Brevet FR2008582A1 — publié le 19700123

La présente invention a pour objet un procédé, et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé, destinés à la surveillance, au moyen du courant électrique, de l'usure des garnissages de récipients à poste fixe ou transportables contenant des métaux en fu-5 sion, tels que les poches de type "torpédo" ou "tonneau" pour le transport de fonte brute. Les récipients pour fonte liquide, utilisés à l'origine, nous forme de poches, uniquement pour le transport, s'emploient ei: outre actuellement, et jusqu'en très propses unités, pour le atocka-10 ge ainsi que pour la mise en oeuvre de différents procédés métallurgiques et pour l'homogénéisation. Un garnissage réfractaire protège alors de la destruction l'enveloppe en acier du récipient. Cependant, ce garnissage réfractaire est soumis aux efforts les plus divers, qui provoquent à la longue une diminution ae l'épais-15 seur du revêtement. Dans le cas extrême, l'épaisseur de la maçonnerie réfractaire peut avoir, en un point,' diminué au point qu'il puisse y avoir rupture et que la fonte liquide s'échappe du récipient. Aussi, est-il indispensable, lorsque l'on emploie ce genre de récipients, de surveiller constamment l'épaisseur du revêtement 20 réfractaire afin d'éviter à coup sûr de telles ruptures et d'éviter en même temps la perte de rentabilité que représente -une remise à neuf trop précoce. Cette surveillance se faisait iusau'frprësent par des mesures de température qui devaient permettre de tirer des conclusions quant à la durée moyenne optimale. L'inconvénient de 25 cette méthode est que la surveillance par mesures de température ne fournit d'indications que sur l'isolation thermique au point de mesure, isolation qui ne dépend pas de la seule épaisseur du revêtement, et ne peut en outre donner que des indications ponctuelles sur l'épaisseur du revêtement, donc ne permet pas la surveillance 30 de l'ensemble de la surface du garnissage réfractaire. Un autre inconvénient tient à ce que, du fait des différences de températures dans le revêtement en maçonnerie, différences qui, à la longue, sont du même ordre de grandeur que les variations de température de la fonte brute, la surveillance par mesure de température man-35 que de précision. L'objet de la présente invention est de permettre la surveillance de l'usure des garnissages réfractaires sur toute la surface du revêtement et d'éliminer les inconvénients, que l'on a mentionnés plus haut, des dispositifs de surveillance jusqu'ici connus. 40 Selon l'invention, le garnissage est utilisé, dans toute son 69 15658 2008582 épaisseur ou pour une partie de son épaisseur, comme diélectrique d'un condensateur volumineux, du type des condensateurs à lames, dont les faces conductrices, reliées à la source de courant, sont disposées de part et d'autre du diélectrique, l'une de ces faces 5 conductrices étant représentée par le métal liquide, réalisant ainti. un condensateur dont on mesure la capacitance. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé, selon l'invention, en ce que est disposée entre le garnissage réfractaire et l'enveloppe du récipient une surface conductrice sous 10 forme d'une chemise intercalaire conductrice de courant électrique, et qu'est prévue une électrode qui plonge dans le métal, chemise et électrode étant reliées par un montage en pont à un circuit électrique comportant un dispositif de mesure et de contrôle. La capacitancé' peut alox^S" être déterminée selon des procédés connus, par exem-15 pie au moyen de montages à détection sélective de phases. En renonçant à la précision de la mesure, on pourrait, dans un modèle simplifié, utiliser comme seconde surface conductrice l'enveloppe extérieure en acier du récipient. Pour augmenter la précision de la mesure et la sécurité à l'égard des ruptures, on peut prévoir dans le 2„ condensateur plusieurs couches métalliques concentriques. La chemise ou les chemises intercalaires peuvent être subdivisées en zones sans couplage galvanique entre elles, on pourra avantageusement prévoir comme garniture métallique un treillis, de préférence un treillis en acier. Il peut y avoir avantage à ce que le dispositif de contrô-25 le et de mesure soit couplé avec une installation d'alarme optique et/ou acoustique qui se déclenche lorsque l'usure du garnissage réfractaire atteint une limite donnée. Le procédé et le dispositif selon l'invention fonctionnent de préférence en courant alternatif. Toutefois, il est également possi-30 ble-d'utiliser un courant continu pulsatoiré ou vibré ou un courant de charge. On a représenté à la figure unique 'du dessin annexé, qui est une vue en coupe longitudinale d'une poche de type torpédo, ou tonneau, iro e::emple de réalisation du dispositif selon l'invention pour la 35 surveillance de l'usure du garnissage réfractaire' d'une poche de ce type pour le transport de la fonte brute. La poche "torpédo" représentée au dessin sert au transport de ..