LU81740A1 - Systeme de mesure de l'epaisseur de la couche de scorie dans un recipient metallurgique et pour l'appreciation de son etat physique - Google Patents
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Description
- 1 - A 587
Système de mesure de l'épaisseur de la couche de scorie » dans un récipient métallurgique et pour l'appréciation de son état physique_
La présente invention concerne un système pour la détermination du niveau et pour l'appréciation de l'état physique de la scorie dans un récipient métallurgique, notamment dans un convertisseur d'aciérie à l'oxygène.
5
La connaissance du niveau de la scorie dans un convertisseur d'aciérie est importante, tant du point de vue métallurgique, comme paramètre du degré d'avancement de l'affinage, que du point de vue de la sécurité, en vue de prévenir un débordement. 10 '
Ainsi le déposant a développé un système de mesure du niveau de la scorie qui permet en même temps une évaluation de la consistance de celle-ci, ce qui constitue une information importante, surtout pour l'affinage de fontes phosphoreuses où >15 une scorie d'une consistance mousseuse était jugée désirable.
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Ce système de mesure que le déposant a décrit dans le brevet luxembourgeois no. 71.261, .comporte un conduit acoustique ther-mostatisé qui est disposé au-dessus du convertisseur et qui 20 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 proprement dite, on retient un signal dont l'interprétation permet de conclure au degré du bruit absorbé par la scorie et par là au degré du p * - 2 - caractère mousseux présent, ainsi qu'à son niveau dans le creuset.
Etant donné d'une part l'emplacement du capteur acoustique 5 qui est situé essentiellement en-dehors du creuset pour réduire le plus possible les risques d'endommagement par projections et éclaboussures, et d'autre part le fait que 1' installation de mesure capte les bruits à fréquences caractéristiques issus de la lance de soufflage, il est clair que 10 ladite installation n'est utilisable que sous condition que dans l'aciérie un seul creuset à la fois se trouve en état de soufflage. En effet dans le cas de’ 2 ou plusieurs convertisseurs en phase de soufflage, l'installation ne manquerait d'être perturbée par la captation des bruits caractéristiques 15 émis par le convertisseur voisin.
Le même système de mesure où l'emplacement du capteur est situé en-dehors du creuset, est pratiquement inutilisable dans les installations d'affinage où le creuset peut être relié 20 de manière plus ou moins étanche à la cheminée p.ex. à l'aide d'une jupe mobile munie de vérins hydrauliques. Il s'agit dans ce cas d'installations d'affinage où au cours du soufflage on empêche dans la mesure du possible l'accès d'air dans . -la cheminée, soit pour soustraire les gaz formés au cours de 25 l'élaboration en vue d'une utilisation comme gaz de combustion, soit pour prévenir une post-combustion du monoxyde de carbone au voisinage immédiat de la tuyauterie du système de refroidissement installé dans la cheminée.
30 Le but de l'invention consiste donc à proposer un système de mesure permettant de continuer à utiliser le principe de la mesure du son de la lance de soufflage en vue d'établir 1' épaisseur de la couche de scorie et sa consistance, tant dans le cas de plusieurs creusets voisins, que dans le cas d'instal-35 lations où l'affinage est opéré en vase clos.
Ce but est atteint par le système de mesure suivant l'invention qui est caractérisé en ce qu'un nombre suffisant de - 3 - tuyaux du système de refroidissement installé dans la cheminée au-dessus du creuset comportent une rallonge et forment une couronne cylindrique qui saillit vers l'extérieur de l'enveloppe de la cheminée et dont l'axe est incliné vers le centre 5 du creuset, laquelle couronne forme l'assise d'un sertissage cylindrique relié à une cellule circulaire à double paroi refroidie à l'eau et munie d'un orifice central, à laquelle cellule est reliée l'enceinte qui contient le capteur acoustique proprement dit.
10
Ce capteur acoustique est de préférence un microphone connu en soi, tel qu'il est utilisé p.ex. dans le système de mesure décrit par le déposant dans le texte du brevet luxembourgeois no. 71.261. Il en est de même pour l'ensemble électro- 15 nique qui est relié audit capteur acoustique et qui assure le traitement des signaux captés, ainsi que leur conversion en informations significatives, soit pour l'opérateur, soit pour le processeur automatique qui conduit le processus de 1'affinage.
