Brevet FR2523721A1 — publié le 19830923

La présente invention se rapporte a un dispositif de détermination automatique du niveau de métal liquide en vue de permettre des prises de températures et d'échantillons. On connait déjà des dispositifs automatiques de prise d''échantillons et de mesure de températures et d'activité d'oxygène dans un bain d'acier. Ces dispositifs sont adaptés pour être utilisés dans les convertisseurs et dans les poches de coulée. Un dispositif particulier de ce type est conçu de façon que la profondeur d'immersion des sondes dans le bain d'acier soit fixée à l'avance et maintenue constante indépendamment de l'épaisseur de la couche de scories. L'utilisation d'un tel dispositif conduit à une forte diminution de la durée des opérations, à une amélioration de la qualité des échantillons et des mesures, à une augmentation du taux de réussite et å un accroissement de la sécurité de travail. Un dispositif existant de détermination du niveau d'acier liquide comporte des moyens sensibles à la combustion d'un tube de carton lors de son entrée en contact avec le bain de métal. Les fumées résultant de cette combustion créent une pression dynamique dans un tube métallique terminé par un manostat. Le manostat délivre un signal, par exemple sous la forme de l'ouverture d'un contact électrique connecté dans le circuit d'alimentation d'un moteur d'entraînement d'un chariot portant les moyens de mesure et le tube de carton, ce qui provoque l'arrêt immédiat du chariot. Les sondes de prise de température et de prise d'échantillons sont disposées respectivement à des distances prédéterminées au-dessous des extrémités des tubes de carton correspondants, de sorte que lorsque les tubes de carton entrent en contact avec le bain de métal, on connaît la profondeur d'immersion des sondes de mesure. Cependant, le dispositif connu du type précité présente un certain nombre d'inconvénients. I1 nécessite tout a d'abord le remplacement des tubes de carton après chaque mesure, ce qui implique des interventions fréquentes de l'opérateur et réduit considérablement la cadence de mesure. Le dispositif connu présente en outre des difficultés d'entretien. L'invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs connus en créant un dispositif de détermination automatique du niveau de métal liquide qui permette de procéder a des mesures avec une cadence accrue, pratiquement sans intervention extérieure et qui ne nécessite ni entretien spécifique, ni matériel consommable. Elle a donc pour objet un dispositif de déter mination automatique d'un niveau de prise de températu re ou d'échantillon dans un bain de métal en fusion, comprenant au moins un chariot déplaçable verticalement par rapport au bain de métal fondu au moyen d'un moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens sensibles à la variation de température lors de la traversée de la surface du bain pour émettre un si gnal correspondant à la hauteur du niveau du bain, des moyens de mesure des déplacements de la sonde portée par ledit cha rift dans le bain à partir du niveau, de la surface de ce- lui-ci et des moyens d'arrêt dudit chariot lorsque la sonde atteint une profondeur d'immersion prédéterminée. D'autres caractéristiques de l'invention appa raîtront au cours de la description qui va suivre, fai- te en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig.l est.une vue schématique d'un dispo sitif de prise automatique de température et d'échantil lon dans une poche d'acier suivant l'invention; - la Fig.2 est un schéma synoptique d'un pre mier mode de réalisation d'un circuit de commande du dis positif de la Fig.l. - la Fig.3 est un schéma synoptique d'un second mode de réalisation du circuit de commande du dispositif de la Fig.l. Le dispositif de prise automatique de température et d'échantillon représenté à la Fig.l comporte principalement un chariot 1 monté déplaçable verticalement sur des rails 2 au-dessous d'un emplacement pouvant être occupé par une poche 3 contenant de l'acier liquide sur lequel on souhaite procéder à certaines mesures. Le chariot 1 porte une perche verticale 4 sur laquelle est fixée à sontour une sonde 5 de