low point known in the liquid metal bath and the level of the liquid metal and dairy interface.
Cette façon de procéder est très utile lorsqu'il n'est pas absolument certain que la vitesse de la lance est constante. This is very useful when it is not absolutely certain that the speed of the lance is constant.
Le procédé selon la présente invention est donc de mise en oeuvre facile et ne nécessite aucun matériel supplémentaire au contact avec le bain de métal liquide en plus de la lance et des sondes de mesure de l'activité en oxygène dissous et de la température. The method according to the present invention is therefore easy to implement and does not require any additional equipment in contact with the liquid metal bath in addition to the lance and the probes for measuring the dissolved oxygen activity and the temperature.
Un tel procédé permet d'effectuer une mesure précise du niveau de métal liquide dans le convertisseur à chaque coulée, sans ralentissement du procédé d'affinage. Such a method makes it possible to carry out a precise measurement of the level of liquid metal in the converter at each casting, without slowing down the refining process.
De plus, un tel procédé de mesure du niveau de métal liquide dans le convertisseur améliore les conditions de travail des opérateurs en supprimant les opérations de mise en place manuelle et de démontage des sondes de pigeage ou des sondes métalliques consommables utilisées jusqu'à présent. In addition, such a method of measuring the level of liquid metal in the converter improves the working conditions of the operators by eliminating the operations of manual installation and disassembly of the pegging probes or of the consumable metallic probes used until now.
Enfin, il permet d'améliorer la qualité d'affinage de l'acier par une plus grande précision de la hauteur de la lance à oxygène au-dessus du bain. Finally, it makes it possible to improve the quality of refining of the steel by a greater precision of the height of the oxygen lance above the bath.
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| FR9102673A FR2673646B1 (en) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | METHOD FOR MEASURING THE LEVEL OF A LIQUID METAL BATH IN A CONVERTER. |
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1991
- 1991-03-06 FR FR9102673A patent/FR2673646B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| FR2673646B1 (en) | 1994-09-23 |
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