Brevet FR2026565A1 — publié le 19700918

i 2026565 La présente invention concerne un dispositif pour l'introduction d'instruments de mesure dans un récipient pour traitements métallurgiques comprenant un tube contenant des éléments de mesure ou une sonde traversant l'enveloppe du 5 récipient, ainsi que son revêtement réfractaire. Lors de la mise en oeuvre de procédés métallurgiques, par exemple lors de l'affinage de fonte dans les convertisseurs, on- s'efforce de surveiller toutes les phases du processus et de commander celui-ci en fonction des données obtenues. Une méthode. 10 avantageuse pour surveiller le déroulement d'un processus- d'affinage consiste à mesurer et à-enregistrer de façon continue la température du bain de métal se trouvant à l'intérieur du convertisseur-. Des mesures de la connue fcibilité du bain peuvent également fournir des indications précieuses sur l'état d'avan-15 cernent ou sur la progression du .processus. On a déjà proposé d'utiliser une sonde contenant un thermoeouple ou une sonde métallo-céramique, dans laquelle est fritté un thermoeouple, et d'introduire une telle sonde à travers l'une des parois latérales de 1 ' enveloppe et du revête-20 ment réfractaire d'un convertisseur, au-dessous du niveau du bain, de sorte que l'extrémité de la sonde se trouve dans ce dernier . Un tel procédé pose cependant plusieurs difficultés. Lorsqu'on utilise des dispositifs de mesure fournissant un courant électrique, il est obligatoire de prévoir un isolement 25 électrique du dispositif par rapport à l'enveloppe du convertisseur. Lorsqu'il s'agit de récipients munis d'un revêtement lié par du goudron ou imprégnés de cette matière, il faut monter le tube ou la sonde de façon étanche aux gaz pour éviter que des vapeurs de goudron s'échappent car cela 30 conduirait à une diminution de la durée de service de la zone dégazifiée du revêtement réfractaire; des dépôts de goudron -provoqués par la condensation - aux points de contact entre le dispositif de mesure électrique et l'enveloppe du récipient conduiraient en outre à des perturbations dans la transmission 35 des valeurs mesurées. Une difficulté particulière rencontrée lors de la mesure de données d'un processus métallurgique provient des décalages qui se produisent entre les différentes couches du 69 43932 2 2026565 revêtement réfractaire, à savoir la couche de base, la eouche de matière damée et la couche d'usure, pendant la mise à température et le fonctionnement d'un convertisseur. Ces décalages endommagent ou déforment un tube ou une sonde introduit laté-5 ralement li travers la maçonnerie réfractaire. Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients et ces difficultés dans un dispositif du type décrit. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, on attache le tube ou la sonde au moyen d'un compensateur ondulé ou d'un 10 soufflet de façon élastique à une douille montée dans l'enveloppe du convertisseur et traversant la couche de base, de même que la couche de matière damée, de sorte que le tube ou la sonde puisse suivre les mouvements de la couche d'usure qui se produisent perpendiculairement à l'axe du tube ou de. la sonde. 15 Les éléments de fixation du tube ou de la sonde sur la douille peuvent se présenter sous forme de brides annulaires entre lesquelles on dispose le soufflet, de sorte que celui-ci se trouve entre l'enveloppe du convertisseur et le côté intérieur de la couche de matière damée. 20 On remplit'avantageusement la totalité ou une partie de l'espace entre la douille et le tube ou la sonde, dans la zone de la couche de matière damée, avec une matière réfractaire granuleuse, par exemple avec de la poudre de magnésite, qui permet les mouvements du tube ou de la sonde. 25 Selon une forme de réalisation préférée, on peut relier le tube pu la sonde au moyen d'une matière damée à une bague présentant une bride annulaire reliée par l'intermédiaire du soufflet à une bride correspondante de la douille. On peut prévoir des joints annulaires supplémentaires en amiante ou 30 en une matière analogue entre le tube et la bride annulaire de la bague, ainsi qu'entre cette dernière et la bride corres-: pondante de la douille, afin d'obtenir un ensemble qui est étanche aux gaz. Le dispositif selon l'invention convient aussi bien 35 pour des tubes contenant des thermocouples servant à la mesure de la température, que pour des sondes servant à la. mesure de conductivité du bain. Le dispositif est en mesure de suivre ■les différents mouvements des couches du revêtement réfractaire 69 43932 3 2026565 d'un convertisseur fonctionnant à l'oxygène-, et il supprime le risque d'un endommagement ou d'une déformation. Il est en outre parfaitement étanche aux gaz et isolé électriquement par rapport à l'enveloppe de la cornue. 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé dans lequel : La figure 1 est une coupe verticale d'une partie 10 d'une paroi d'un convertisseur portant une sonde de mesure. La figure 2 montre l'instrument de mesure vu de l'intérieur de la cornue. La référence 1 de la figure 1 désigne 1'enveloppe-en tôle d'acier du convertisseur. Cette enveloppe porte un 15 revêtement réfractaire composé de trois couches, à savoir d'une couche de base 2, d'une couche de matière damée 3 et d'une couche d'usure 4. L'enveloppe de la cornue présente une ouverture 5 dans laquelle est soudée de manière étanche aux gaz une bride annulaire 6. Des vis 7 relient cette bride 6 à 20 une douille 8 qui traverse la couche de base ainsi que la couche de matière damée, mais pas la couche d'usure. Des bagues 9 en une matière électriquement isolante, par exemple en bakélite, isolent les vis par rapport à la bride 6. La référence 10 désigne en outre un joint étanche aux gaz et 25 électriquement isolant, par exemple en amiante. La douille 8 porte une sonde 11 ayant par exemple, une section transversale carrée qui est destinée à des mesures de àonduçtiyitë «- La douille 8 peut cependant porter également un tube contenant un thermocouple. La fixation de la sonde 11 sur la douille 8 30 s'effeotue de la manière suivante ; la sonde est entourée par une bague relativement courte 12 qui présente unebride annulaire 13 appliquée contre un joint annulaire 14. Une matière damée 15 remplit 1'espace entre la sonde et la paroi intérieure de la bague et elle relie par conséquent cette dernière à la sond^ 35 La douille 8 porte une bride intérieure 16 contre laquelle. s'applique un autre joint annulaire 17* de sorte qu'on obtient un espace annulaire libre 18 entre la sonde 11, la paroi intérieure de la douille 8 et la paroi 19 de la couche d'usure. 