Brevet FR2008549A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne un procédé de mesure continue de la température de bains métalliques au cours d'un processus d'affinage ou d'une série de processus d'affinage successifs dans des convertisseurs, pendant lesquels de l'oxy-5 gène est insufflé au moyen d'un tube de soufflage et une sonde est introduite dans le bain® On s'efforce d'obtenir une indication continue de la température du bain métallique pendant les processus d'affinage dans les convertisseurs, parce que l'allure de la tempé-10 rature fournit des indications quand à la progression du processus d'affinage, indications qui peuvent être utilisées pour une commande automatique de celui-ci . Or a déjà proposé le montage de pyromètres dans l'enveloppe et la maçonnerie latérales du creuset,de sortê que leur partie de mesure soit immergée dans le 15 bain. Le remplacement du dispositif de mesure s*est cependant avéré difficile lorsqu'il s'agit de mesure en continu. Le dispositif de mesure risque en outre d'être endommagé lors du chargement de scories et, enfin, les résultats de mesure peuvent être influencés par la température de la maçonnerie du creuset. 20 On connaît également des dispositifs de mesure de la température pouvant être introduits d'en haut dans le bain liquide ; ces dispositifs comprennent un tube de protection en matière super-réfractaire contenant un thermo-couple et formant l'extrémité d'une sonde refroidie à l'eau qui peut être montée et 25 descendue» Etant donné qu'un dispositif de mesure introduit d'en haut doit traverser la couche de scories flottant sur le bain, la partie du dispositif de mesure se trouvant dans la zone des scories doit présenter une résistance particulièrement élevée puisque les scories sont considérablement plus agressives que le 30 bain métalliqueo La partie de mesure doit donc être protégée par des matières très résistantes, super-réfractaires, à base de céramique. Même les sondes introduites d'en haut dans le bain liquide présentent l'inconvénient que la précision de mesure en cas de service continu n'est pas suffisante pour une commande automa-35 tique du processus si la mesure n'est pas effectuée dans une zone bien déterminée. Ceci provient du fait que la température dans le bain liquide pendant l'affinage, varie d'un endroit a l'autre» La cfemanderesse a trouvé qi^e des valeurs de mesure î 69 15006 2008549 sûres et caractérisant avec précision l'allure du processus peuvent seulement être obtenues lorsque la mesure est effectuée chaque fois dans une zone limitée et définie du bain, et que ces valeurs de- mesure peuvent être obtenues d'autant plus rapidement 5 que la différence entre la température du lain métallique devant être mesurée et la température du dispositif de mesure au début de la mesure est faible. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que : 10 - la distance entre lfaxe du tube de soufflage et le point de mesure de la sonde est maintenue constante î cette distance peut^arier entre 1/3 de la distance de l'axe du tube de soufflage par rapport à la maçonnerie réfractaire et un point qui est éloigné d'au moins 2QQ mm de cette maçonnerie; 15 - le point de mesure de la sonde est placé, pen dant la mesure, à une profondeur constante qui est d'au moins 200 mm au-dessous de la surface du bain métallique, le niveau de cette surface ayant été mesuré avant le début du soufflage ; - la partie de mesure de la sonde est maintenue 20 à une température d'au moins 1000°C environ entre les opérations de mesure, lorsqu'il s'agit d'une série de mesure dans des charges successives. La distance constante entre l'axe du tube de soufflage et le point de mesure de la sonde, ainsi que la pro-25 fondeur constante du point de mesure assurent que les valeurs mesurées concernent toujours la même zone du bain, et re peuvent pas être faussées, ni par un foyer -trop approché au-dessus de ce point de mesure, ni par une distance trop faible par rapport au revêtement réfractaire au-dessous de ce point. La caracté-30 ristique supplémentaire , suivant laquelle la partie de mesure de la sonde est maintenue à une température élevée entre les opérations de mesure, supprime la lenteur de l'indication qui existait jusqu'à présent au début de l'opération de mesure, et assure que les mesures sont correctes dès l'introduction de la sonde. 35 Suivant une forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, la mise en position du point de mesure de la sonde à une profondeur constante au-dessous de la surface du bain métallique, dont le niveau a été mesuré avant le début BAD ORIGINAL 69 15006 3 2008549 du soufflage, est effectuée en fonction de la fermeture d'un circuit .