Brevet FR2428671A1 — publié le 19800111

L'invention concerne la détermination du comportement des charges dans les hauts fourneaux sidérurgiques. On sait que le comportement des charges dans le haut fourneau a une importance considérable sur son fonctionnement. Il apparaît donc essentiel d'avoir a sa disposition un moyen qui permette de connaître un tel comportement, a savoir la hauteur des couches, leur vitesse de descente, etc..., chaque fois qu'on en a besoin. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif pour la détermination du comportement des charges dans les hauts fourneaux sidérurgiques, caractérisé en ce qu'il comprend une sonde destinée à pénétrer à l'intérieur des charges et constituée par un corps de forme allongée de préférence cylindrique, comprenant une succession alternée de parties conductrices de l'électricité et de parties isolantes, les parties conductrices étant au moins au nombre de trois et reliées deux à deux à une source de tension électrique continue. Conformément à une réalisation préférée, la sonde est constituée par une succession de quatre parties conductrices formées de bagues métalliques, séparées entre elles par des entretoises isolantes de l'électricité et reliées par paires successives à une source de tension électrique continue. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects apparaîtront plus clairement au vu de la description qui suit donnée en référence à la figure unique annexée représentant une vue schématique d'un dispositif de sonde plongeant à l'intérieur de la charge d'un haut fourneau. On a désigne en 1 un corps de sonde cylindrique plongé verticalement dans la charge au niveau du gueulard 2. Conformément à la pratique habituelle d'enfournement sequentiel des matières, la charge (ou "lit de fusion'l) se présente sous la forme d'une superposition de couches alternées de coke C1, C2 et d'agglomeres A1 et A2. Comme on le voit, le corps de sonde 1 est constitué d'une succession de 4 bagues métalliques B1, B2, B3, B4 separées entre elles par des entretoises isolantes 3. Ces bagues sont reliées entre elles, par paires successives (B1, B2 et B3, B4) à une source de tension continue 4 de faible voltage, par exemple 5 volts, par l'intermédiaire de conducteurs 5 placés à l'intérieur de la sonde et enrobés d'un gainage isolant pour éviter le court-circuit entre les bagues sous tension. A l'extérieur de la sonde, ces conducteurs sont prolongés par de simples fils de cuivre gainés d'amiante 6. Comme on l'aura déjà compris, le principe de la mesure repose sur la différence de résistivité électrique existant entre les couches de nature différentes, c'est-à-dire entre les couches de coke, bonnes conductrices de l'electrici- te et les couches d'agglomérés isolantes, du moins en-dessous d'une certaine température (de l'ordre de 600"C) et dans la mesure ou l'aggloméré enfourné n'est pas déjà à un certain stade de réduction. Ainsi lorsque l'une des paires de bagues reliées à une même source de tension 4 est plongée dans une couche de coke, le courant passe et un signal de détection est matérialisé par l'enregistreur sur papier 7 branché aux bornes d'une resistance de surveillance 8.Lorsqu'aucune des deux bagues, ou l'une seulement est situee dans la couche de coke, le courant ne passe pas ou très peu, de sorte que le faible signal émis le cas echeant ne peut prêter à confusion. On comprend que le dispositif selon l'invention permet donc de connaître la nature de la couche (coke ou aggloméré) en contact avec une paire de bagues données. Bien entendu, la distance entre les deux bagues doit être inférieure à l'épaisseur de couche minimale. Cette distance ne doit pas cependant être inférieure à un certain seuil qui dépend de la granulométrie du coke et en-deçà duquel le contact électrique entre les deux bagues, par l'intermédiaire des morceaux de coke, ne pourrait plus être assuré. Une précaution similaire s'impose bien entendu quant à l'épaisseur des bagues elles-mêmes. Mais le dispositif à sonde permet également la détermination de l'épaisseur de couche ainsi que de la vitesse de descente des charges. On désigne par ZI (ac) la "zone intermédiaire" entre l'aggloméré et le coke, c'est-à-dire l'interface aggloméré-coke, lorsqu'on passe de l'aggloméré au coke en traversant les couches de bas en haut (c'est-à-dire dans le sens contraire de celui de la descente des charges indiqué par la fleche), et par ZI (ca) lorsqu'on passe du coke à l'aggloméré (voir figure). La sonde est immobile dans le haut fourneau et les distances intra-paires d et interpaires D, sont connues par construction. La vitesse moyenne Vm de descente des charges est donnée par le rapport entre la distance séparant les bagues B2 et B4 et le temps mis par ZI (ac) pour aller de B2 à B4 La mesure du temps tB B s'effectue très simplement par