Brevet FR2033308A1 — publié le 19701204

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour maintenir sous contrôle l'épaisseur des revêtements réfractaires ainsi qu'un revêtement réfractaire utilisable dans la réalisation de ceux-ci. Au cours du fonctionnement des installations industrielles qui utilisent des matériaux réfractaires, il arrive toujours un certain moment où les responsables du service d'entretien doivent décider si le revêtement réfractaire peut être encore exploité, sans risquer de se défoncer, ou s'il est nécessaire de le remplacer. Il s'agit d'une décision très ardue parce que, d'une part, le technicien chargé de l'entretien a tendance à utiliser encore le revêtement en fonction pour en augmenter le rendement et diminuer par conséquent le colt de production et que, d'autre part, il craint que le revêtement réfractatre ne se défonce avec toutes les désastreuses conséquences possibles, tant techniques qu'économiques. En outre, la décision doit être prise sans aucune donnée cer taine sur l'-état d'usure effectif du revetement réfractaire inaccessible à la mesure directe pour des raisons de forme ou de conlitions ambiantes, mais seulement sur la base de la production effectuée, des aspects extérieurs du revêtement (rougissement, température), de la plus ou moins grande aptitude du responsable à assumer des risques. Dans de telles conditions, évidemment, il peut arriver qu' une bonne partie des revêtements réfractaires soient démolisquand ils pourraient encore, avec une certaine marge de sécurité, être ultérieurement exploités au prix de réparations simples et limitées. La disposition selon l'invention permet de relever à tout moment, grâce à la simple observation d'un tableau de contrôle, le degré d'usure du revêtement aux points lesplus critiques et bien connus de toute installation, fournissant ainsi au technicien des éléments d'évaluation sûrs pour prévoir un programme de réparations ou de reconstructions. lie procédé selon l'invention, permettant de maintenir sous contrôle l'épaisseur des revêtements réfractaires en général et en tout cas du type sujet à l'usure dans des positions non accessibles à une mesure directe, est caractérisé par le fait qu'il prévoit l'insertion, à l'intérieur du revêtement réfractaire et à différents niveaux par rapport à la surface d'usure de celui-ci, d'un réseau convenablement étendu de conducteurs dont les extrémités sortent du réfractaire et sont insérées dans des circuits électriques correspondants munis d'organes de signalisation tels que, par exemple, des lampes à incandescence; le dispositif permettant de réaliser le procédé est caractérisé par -le fait qu'il comporte un réseau convenablement étendu de conducteurs insérés dans l'épaisseur du revêtement réfractaire à différents niveaux par rapport à la surface d'usure de celui-ci et-dont les extrémités sortent du réfractaire et sont insérées dans des circuits électriques de contrôle correspondants munis de moyens de signalisation. Le dispositif est caractérisé- encore par le fait que, au cas où le milieu provoquant l'usure du revêtement réfractaire est un milieu non isolant, par exemple- du métal en fusion, les conducteurs insérés dans l'épaisseur du revêtement réfractaire sont con venablement interrompus, de façon que le circuit électrique associé à chacun des conducteurs cités se trouve établi quand le revO tement réfractaire qui entoure le conducteur en question est usé. Le dispositif est aussi caractérisé par le fait que, au cas où le milieu provoquant l'usure du revêtement réfractaire est un milieu isolant, tel que fumée, scorie liquide ou similaire, les conducteurs insérés dans l'épaisseur du revêtement réfractaire forment avec le- circuit électrique associé un circuit normalement établi, de manière que ce circuit électrique associé se trouve coupé quand, en même temps que l'usure du réfractaire qui entoure le conducteur, s'est produite l'interruption du conducteur même. Le dispositif est caractérisé encore par le fait que, sur chacun de-s circuits électriques de contrôle associés à chacun des conducteurs insérés dans l'épaisseur