20 L'idée qui est à la base de l'invention consiste à concevoir une installation de captation acoustique adaptée aux conditions d'environnement existant à l'intérieur même de l'en-.-semble creuset-cheminée et de loger cette installation à un 25 endroit où un maximum de protection peut être accommodé pour le capteur proprement dit qui est un instrument extrêmement sensible. La gageure qui consiste à loger cet instrument à l'intérieur de la cheminée du creuset où régnent des températures supérieures à 1000° pour garantir une prise valable h 30 des sons de fréquence significative, même en cas d'une installation où l'affinage est opéré en vase clos, n'est possible sans l'aménagement suivant l'invention des tuyaux de refroidissement de la cheminée pour former l'assise de l'enceinte qui contient le capteur acoustique.
35 L'enceinte qui contient le capteur acoustique est reliée à la cellule circulaire. Suivant l'invention un élément de prise du son en forme d'un disque, dont la partie centrale est
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- 4 - évasée, est intercalé entre l'enceinte et la cellule circulaire. Cette partie évasée en tromblon se trouve à 11 intérieur de 1' orifice central de la cellule circulaire et elle est dirigée vers la source du bruit, c.à.d. vers le creuset.
5
Le disque s'appuie d'une part contre la cellule circulaire et d'autre part par l'intermédiaire d'un joint souple, contre 1' enceinte qui contient le capteur acoustique.
10 Une première forme d'exécution du système de mesure suivant l'invention consiste à prévoir entre le microphone et l'élément de prise du son un tube acoustique qui est logé dans 1' enceinte. L'avantage de cette forme d'exécution réside dans le fait que le microphone se trouve ainsi bien à l'abri de 15 tout risque d'endommagement, le tube acoustique pouvant être réalisé en longueurs supérieures à 3 mètres. Or, ceci implique l'utilisation d'un filtre de linéarisation permettant de compenser les résonnances propres du tube acoustique.
20
Une deuxième forme d'exécution prévoit de loger le microphone directement dans l'enceinte, en face de l'élément de prise du son. Dans ce cas le microphone est logé dans un tube qui 'porte à son extrémité en face de l'élément de prise du son 25 un bouchon perforé de préférence en acier. Entre cette capsule perforée et le microphone se trouve une membrane en laiton d'une épaisseur de λ/0,1 mm qui peut comporter une couche de quartz (déposée par vaporisation).
30 Le rôle de la capsule perforée consiste à protéger la membrane contre la chaleur d'irradiation.et contre d'éventuelles projections, tandis que la membrane elle-même met le microphone à l'abri des poussières.
35 Les distances entre la capsule perforée et la membrane, resp. entre la membrane et le microphone, sont définies et reproductibles, de manière à ce qu'un étalonnage de la partie prise de son ne soit nécessaire qu'une seule fois.
* - 5 -
Soit qu'on choisit la première ou la deuxième forme d'exécution du système de mesure suivant l'invention, l'enceinte qui contient le capteur est refroidie à l'aide d'un gaz neutre, de préférence de l'azote, qui est introduit en arrière de 1' 5 enceinte et qui sort par la partie évasée de l'élément de prise du son.
L'évasement en tromblon de ce dernier, dont la forme rappelle un conduit Venturi, évite des variations brusques de la vi-10 tesse d'écoulement et de changements de direction du gaz qui engendrent des bruits parasites.
En plus du refroidissement de l'enceinte et du capteur, le 15 gaz permet en sortant par la partie évasée de l'élément de prise du son, d'écarter les flammes et les poussières de cet orifice.
En cas de la forme d'exécution qui prévoit de loger le micro-20 phone directement en face de l'élément de prise du son, 1' enceinte comporte utilement une double paroi refroidie à 1' eau. Cette eau doit par ailleurs être de l'eau froide, d'une température aux environs de 10°C, tandis que l'eau qui circule dans les tuyaux qui forment la couronne cylindrique suppor-25 tant le dispositif de mesure, accuse des températures supérieures à 50°C.
La cellule circulaire comporte également une double paroi à l'intérieur de laquelle circule de l'eau de réfrigération.
30 Le sertissage entourant la couronne cylindrique de tuyaux peut en cas de besoin être refroidi, de préférence par de 1'azote.