électrique provoquée par la Sonde lorsque celle-ci vient en contact avec la surface du bain métallique» La mise en position au niveau correct s'effectue ainsi de façon entièrement automati-5 que et est indépendante d'estimations ou de fausses manoeuvres de l'opérateur» Le maintien du dispositif de mesure à une température élevée s'effectue de préférence par l'introduction de la partie de mesure de la sonde, entre les opérations de mesure, dans une chambre chauffée, disposée à l'extérieur du convertisseur, pouvant 10 être isolée par rapport à l'air ambiant, qui est avantageusement remplie d'un gaz inerte et présente une température d'au moins 1000°C. La conformation de la sonde, notamment celle de sa partie de mesure introduite d'en haut dans le bain devant être me-15 suré, est également d'une grande importance pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette partie de mesure doit être conformée de sorte que la liaison des fils d'arrivée du ther-mo-couple et la ligne de compensation menant à l'enregistreur ne soient pas chargées ni mécaniquement ni thermiquement car la sonde 20 ne convient que pour des mesures continues pendant toute la durée d'une série de charges successives que lorsque ces conditions sont respectées» Les sondes connues jusqu'à présent comportait une partie de masure comprenant un tube de protection métallique ou 25 métallo-céramique dans lequel est placé un tube capillaire contenant un thermo-couple dont les fils d'arrivée sont reliés à la ligne de compensation par l'intermédiaire d'une connexion à fiches» Ces sondes ne sont pas utilisables pour des mesures continues étant donné que la connexion à fiches n'est pas protégée et 30 ne supporte pas les dilatations longitudinales» Cette difficulté est supprimée dans la sonde selon l'invention par le fait que les fils d'arrivée du thermo-cou-ple sont raccordés à la douille d'un connecteur coaxial, le tube capillaire et la douille étant reliés par une enveloppe électri— 35 quement isolante, de préférence par une résine, pour former un ensemble cohérent et interchangeable» L'enveloppe comporte de préférence une bride de guidage dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre de 69 15006 2008549 la paroi intérieure du tube de protection, de sorte que l'ensemble interchangeable soit mobile dans le sens axial. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée 5 qui va suivre et du dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une représentation schématique de l'ensemble de l'équipement de mesure; la figure 2 est une coupe longitudinale de la partie de mesure de la sonde. 10 La figure 1 montre un convertisseur 1 contenant un bain métallique 2 recouvert par une couche de scories 3. Un tube de soufflage 4 est disposé verticalement au-dessus du centre du bain et peut être soulevé et descendu. De l'oxygène est soufflé sur le bain par ce tube, de sorte qu'il se forme dans la 15 partie centrale de la surface de celui-ci une zone de réaction a température élevée d'oùpârtent les réactions d'affinage. Le tube de soufflage est suspendu à un treuil à câble 5 qui est entraîné par un moteur 6, si bien que le tube peut être soulevé et abaissé. 7 désigne la sonde pour la mesure de la température du 20 bain; elle est refroidie à l'eau, comme le tube de soufflage, et sa partie de mesure 9 plonge dans le bain. Son point de mesure est désigné par 8. La partie de mesure est protégée par une enveloppe réfractaire dans la zone de la couche de scories 3. Le dessin montre que la mesure est effectuée dans une zone définie 25 etcdéterminée m du bain.La distance _a, de 200 mm, sépare cette zone de la surface du bain; elle est en outre à une distance b, également de 200 mm, du revêtement réfractaire et à une distance c de l'axe du tube de soufflage 10, cette distance _c étant égale à 1/3 de la distance r qui désigne 1''écartement entre l'axe du 30 tube de soufflage et le revêtement réfractaireo Les mesures sont toutes effectuées dans le même point de la zone m. La mise en positiorjéutomatique de la sonde au point de mesure désiré est effectuée au moyen du circuit électrique représenté au dessin î la sonde 7 est suspendue, par l'inter-35 médiaire d'un isolateur 12, au treuil à câble 11, commandé par le moteur 13. Celui-ci est raccordé à un appareil de commande 14 pour les dispositifs d'entrainement , cet appareil étant raccordé à son tour au réseau, d'une part , et à un dispositif de couplage 69 1500.6 2008549 bass^tension 15, d'autre part.Un autre conducteur relie le dispositif de couplage basse tension au moteur 6 par l'intermédiaire de l'appareil de commande pour les dispositifs d'entrainement. La sonde 7 est donc suspendue de manière isolée et 5 agit comme élément de couplage lorsque sa pointe vient en contact avec la surface du bain. Le circuit électrique basse tension est alors fermé, ce qui provoque l'excitation d'un relais dans le dispositif de couplage basse tension 15. Ce relais provoque tout d'abord , par l'intermédiaire de l'appareil de commande 14, l'ar-10 rêt du moteur 13 entraînant le treuil 11 de la sonde 7. Celle-ci est ensuite abaissée sur une distance d sélectionnée à l'avance et qui correspond à la distance séparant le point de mesure de la sonde de la surface du bain métallique, au moyen d'un dispositif d'ajustement non représenté et fonctionnant defrréférence de fa-15 çon automatique.La distance d est supérieure à 200 mm. 16 désigne un enregistreur à compensation pour les températures mesurées. La fermeture du circuit électrique à basse tension par la pointe de la sonde