du revêtement réfractaire, -est inséré un organe de signalisation dont le signal est directement proportionnel au courant électrique.qui le traverse, cet organe de-signalisation étant pourvu d'un circuit d'alimentation auxiliaire qui est monté en dérivation sur le conducteur inséré dans le revêtement réfractaire, et peut être établi sur commande afin de -contrôler l'intégrité de. l'organe de sXgn,alisation en question. L'invention prévoit aussi élément capable d'ê tre utilisé pour réaliser le,procédé,et le dispositif sus-indi- qués à l'aide d'un circuit électrique, associé comprenant des organtes de signalisation, par exemple des lampes à,incandescence. autres termes, selon l'invention, en insérant durant la construction du revêtement réfractaire des conducteurs reliés à des circuits électriques correspondants qui atteignent des profon deurs diverses, on obtient la subdivision virtuelle du revêtement en couches. Conne il a été dit ci-dessus, lesdits circuits peuvent être de deux types (a) - circuit électrique établi, qui le reste aussi longtemps que les agénts qui usent le réfractaire ne l'interrompent pas. (b) - circuit électrique interrompu, qui s'établit.quand les agents qui usent le revêtement viennent en-contact avec lui. Le circuit de type (a) pourra être utilisé quand l'agent qui use le revêtement n'est pas électro-conducteur (par exemple, con trFle de voûtes de fours X.8., de parties hautes des hauts-four veaux où la charge n'est pas en fusion). Au contraire, le circuit de type (b) pourra être utilisé quand l'agent qui use le revêtelent est électro-conducteur (par exemplé, chariots torpilles, con vertisseur LD, etc.). Si le matériau constituant les circuits intérieurs au revote ment est Judicieusement choisi (dans le cas du circuit de type(aX ce matériau ne doit pas s' oxyder ni fondre, en s'interrompant, sauf quand il entre en contact direct avec le milieu qui use le rev8tesent; dans le cas du circuit de type (b), ce matériau doit fondre à une température supérieure à celle de l'agent électroconducteur qui use le réfractaire; l'interruption du circuit (a) ou l'établissement du circuit (b) montrent que l'usure du revêtement réfractaire a atteint le niveau correspondant au circuit même. L'interruption ou l'établissement d'un circuit peut 8tre indiquée très économiquement par une ampoule respective s'allumant et s'éteignant, ampoule insérée dans ce circuit et installée sur un tableau synoptique adéquat à partir duquel on peut relever la position et la profondeur dans le revêtement réfractaire du circuit même. Un circuit auxiliaire externe permet de vérifier si les ampoules ne sont pas brûlées et s'il ne se produit pas de panne dans le circuit externe. Le système de contrôle peut fonctionner à basse tension (par exemple 6, 12 ou 24 V) indifféremment avec courant continu ou alternatif et ne présente aucun danger. L'exactitude du contrôle de l'épaisseur résiduelle (ou usée) du revêtement dépend du plus ou moins grand nombre de niveaux sensibles prévus. Naturellement, dans un revêtement; le contrôle est effectué par zones statistiquement ou techniquement choisies d'avance et réparties selon les buts et les conditions de fonctionnement. L'installation des circuits est réalisée au moyen de briques réfractaires fabriquées avec les circuits, ou une partie de ceuxci, déjà préparés à l'intérieur. Les obj-ets, avantages et caractéristiques de l'invention res sortiront par ailleurs de la description qui suit, relative à des formes d'exécution choisies à seul titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dont - la fig. 1 représente schématiquement un élément de construction du revêtement réfractaire rendu sensible, à titre indica tif et non limitatif, à cinq niveaux d'usure avec des conducteurs insérés dans celui-ci et reliés à des circuits du type (a) défini ci-dessus; - la fig. 2 représente toujours schématiquement un élément de construction du revêtement réfractaire rendu sensible avec un circuit du type (b); - la fig. 3 montre un circuit électrique de contrôle externe de type (a) avec les connexions aux conducteurs insérés dans