D'autres caractéristiques ressortent de la description des 35 dessins où la fig. 1 représente un schéma de l'aménagement suivant l'invention des tuyaux de refroidissement en couronne cylindrique pour former l'assise du dispositif de mesure; la fig. 2 montre une coupe de la forme d'exécution de i - 6 - l'installation comportant un tube acoustique intermédiaire entre le microphone et l'élément de prise du son, tandis que la fig. 3 représente la forme d'exécution qui prévoit de loger le microphone directement en face de l'élément de prise 5 du son.
Le schéma en fig. 1 permet de se rendre compte de 11 avantage réalisé par l'aménagement suivant l'invention de l'assise pour le dispositif de mesure. En effet ce dernier se trouve 10 à l'abri des sources majeures d'endommagement tout en gardant un accès vers les sources du bruit qu'il s'agit de capter.
Le fait d'encastrer le dispositif de mesure dans la tuyauterie de refroidissement de la cheminée de la manière décrite permet en plus de contourner les difficultés qui pourraient 15 survenir lors d'opérations de nettoyage au cas où le système serait logé de manière indépendante dans le cheminée, p.ex. par suspension. En effet le système constituerait dans ce cas un obstacle et ne manquerait pas d'être endommagé au cours des opérations de nettoyage qui se déroulent nécessairement 20 dans des conditions rudes.
On distingue sur le schéma d'une coupe à travers le creuset (0) et la cheminée (1) , ainsi que la couronne cylindrique-qu'el-'le.. est formée par les tuyaux de refroidissement (10) . Il 25 est bien entendu que la dimension de la couronne est exagérée sur le dessin, par rapport à la dimension de la cheminée et du creuset. Les tuyaux (10) visibles constituent une moitié du cylindre? l'autre moitié se trouvant de l'autre côté du „ plan de la feuille n'est pas représentée.
30
En fig. 2 on distingue 2 tuyaux (10) qui font partie de la couronne cylindrique et qui forment l'assise du sertissage (11). Ce dernier comprend utilement une double paroi pour le cas où un refroidissement, de préférence"au gaz, semblerait 35 nécessaire. A cette fin il est prévu une embouchure (12) pour l'introduction du gaz de refroidissement.
Au sertissage (11) est reliée la cellule circulaire (20) qui a - 7 - comporte un circuit de refroidissement à l'eau avec les embouchures d'entrée, resp. de sortie (21) resp. (22) . La cellule (20) comporte un orifice central (23) d'un diamètre d'environ 100 mm. Entre la cellule (20) et le sertissage (11) se 5 trouve un joint souple (24).
La cellule (20) est à son tour reliée à l'enceinte (40) qui contient le capteur acoustique. Entre la cellule (20) et 1' enceinte (40) se trouve l'élément de prise de son (30) qui 10 est un disque dont la partie centrale forme un évasement en tromblon (31). Le disque (30) touche par une face la cellule , cylindrique (20), ce qui a pour effet un certain refroidisse ment du disque (30). Il touche par son autre face un joint souple (25) interposé entre le disque (30) et la cellule (20). 15 L'ensemble cellule (20), disque (30), joint (25) et enceinte (40) est relié à l'aide des boulons (26).
L'enceinte (40) comprend le tube acoustique (50) qui est logé 20 dans le tube (51) que traverse un courant d'azote (N2), qui s'échappe par l'orifice de la partie évasée (31) de l'élément de prise du son.
. "Le tube (50) qui peut avoir une longueur supérieure à 3 m, con-25 · duit vers le microphone non-représentë.
En fig. 3 est représenté essentiellement le même ensemble cellule (20), disque (30), joint (25) , enceinte (40) comme en fig. 2. Or, la forme d'exécution représentée en fig. 3 où le 30 microphone (60) est logé directement en face de l'élément de prise du son (30, 31), nécessite que l'enceinte (40) comprenne un circuit d'eau de refroidissement (41) spécial avec les embouchures (42) et (43). De même il est représenté l'embouchure pour l'azote (44) , non-représenté en fig. 2.
35
On distingue également le microphone (60) qui est protégé contre l'accès de poussières par la membrane (56). Cette dernière est protégée à son tour par la capsule perforée (55) - 8 - qui met la membrane (56) à l'abri de la chaleur d'irradiation des flammes et d'éventuelles projections que le jet (N2) serait incapable d'écarter.
5 Plusieurs bagues toroxdales (70) assurent que les distances respectives entre la capsule perforée (55) et la membrane (56) et entre la membrane (56) et le microphone (60) soient constantes et reproductibles. A cette même fin le microphone (60) est maintenu en place à l'aide d'un ressort (57).
