Brevet FR2432549A1 — publié le 19800229

L'invention concerne la détermination du profil de charge dans un haut fourneau ou, plus exactement, la détermination des caractéristiques géométriques de la surface libre de l'entassement des charges dans le gueulard. La configuration de la surface libre de la charge est influencée par deux facteurs principaux : la distribution des matières, qui dépend de l'installation de chargement, leur descente irrégulière suivant une section droite du haut fourneau. Il est donc d'importance primordiale, pour contrôler de façon optimale le fonctionnement d'un haut fourneau, de pouvoir être informé, chaque fois que nécessaire, sur la configuration de la surface libre de la charge Le but de la présente invention est precisen > nent de fournir les moyens nécessaires pour obtenir ces renseignements. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de determinatwon db prafil de charge dans un haut fourneau, selon lequel - on mesure la distance d'un point de la surface libre à un plan honznijtal fixe par rapport au haut fourneau ; - on répète cette operation élémentaire jusqu'à ce que l'on dispose d'un nombre suffisant de points repérés ; - pour chacun de ces points on effectue une seconde mesure de distance, les intervalles de temps entre les deux mesures étant connus et l'ensemble des mesures étant effectué entre deux enfournements de matières - on en déduit, pour chaque point, la vitesse locale de descente de la charge ;; - par interpolation lineaire sur la variable temps entre deux mesures consécutives pour chaque point et compte tenu de la vitesse de descente locale de la charge on détermine la forme de la surface libre à un instant dans. Selon un mode de réalisation préferé du procédé selon l'inventiom on mesure seulement la distance au plan fixe de points situes dans un plan de synietrie du haut fourneau et on extrapole les résultats obtenus à toute la surfacE libre. De préférence, on effectue deux explorations selon un rayon du gueulard, l'une du centre vers la périphérie et l'autre en sens inverse et on estime le profil de la charge à l'instant de la mesure de distance au plan fixe du point de rebroussement. L'invention a egalement pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé de détermination du profil des charges. Ce dispositif comporte des moyens de détection de la présence de la charge, des moyens pour assurer les déplacements et le positionnement des moyens de détection, un appareil de mesure de la distance. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les moyens de détection sont constitués par un boulet mobile dans une direction verticale, muni d'un interrupteur qui, au contact de la charge, ferme un circuit électrique fournissant ainsi un signal. Ce boulet est solidaire d'un tube guide, mobile transversalement par l'intermédiaire d'un cable. Les moyens de déplacement et de positionnement comprennent une glissière, servant de support au tube guide, sur laquelle est fixe le système de translation de ce dernier, et un corps de sonde à l'intérieur duquel passe le cable et coulisse le tube guide lors des mesures. La glissière et le corps de sonde sont fixés sur un chariot, mobile transversalement sur une glissiere à channe solidaire du gueulard. L'appareil de mesure est, de préférence, un capteur de grand déplacement qui fournit un signal représentatif du déplacement du boulet. Comne on le comprend, le procédé mis au point par le demandeur est basé sur l'idée fondamentale suivante : reconstituer une surface à partir d'une collection de points, repérés par rapport à une référence fixe, par extrapolations successives entre deux points voisins. En fait, compte tenu de la descente irregulière des charges on ne peut estimer la forme de la surface libre qu'a un instant donne. Il est bien entendu theoriquement possible d'effectuer toutes les mesures nécessaires à l'estimation simultanément, mais cela nécessite l'emploi d;'un nombre trop élevé de dispositifs. Compte tenu de la symétrie axiale du haut fourneau, il suffit déjà d'effectuer des mesures le long d'un rayon pour obtenir une approximation suffisante du profil de la charge.De plus, afin de ntutiliser qu'un seul dispositif, le demandeur a été amené à calculer, pour chaque point de mesure, la vitesse locale de descente des charges. Pour cela il suffit d'effectuer, entre deux chargements, deux mesures de la distance au plan repère séparées par un intervalle de temps connu. L'invention sera de toutes façons bien comprise au vu de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessin annexée, sur laquelle la figure unique représente, vu en coupe, le dispositif selon un mode d'exécution préféré de l'invention. Le dispositif de mesure comprend essentiellement un système de détection de la présence de la charge constitué par le boulet 1, le cable de traction 2 et le tube guide 3 et des moyens de déplacement et de positionnement de ce systeme constitués par le corps de sonde 4 et la glissiere 5. Ces deux éléments sont fixes sur un chariot 6 qui maintient leur distance constante et assure la translation de l'ensemble, par déplacement sur une glissière à channe 7 solidaire de la paroi du gueulard. Un capteur de grand déplacement 8 connecté à une alimenta tipn en courant continu est fixe par une potence 9 au corps de sonde 4 et relié par un cable 10 à l'extrémité du tube guide 3 opposée à celle fixée au cable 2. Le corps de sonde 4 est muni à l'une de ses extrémités d'un capot de protection 11 et d'un centreur de relevage du boulet 12 et à l'autre d'un presse étoupe 13 à travers lequel coulisse le tube guide 3. Les deplacements du tube guide 3 qui, par l'intermédiaire du cable 2, entraînent ceux du boulet 1, sont assurés par un système cable-poulies 14 fixés sur la glissière 5. Le boulet 1 est constitué d'une enveloppe 15 épaisse et de poids éleve, contenant deux contacts électriques 16. Ces derniers sont connectés à des conducteurs résistant à haute température, non représentés pour ne pas surcharger la figure, qui sont