69 43932 4 2026565 On remplit cet espace d'une matière réfractaire granuleuse, par exemple de poudre de magnésite, qui n'est pas comprimée par les mouvements de la sonde. Le dispositif comporte en outre un soufflet ou un compensateur ondulé 20 disposé entre la bride 5 intérieure 16 de la douille 8 et la bride annulaire 13 de la bague 12. L'extrémité 21 de la sonde pénètre dans le bain de métal en fusion 22. L'extrémité opposée de la sonde, se trouvant à l'extérieur de l'enveloppe du convertisseur, porte un dispositif de refroidissement 23. La référence 24 désigne les 10 conducteurs reliant la sonde à un appareil de mesure. 25 désigne des conduites d'arrivée et de sortie pour l'eau de refroidissement. La disposition de la sonde 11 entre les briques 26, 27, 28 et-29 dont les joints coïncident avec les diagonales 15 du carré formé par la seetioritransversale de la sonde (voir figure 2) est particulièrement avantageuse étant donné qu'elle atténue les chocs produits par le contact avee des morceaux de laitier. Les joints amortissent en quelque sorte les forces . verticales et horizontales. 20 Le dispositif fonctionne de la manière suivante : en cas de décalage de la couche d'usure par rapport à la couche de matière damée, la sonde peut suivre le mouvement. Si la sonde était montée fixe dans la couche de base, ainsi que dans la couche de matière/damée, elle serait sollicitée au . cisaille-25 ment; dans le sens vertical lors d'un décalage de la couohe d 'usure 4 vers-le haut ou vers le bas, ou dans le sens-horizontal lora_(L'un-décalage de cette couche dans ce sens. Cette sollicitation au cisaillement se traduirait alors par une rupture de la sonde à proximité du plan de séparation entre la 30 couche de.matière damée et—la couche d'usure . Une sonde montée dans un dispositif selon 1'invention peut au contraire suivre tous les mouvements de la couche d'usure sans qu'il se produise une. sollicitation au cisaillement. Le dispositif selon l'invention s'adapte également 35 au changement des conditions par suite de la diminution de l'épaisseur de la couche d'usure. Lorsque cette dernière est entièrement consommée, il se produirait - sans parler de la mise hors service du dispositif de mesure - une zone de plus 69 43932 5 2026565 faible résistance mécanique dans la maçonnerie réfractaire autour du dispositif de mesure. La zone de température maximale se déplace progressivement vers l'extrémité froide délia sonde, au fur et à mesure que l'usure augmenté, autre-5 ment dit, la couche de matière damée ainsi que la matière réfractaire granuleuse sont progressivement portées à la température de frittage, avant même que la couche d'usure soit entièrement consommée « De ce fait, on obtient finalement une liaison céramique, si bien qu'une percée de l'enve-10 loppe en acier ne peut pas se produire. Les vapeur^s de goudron ne peuvent pas sortir dé la couche d'usure car elles sont d'une part retenues par la matière damée compacte et, d'autre part, par le compensateur ondulé . Les vapeurs de goudron qui pourraient éventuellement 15 s'échapper de la couche de matière damée sont empêchées de passer à l'extérieur par le joint d'étanchéité. Ei choisissant correctement les dimensions de la bride annulaire 13, de la bague 12 et du jeu 31, il devient possible d'utiliser deB sondes ou des tubes ayant des 20 diamètres ou des seetions différents, ainsi que d'effectuer un remplacement rapide.. Le montage et le démontage du dispositif selon l'exemple illustré s'effectuent de l'intérieur lors d'une réfection du convertisseur. En choisissant une autre confor-25 mat ion de ..la .bride 6 et de la douille 8, on peut cependant monter et démonter le dispositif de l'extérieur. 69 43932 6 2026565 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'introduction d'instruments de mesure dans un récipient pour traitements métallurgiques comportant un tube ou.une sonde traversant l'enveloppe ainsi 5 que le revêtement réfraetaire du récipient, caractérisé en ce que le tube ou la sonde est attaché au moyen d'un compensateur ondulé ou d'un soufflet de façon élastique à une douille montée dans l'enveloppe du convertisseur et traversant la couche de base, de même que la couche de matière damée, de sorte que le 10 tube ou la sonde puisse suivre les mouvements de la couche d'usure qui se produisent perpendiculairement à l'axe du tube ou de la sonde. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que là fixation du tube ou de la sonde sur la douille 15 s'effectue par des brides-annulaires entre lesquelles est disposé un soufflet qui se trouve entre l'enveloppe du convertisseur et le côté intérieur de la couche de matière deunée. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on remplit l'espace entre la douille 20 et le tube ou la sonde, dans la zone de la couche de matière damée, avee une matière réfractaire granuleuse, par exemple avec de la poudre de magnésite. 4. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'une masse de matière damée relie le tube 25 ou la sonde à une bague présentant une bride annulaire reliée par le soufflet à une bride correspondante de la douille.