• fonte brute et se trouve à cette fin fixée sur un véhicule'sur rails ... (non représenté). Sous une enveloppe en acier 1, se trouve d'abord 40 une couche isolante 2. A l'intérieur de cette couche isolante 2 69 15658 3 2008582 est disposé le garnissage réfractaire, fait de plusieurs couches de maçonnerie. La première couche de la maçonnerie intérieure, après la couche isolante 2, est le revêtement dit permanent 3. Au dessous du revêtement permanent 3, se trouve le revêtement de fati-5 gue 4, dont l'épaisseur diminue avec le temps. 3ntre le revêtement de fatigue 4 et le revêtement permanent 3 est intercalé, formant joint entre les deux, un treillis 5 dans 1a partie supérieure et un autre treillis 6 dans la partie inférieure de la poche. Ges treillis 5 ou 6 représentent l'une des surfaces conductrices d'un 10 condensateur, dont l'autre est la fonte brute 7 que renferme la poche, tandis qu'entre les deux "lames", le garnissage réfractaire, le revêtement de fatigue 4, constitue le diélectrique. Par l'intermédiaire d'une électrode 8, la fonte brute est reliée à une source de courant alternatif, tandis que le treillis est directement rac-15 cordé par une ligne à la source de courant. Dans le circuit est monté un dispositif 10 de mesure et de surveillance, qui indique l'état d'usure et qui, lorsqu'on atteint la valeur limite d'usure tolérable du garnissage, déclenche un signal d'alarme optique et acoustique. L'électrode 8 plonge dans le bain de fonte brute. A 20 côté de lrélectrode 8, et passant également par l'ouverture de la poche, un simulateur 9 permet de procéder à des contrôles, à des réglages et à des calibrages de façon analogue à l'opération de mesure. Le condensateur ainsi constitué est branché, par l'intermédiaire 25 des conducteurs électriques, sur la tension alternative. On mesure la capacitance de ce condensateur et non pas la composante réactive. Etant donné que la composante réactive dans la résistance en courant alternatif est, dans le cas présent, extrêmement réduite, on peut, en choisissant convenablement la fréquence, situer la ca-30 pacitance dans une zone favorable à la mesure. L'influence de la température sur la capacitance peut être compensée par mesure dans un pont dans lequel est monté un condensateur de même diélectrique que celui de la poche. Pour cela, on utilise avantageusement une partie de la poche, de même structure, mais dont l'usure peut 35 être contrôlée. Pour une constante diélectrique constante ou compensée, la mesure de capacitance est proportionnelle à la distance entre la fonte brute et l'électrode opposée, c'est-à-dire, dans l'exemple ci-dessus, le treillis placé dans le joint, ce qui permet de lire 40 avec une précision suffisante l'état d'usure du garnissage réfrac- 69 15658 4 2008562' taire. Si, en -un point quelconque, par suite d*une usure importante et d'une forte diminution d'épaisseur du revêtement de fatigue 4, la fonte brute 7 atteint le plan de l'électrode oïiposée, c'est-à-dire du treillis 5 ou 6, la capacitance tend vers zéro, le cou-5 rant de mesure au contraire vers l'infini, déclenchent, par exemple, par l'intermédiaire d'un indicateur de valeur limite, un signal d'alarme sûr, qui fonctionne également lorsqu'aucun contact électrique direct ne s'établit entre la fonte brute 7 et le treillis 5 et 6. BAD ORIGINAL 69 15658 2008582 H E V a S II I 0 A I I 0 H 8 1Procédé de surveillance, au noyen du courant électrique, de l'usure des garnissages de récipients à poste fixe ou transportables contenant des métaux en fusion, tels que les poches de type 5 "torpédo" ou "tonneau" pour le transport de fonte brute, caractérisé en ce que le garnissage est utilisé, dans toute son épaisseur ou pour une partie de son épaisseur, comme diélectrique d'un con*-densateur volumineux, du type des condensateurs à lames, dont les faces conductrices, reliées à la source de courant, sont disposées 10 de part et d'autre du diélectrique, l'une de ces faces conductrices étant représentée par le métal liquide, réalisant ainsi un condensateur dont on mesure la capacitance. 2.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu ' est disposée entre le garnissage ré-15 fraetaire et l'enveloppe du récipient une surface conductrice sous forme d'une chemise intercalaire conductrice de courant électrique, et qu'est prévue une électrode qui plonge dans le métal, chemise et électrode étant reliées par un montage en pont à tin circuit électrique comportant un dispositif de mesure et de contrôle. 20 3«- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le condensateur renferme plusieurs couches métalliques intercalaires concentriques. 4.- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la chemise ou les chemises intercalaires sont subdivisées en 25 zones sans couplage galvanique entre elles. 5»- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu, comme garniture métallique, un treillis, de préférence un treillis en acier. 6»- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé 30 en ce que l'on a couplé le dispositif de contrôle et de mesure avec une installation d'alarme optique et/ou acoustique qui se déclenche lorsque l'usure du garnissage réfractaire atteint une limite donnée.