10
La partie terminale de l'enceinte (40) est fermée à l'aide d'un rembourrage en matière plastique.
Suivant l'invention il suffit des isolations souples (24) en 15 fig. 2 et (25) en fig. 2 et en fig. 3 pour supprimer en grande partie les vibrations et chocs mécaniques. Il est bien entendu par ailleurs que la partie électronique du système de mesure suivant l'invention comporte plusieurs filtres qui éliminent les bruits de fréquences indésirables dans le 20 présent contexte et qui ne laissent subsister que les sons qui entrent en ligne de compte pour les mesures à effectuer.
*
Claims (13)
1. Système de mesure pour la détermination du niveau et pour l'appréciation de l'état physique de la scorie dans un réci- 5 pient métallurgique, notamment dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène, lequel système exploite le principe de la mesure de l'intensité du son engendré par la lance de soufflage, caractérisé en ce qu'un nombre suffisant de tuyaux du système de refroidissement installé dans la cheminée au-10 dessus du creuset comportent une rallonge et forment une couronne cylindrique qui saillit vers l'extérieur de l'enveloppe . de la cheminée et dont 1'axe est incliné vers le centre du creuset, laquelle couronne forme l'assise d'un sertissage cylindrique relié à une cellule circulaire à double paroi re-15 froidie à l'eau et munie d'un orifice central, à laquelle cellule est reliée l'enceinte qui contient le capteur acoustique proprement dit.
2. Système de mesure suivant la revendication 1, caractérisé 20 en ce que le capteur acoustique est un microphone auquel est relié un ensemble électronique qui comporte des filtres passe-bandes et qui assure le traitement des signaux captés, ainsi que leur conversion en informations significatives, 'soit pour l'opérateur, soit pour le processeur automatique 25 qui conduit letprocessus de l'affinage
3. Système de mesure suivant les revendications 1-2, caractérisé en ce qu'un élément de prise du son est intercalé entre . l'enceinte et la cellule circulaire. 30
4. Système de mesure suivant les revendications 1-3, caractérisé en ce que l'élément de prise du son est un disque dont la partie centrale évasée en tromblon est dirigée vers la source du bruit à capter et se trouve à l'intérieur de l'ori-35 fice central de la cellule circulaire. 1 Système de mesure suivant les revendications 1-4, caractérisé en ce que le disque s'appuie d'une part contre la cel- - 2 - Iule circulaire et d'autre part par l'intermédiaire d'un joint souple, contre l'enceinte qui contient le capteur acoustique.
6. Système de mesure suivant les revendications 1-5, caracté-5 risé en ce qu'un tube acoustique logé dans l'enceinte est intercalé entre le microphone et l'élément de prise du son.
7. Système de mesure suivant les revendications 1-5, caractérisé en ce que le microphone est logé directement dans l'en- 10 ceinte, en face de l'élément de prise du son.
8. Système de mesure suivant les revendications 1-5, et 7, caractérisé en ce que le microphone est logé dans un tube qui porte à son extrémité en face de l'élément de prise du son 15 un bouchon perforé.
9. Système de mesure suivant les revendications 1-5 et 7-8, caractérisé en ce qu'entre le bouchon perforé et le microphone se trouve une membrane d'une épaisseur d'environ 0,1 mm. 20
10. Système de mesure suivant les revendications 1-5 et 7-9, caractérisé en ce que les distances entre le bouchon perforé et la membrane, resp. entre la membrane et le microphone, -sont définies et reproductibles. 25
11. Système de mesure suivant les revendications 1-10, caractérisé en ce que l'enceinte qui contient le capteur est refroidie à l'aide d'un gaz neutre, de préférence de l'azote, qui est introduit en arrière de l'enceinte et qui sort par 30 la partie évasée de l'élément de prise du son.
12. Système de mesure suivant les revendications 1-5 et 7-10, caractérisé en ce que l'enceinte comporte un circuit de refroidissement à l'eau d'une température inférieure à 15°C. 35
13. Système de mesure suivant les revendications 1-12, caractérisé en ce que la cellule circulaire comporte un circuit - 3 - d'eau de refroidissement.
14. Système de mesure suivant les revendications 1-13, caractérisé en ce que le sertissage qui entoure la couronne cylin-5 drique comporte un circuit de gaz de refroidissement 4- r
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