lecture sur le papier enregistreur 7 puisqu'il reflete la durée séparant le début de deux signaux de détection, consécutifs correspondant à la venue en contact de ZI (ac) en B2 (la paire B1B2 étant alors en court-circuit dans la couche de coke) puis en B4 (court-circuit de la paire B3 B4). Il est à noter que la vitesse moyenne peut être déterminée de façon analogue en considérant cette fois ZI (ca) on a alors ou tB1B3 est le temps mis par ZI (ca) pour parcourir la distance séparant B1 de B3. La vitesse de descente Vm constitue déjà en soi une caractéristique de 1 marche du haut fourneau. Mais elle peut également servir de donnée intermédia pour la détermination des épaisseurs de couches. Ainsi l'épaisseur ec de la couche de coke C1 est donnée par la relation ec = Vm. tB1B2 + d-h ou tB1B2 représente la durée du signal de detection relatif au temps de preste de la paire de bague B1B2 à l'intérieur de la couche C1, et h représente l'é- paisseur d'une bague. De même, on obtient l'épaisseur e a de la couche d'aggloméré grâce à la relation ea = Vm. #T (B1 B2) + d où AT (B1 B2) représente l'intervalle de temps séparant la fin d'un signal de détection du début du suivant. Bien entendu on peut également obtenir une image de la distribution de li charge dans une section droite de la cuve. il suffit pour celà d'opérer succe. sivement avec la sonde en différents endroits de la charge ou, de préférence, mettre en oeuvre plusieurs sondes identiques que l'on implante dans des endro différents. il doit être noté qu'en général la charge presente sensiblement ul symétrie axiale de sorte qu'une prospection le long d'un rayon de la cuve sufl dans la majorité des cas pour satisfaire aux nécessités. A cet égard, il est avantageux de prevoir une sonde à multiples paires di bagues successives que l'on introduit, non plus verticalement dans la charge, mais selon une direction radiale au travers de la cuve. il va de soi que l'invention ne saurait se limiter à l'exemple de réalise tion décrit. En particulier la sonde peut ne présenter que trois bagues seulement. On peut se faire aisément une idée de cette réalisation à partir de la figure 1 ç translatant vers le haut la paire B3B4 jusqu'à ce que la bague B3 se confonde avec B2. Le montage électrique peut alors se faire de la façon suivante. On dispose par exemple d'une seule source de tension continue ; la bague centrale est reliée à une borne de cette source, les bagues extrêmes sont montées en parallèle et reliées à l'autre borne. Avec ce dispositif "trois bagues - deux paires" on obtient les mêmes quantites d'informations qu'avec le dispositif précédent "quatre bagues - deux paires". Toutefois la qualité de l'informatior est moins bonne. En effet, dans l'expression de la vitesse intervient maintien; la distance B3B4 (c'est- -dire d, au lieu de D + d). Compte tenu d'une certair instabilité du signal de détection, la distance d, qui on le rappelle doit êtr inférieure à l'épaisseur de couche (soit inférieure environ à 50 cm), fournit donc une détermination moins précise de la vitesse de descente des charges qus celle obtenue à partir de D + d, ou D étant la distance inter-paire, peut en principe être choisie aussi grande que l'on veut. Par ailleurs, le choix d'une forme cylindrique pour le corps de sonde n'a te dicté que par des considérations tenant à l'obstacle que represente la sonde au mouvement de descente des charges. Mais il est clair que d'autres formes géométriques sont susceptibles de convenir. il en est ainsi notamment pour une implantation horizontale de la sonde, auquel cas il est préférable de donner à cette dernière un profil allongé verticalement. De même, la pénétration de la sonde dans la charge peut être facilitée en dotant son extrémité d'un embout conique. De même encore le dispositif peut aisément être connecté à un système de traitement des données en vue de l'automatisation de la marche du haut fourneau. il est à noter également que l'invention n'est pas limitée par la nature de l'alimentation électrique, celle-ci pouvant être indifféremment continue ou alternative. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détermination du comportement des charges dans les hauts fourneaux sidérurgiques caractérisé en ce qu'il comprend une sonde de forme allongée destinée à pénétrer à l'intérieur des charges et constituée par une succession alternée de parties conductrices et isolantes de l'électricité, les parties conductrices étant au moins au nombre de 3 et reliées deux à deux à une source de tension électrique continue. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les parties conductrices sont au nombre de quatre et reliées par paires successives à une source de tension électrique continue. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les parties conductrices sont des bagues métalliques.