fixés au cable 2, traversent ensuite le tube guide 3 et sont reliés à une alimentation en courant continu, également non représentée, par un montage classique. Un interrupteur coulissant 17, dont une extrémité 18 est disposee à l'intérieur de l'enveloppe 15 en regard des contacts 16 et dont l'autre extrémité,. située à l'intérieur de l'enveloppe 15 comporte une pointe 19 et une butee 20, permet de fermer le circuit. Pour effectuer une série de mesures on introduit le corps de sonde 4 (le boulet étant en position de repos, adjacent au corps de sonde) dans le haut fourneau par un orifice aménagé à cet effet dans la paroi du gueulard, par déplacement du chariot 6 sur la glissière à chaine 7. La sonde occupe alors une position radiale dans le haut fourneau. Entre deux déversements de charge on effectue une série de mesures, par exemple du centre vers la périphérie (exploration aller) puis de la périphérie vers le centre (exploration retour). Par déplacement du chariot 6 on positionne la sonde de manière que le boulet 1 se trouve à la verticale du point de mesure. On descend ensuite le boulet 1, en faisant coulisser le tube guide 3 dans le corps de sonde à l'aide du système cable-poulies 14.Lorsque la pointe 19 atteint la charge, l'interrupteur 17 est repoussé vers l'intérieur du boulet jusqu'à ce que l'extrémité 18 touche les contacts 16. Le circuit électrique est alors fermé et le signal produit se superpose à celui du capteur 8, qui mesure en permanence la longueur de cable 10 déroulée. Celle-ci est alors égale à la distance parcourue par le boulet pour atteindre la charge, donc à la distance du plan horizontal passant par la pointe 19 lorsque le boulet 1 est en position de repos au point de mesure. La mesure une fois effectuée, le boulet 1 est remonte en position de repos par action du système cable-poulie 14.Le corps de sonde est alors deplacé vers l'extérieur du haut fourneau par glissement du chariot 6 jusqu'à ce que le boulet 1 soit à la verticale du point de mesure suivant. L'operation est répétée pour tous les points de mesure ; une fois le point de mesure extrême atteint, à la périphérie du haut fourneauon effectue l'exploration retour. A l'issue d'une série allerretour, on dispose donc de deux mesures en chaque point, separées par des inter val les de temps connus, excepte au point de rebroussement. On peut donc alors calculer la vitesse locale de descente des charges en chaque point de mesure et estimer, par interpolation linéaire, le profil de la charge à l'instant de la mesure au point de rebroussement. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent donc à la fois de determiner le profil des charges et d'estimer, par mesure des vitesses de des cente locale, la manière dont ce profil se modifie, au cours du temps, entre deux chargements, fournissant ainsi des renseignements très précieux pour l'optimisation des conditions de fonctionnement du haut fourneau. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination du profil de charge dans un haut fourneau, caractérisé en ce que - on mesure la distance d'un point de la surface libre a un plan horizontal fixe par rapport au haut fourneau - on répète cette operation elementaire jusqu'a ce qu'on dispose d'un nombre sufFisant de points repérés ; - pour chacun de ces points on effectue une seconde mesure de distance, les intervalles de temps entre les deux mesures étant connus et l'ensemble des mesures etant effectué entre deux enfournements de matières ; - on en déduit, pour chaque point, la vitesse de descente locale de la charge - par interpolation linéaire sur la variable te(fl?s entre deux mesures corps sécutives pour chaque point et compte tenu de la vitesse de descente locale de la charge on determine la forme de la surface libre à un instant donne. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérise en ce que luron mesure seulement la distance au plan fixe de points situes dans un pTan de symétrie du haut fourneau et en ce que l'on extrapole les résultats obtenus à toute la surface libre. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on effectue, pour des points situés sur un rayon du haut fourneau deux series de mesures consécutives, dirigées une du centre vers la périphérie et l'autre en sens inverse et en ce que l'on estime le profil de la charge l'instant de la mesure de la distance au plan fixe du point de rebroussement. 4. Dispositif de determination du profil de charge dans un haut fourneau caractérisé en ce qu'il est constitué par - des moyens de détection de la présence de la charge ; - des moyens pour assurer les déplacements et le positionnement des moyens de détection ; - un appareil de mesure de distance. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par un boulet mobile dans une direction verticale et muni d'un interrupteur qui, au contact de la charge, ferme un circuit électrique, fournissant ainsi un signal. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérise en-ce que le boulet est solidaire d'un tube guide, mobile transversalement, par l'intermédiaire d'un cable. 7. Dispositif selon les revendications 1 a 6 caractérise en ce que les moyens de déplacement et de positionnement comprennent une glissière servant de support au tube guide, sur laquelle est fixé le système de translation de ce dernier et un corps de sonde à l'intérieur duquel passe le cdble et coulisse le tube guide lors des mesures. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que la glissière et le corps de sonde sont fixés sur un chariot mobile transversalement sur une glissière a channe solidaire du gueulard. 9. Dispositif selon les revendications 1 a 8 caractérisé en ce que l'appareil de mesure est un capteur de grand déplacement qui mesure en permanence la longueur de déplacement du tube guide. 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que, chaque fois que le boulet entre en contact avec la charge, le signal produit se superpose à celui du capteur de déplacement, indiquant ainsi la distance au plan fixe du point de mesure.