l'6- lément de réfractaire; - la fig. 4 représente une brique de voûte pour fours M.S. sensibilisée avec des circuits de type (a) défini plus haut à cinq niveaux d'usure. En se référant particulièrement à la fig. 1, un élément de réfractaire 1 est rendu sensible par la présence à l'intérieur de celui-ci d'une série de conducteurs 2, 3, 4, 5, 6, à cinq niveaux d'usure; les conducteurs en question sont disposés parallèlement à la face 8 exposée à l'usure et à différentes distances de celle ci; chacun d'eux aboutit à-un conducteur de retour, commun dans ce cas, indiqué par 7; par conséquent, l'ensemble 2-7 (respectivement 3 - 7 à 6 - 7)peut être inséré dans un circuit électrique, comme le montre la figure 3, établi normalement, et dans lequel est inséré un moyen de signalisation correspondant qui avertit quand l'usure de la brique a atteint, par exemple, un niveau tel qu'il interrompt le conducteur 2, 3, ainsi de suite. Comme il a été dit ci-dessus, il convient d'utiliser une bri que u type illustré à la figurez quand le milieu fluide qui pro voque l'usure de la brique est un milieu isolant : par exemple, les gaz qui entrent en contact avec le revêtement de la voûte d'un four M.S. Quand au contraire l'élément de réfractaire est usé par un milieu non isolant, par exemple un métal en fusion, il faut alors appliquer des éléments de réfractaire du type illustré à la figure 2, c'est-à-dire du type (b). Egalement dans ce cas, la brique 101 a une série de conducteurs 102 à 106 d'une allure parallèle à la face 108 soumise à l'usure et situés à différentes distances de celle-ci; dans ce cas, toutefois, l'établissement du circuit entre chacun d'eux et un conducteur de retour indiqué schématiquement par 107 se fait grâce au métal conducteur liquide dès que se produit une usure telle qu'elle atteint le niveau desdits conducteurs 102 à 106. Â la figure 3, chacun des circuits g - 7 à 6 - 7 est alimenté par le réseau R au moyen d'un transformateur réducteur de tension B et comporte une lampe à incandescence 22 à 26 quireste allumée aussi longtemps que le conducteur correspondant 2 (respecti vement 3 à 6) n'est pas interrompu par l'usure de la brique; les interrupteurs 32 à 36 permettent d'alimenter les lampes 22 à 26 indépendamment des circuits correspondants 2 - 7 à 6 - 7. De cette façon, il est possible de contrôler si une lampe s'éteint par usure effective du réfractaire ou bien par panne du circuit, par exemple la rupture d'une des lampes. Comme il a été déjà dit, le matériau constituant le circuit à l'intérieur de l'élément sensible- doit être choisi sur la base des conditions du milieu provoquant l'usure du réfractaire. Dans le cas des voûtes (martien Siemens), le circuit de type (a) réalisé avec fil de platine de 0,5 mm. de diamètre convient extrêmement bien, grâce à son inoxydabilité, même à température élevée, et à son point de fusion : 1.773,5au. Au contraire, dans le cas du contrôle de l'usure du revêtement des parties hautes d'un haut fourneau, on peut utiliser toujours convenablement un circuit de type (a) mais réalisé avec du fil de fer de 1 ou 2 mm. de diamètre. Par contre pour un chariot torpille, on pourra faire appel à un circuit de type (b) réalisé en fil de fer doux de 4-5 mm. de diamètre. Dans le cas du circuit de type (a) appliqué à la voûte d'un four M.S., son interruption peut se manifester,- soit que k'am- poule correspondante s'éteigne complètement, soit qu'elle ait une luminosité très inférieure à celle que l'on obtient en fermant l'interrupteur associé (32 - 36), c'est-à-dire en excluant le cir cuit extérieur à l'élément sensible. Le second cas peut se produi re quand le four est à température très élevée, par exemple en phase d'affinage, parce que, à cause de la combinaison avec des oxydes de fer qui en abaissent le point de fusion, la couche liquide qui se forme sur la face de la brique exposée à la chaleur devient légèrement conductrice et établit, par conséquent, un pseudo contact entre les deux tronçons du circuit déjà interrompu physiquement.En,tout cas, à cause de la résistance opposée par ce voile liquide, le courant qui passe