peut également être utilisée pour le réglage de la hauteur du tube de soufflage au-dessus de la surface du bain métalli-20 que par le fait que l'embouchure du tube de soufflage est réglée à une distance e, sélectionnée a l'avance, au-dessus de la surface du bain au moyen d'un dispositif de réglage non représenté et fonctionnant de préférence de façon automatique. La sonde est retirée du convertisseur lorsque la 25 mesure est terminée; le four de"maintien à température 18, pivotant sur un axe vertical 17, est ensuite amené dans la position représentée en traits interrompus, le couvercle pivotant 19 est écarté et la partie de mesure de la sonde est descendue dans le four. Ce four est fermé par le couvercle pendant les intervalles 30 de mesure et peut être rempli d'un gaz inerte. La figure 2 est une vue de détail représentant une coupe longitudinale de la partie de mesure de la sonde. 21 désigne la tête de la sonde qui est refroidie à l'eau et sur laquelle est monté un tube de protection 22. Les fils d'arrivée d'un ther-35 mo-couple sont maintenus dans un tube capillaire 24, lequel est disposé dans un tube 23 étanche au gaz et qui est à son tour monté dans le tube de protection 22. 25 désigne la jonction du thermocouple. Le tube de protection 22 est entouré par une enveloppe 26 69 15006 2008549 en matière réfractaire«Comme le montre le dessin, les fils d'arrivée 27, 28 du thermo-couple sont raccbrdés à la sortie du tube capillaire 24, à la douille 29 d'un connecteur coaxial.L'extrémité du tube capillaire 24, la douille 29 et l'enveloppe 30 en 5 matière électriquement isolante, par exemple en matière plastique, sont reliées entre eux par une résine 31 et forment un ensemble cohérente Le tube capillaire avec le thermo-couple, ^enveloppe et la douille forment par conséquent un ensemble interchangeable» 35 désigne une fiche pouvant être introduite dans le connec-10 teur coaxial. Les conducteurs 32 relient cette fiche à l'appareil d'indication# Le dessin montre en outre que l'enveloppe 30 présente une bride 33 sur laquelle peut coulisser la paroi intérieure du tube 34 qui est un prolongement du tube de protection 22. 69 T5006 2008549 REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure continue de la température de bains métalliques au cours d'un processus d'affinage ou d'une série de processus d'affinage successifs dans des convertisseurs, 5 pendant lesquels de 1*oxygène est insufflé au moyen d'un tube de soufflage et une sonde est introduite dans le bain, caractérisé en ce que la distance entre l'axe du tube de soufflage et le point de mesure de la sonde est maintenue constante : cette distance peut varier entre 1/3 de la distance de l'axe du tube de souffla-10 ge par rapport à la maçonnerie réfractaire et un point qui est éloigné d'au moins 200 mm de cette maçonnerie; lepoint de la sonde est placé, pendant la mesure, à une profondeur constante qui est d'au moins 200 mm au-dessous de la surface du bain métallique, le niveau de cette surface ayant été mesuré avant le début 15 du soufflage ; la partie de mesure de la sonde est maintenue à une température d'au moins 1000°C environ entre les opérations de mesure, lorsqu'il s'agit d'une série de mesures dans des charges successives. 2« Procédé selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce que la mise en position du point de mesure de la sonde à une profondeur constante,au-dessous de la surface du bain métallique, ni6âur6 dont le niveau a etéravant le début du soufflage, est effectuée en fonction de la fermeture d'un circuit électrique provoquée par la sonde lorsque celle-ci vient en contact avec la surface du bain 25 métallique» 3.Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie de mesure de la sonde est introduite entre les opérations de mesure, dans une chambre chauffée, disposée à l'extérieur du convertisseur, pouvant être isolée par rapport à 30 l'air ambiant, qui est avantageusement remplie d'un gaz inerte et présente une température d'au moins 1000°G» 4. Sonde pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 3, dont la partie de mesure , qui est introduite d'en haut dans le bain devant être mesuré, comprend un tu- 35 be de protection métallique ou métallo-céramique dans lequel est placé un tube capillaire contenant un thermo-couple dont les fils d'arrivée sont reliés par l'intermédiaire d'une connexion à fiches avec la ligne de compensation du thermo-couple, caractérisé 69 15&06 2008549 en ce que les fils d'arrivée du thermo-couple sont raccordés à la douille d'un connecteur coaxial, le tube capillaire et la douille étant réunis au moyen d'une enveloppe en matière électriquement isolante pour former un ensemble cohérent et interchan-5 geable» 5. Sonde selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tube capillaire et la douille sont reliés par une résine* 6. Sonde selon la revendication 4, caractérisée 10 en ce que l'enveloppe présente une bride de guidage dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre de la paroi intérieure du tube de protection, de sorte que l'ensemble interchangeable puisse effectuer des mouvements dans le sens axial*