est très inférieur à celui qui passe à circuit intact et, par conséquent, le phénomène est très facilement révélé par la luminosité de l'ampoule. Pour citer un exemple, un circuit de type (a) a été appliqué à titre expérimental dans la voûte d'un four M.S. pour trois de ses campagnes. Chaque fois, ont été prévues durant la reconstruction de la voûte 5 briques, sensibilisées à trois niveaux de profondeur par rapport à la surface externe de la voûte (200, 150 et 100 mm.). Les 5 briques ont été réparties aux points critiques de plus gran de usure de la voûte, bien connus des techniciens chargés de 1' entretien. L'interruption des circuits s'est toujours produite dans la succession prévue, d'accord avec l'usure réelle de la brique sensible; deux fois, s'est produit le phénomène mentionné précédemment, c'est-à-dire qu'une ampoule s'est rallumée à basse luminosité, alors que précédemment on avait déjà enregistré-qu'elle s'était éteinte, ce qui signifiait l'interruption physique du circuit correspondant. Bien que, pour en faciliter la compréhension, la présente invention ait été décrite d'après un exemple, celui-ci n'a pas de caractère limitatif et, de nombreuses modifications et variantes peuvent y être apportées, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICAlIONS 1.- Procédé pour maintenir sous contrôle l'épaisseur des revêtements réfractaires en général et plus particulièrement du type sujet à l'usure dans des positions non accessibles à une mesure directe, caractérisé par le-fait qu'il prévoit l'insertion, à l'intérieur du revêtement réfractaire et à différents niveaux par rapport à la surface d'usure de celui-ci, d'un réseau convenablement étendu de conducteurs dont les extrémités sortent du réfractaire et sont insérées dans des circuits électriques correspondants munis d'organes de signalisation tels que lampes à incandes cence et similaires. 2.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendi cation 1 caractérisé par un réseau opportunément étendu de conducteurs insérés dans l'épaisseur du revêtement réfractaire à dif férents niveaux par rapport à la surface d'usure de celui-ci et dont les extrémités sortent du réfractaire et sont insérées dans des circuits électriques de contrôle correspondants munis de moyens de signalisation. 3.- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que, au cas où le milieu provoquant l'usure du revêtement réfractaire est un milieu non isolant, par exemple du métal en fusion, les conducteurs insérés dans l'épaisseur du revê tement réfractaire sont convenablement interrompus, de façon que le circuit électrique associé à chacun des conducteurs cités se trouve établi quand le revêtement réfractaire qui entoure le conducteur correspondant est usé. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, au cas où le milieu provoquant l'usure du revêtement réfractaire est un milieu isolant, fumée, scorie liquide ou similaire, les conducteurs insérés dans l'épaisseur du revêtement réfractaire forment avec le circuit électrique associé un circuit normalement établi, de manière que ce circuit électrique associé se trouve interrompu quand, en même temps que l'usure du refractaire qui entoure le conducteur, s'est produite l'interruption du conducteur même. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendìcations 2 à 4, caractérisé par le fait que, sur chacun des circuits électriques de contrôle associés à chacun des conducteurs insérés dans l'épaisseur du revêtement réfractaire, est monté un organe de signalisation dont le signal est directement proportionnel au courant électrique qui le traverse, cet organe de signalisation ént pourvu d'un circuit d'alimentation auxiliaire qui, monté en dérivation sur le conducteur inséré dans le revêtement réfractaire, peut être établi sur commande afin de contrôler 1'intégrité de l'organe de signalisation. 6.- Elément réfractaire pouvant être utilisé pour réaliser le procédé et lé dispositif suivant une quelconque des revendications précédentes à l'aide d'un circuit électrique associé compre nant des organes de signalisation tels que lampes à incandescenca