prise de température. Le chariot est déplacé au moyen d'un moteur électrique 6 relié au chariot par une transmission 7 qui peut être constituée par un ensemble de chaînes eut pignons câbles et poulies ou autres. Le chariot 1 porte un dispositif de repérage 8 destiné à coopérer avec un capteur 9 placé à une hauteur prédéterminée sur le trajet du chariot 1. Le moteur 6 d'entraînement du chariot 1 entraî- ne en rotation un disque 10 disposé en regard d'un capteur de proximité 11. Le disque présente une série de repères régulièrement espacés tels que des dents dont la détection successive par le capteur 11 lors de la rotation du moteur 6 fournit une mesure de la distance parcourue par le chariot 1. D'une manière analogue, le dispositif comporte un chariot 12 déplaçable verticalement sur des rails 13 et portant une perche verticale 14 sur laquelle est fixée une sonde de prise d'échantillon 15. Le chariot est relié à un moteur électrique d'entraînement 16 par l'intermédiaire d'une transmission 17. Le chariot 12 porte un dispositif de repérage 18 qui coopère avec un capteur 19 placé à la même hauteur que le capteur 9. Le moteur 16 entraîne en rotation un disque 20 analogue au disque 10, disposé en regard d'un capteur de proximité 21. Les capteurs 9,11 et 19,21 sont connectés à un circuit électronique 22 de commande du dispositif décrit plus en détail en référence aux Fig.2 et 3. Le circuit représenté à la Fig.2 correspond à un premier mode de réalisation du circuit de commande du dispositif. I1 comporte principalement le capteur 9 de détection d'un position prédéterminée du chariot 1 sur son trajet et le capteur 11 de mesure de la rotation du moteur 6 et par conséquent, de la distance parcourue par le chariot. Les capteurs 9 et 11 sont connectés chacun à une entrée d'une porte ET 25 dont la sortie est connectée à une entrée d'un compteur 26 auquel est associée une mémoire 27 de stockage des signaux provenant du capteur 11. Le dispositif comporte en outre un détecteur de seuil 28 sensible à la brusque variation de température qui a lieu à la surface de l'acier liquide lors du passage de la sonde portée par le chariot, de l'air dans le métal fondu. Le détecteur 28 est connecté à l'entrée de remise à zéro du compteur 26 dont la sortie est connectée à un comparateur 29 du contenu du compteur avec un nombre stocké dans une mémoire 30 et correspondant à la profondeur d'immersion qui doit être atteinte par la sonde 5. La sortie du comparateur est destinée à commander l'interruption de l'alimentation du moteur électrique 6 en vue d'arrêter la descente du chariot à une hauteur désirée dans le bain correspondant à la valeur stockée dans la mémoire 30. Le circuit de la Fig.2 comporte en outre le capteur 19 de détection d'une position prédéterminée du chariot 12 et le capteur 21 de mesure de la rotation du moteur électrique 16 d'entraînement du chariot 12, et par conséquent de la distance parcourue par ledit chariot. Les sorties de ces capteurs 19 et 21 sont connectées aux entrées d'une porte ET 31 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un décompteur 32 connecté à la mémoire 27 par l'intermédiaire d'un interrupteur 33 de sélection du circuit de commande de prise d'échantillon. La sortie du décompteur 32 est destinée à commander l'arrêt du moteur 16 d'entraînement du chariot 12. L'agencement qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante. On commence par procéder à une prise de température du bain d'acier liquide se trouvant dans la poche 3. A cet effet, on provoque l'alimentation du moteur électrique 6. Le chariot 8 qui se trouve initialement en position haute commence à descendre. Dès la descente du chariot 8, le capteur 11 engendre des impulsions. Ces impulsions ne sont prises en compte par le compteur que lorsque le chariot 8 passe devant le capteur 9. En effet, c'est à partir de cet instant que les deux entrées de la porte ET 25 passent à l'état haut de sorte que les impulsions provenant du capteur 11 sont appliquées au compteur 26 et comptées par celui-ci. Ce comptage a lieu jusqu'à ce que la sonde 5 portée par le chariot 1 entre en contact avec le métal liquide contenu dans la poche 3. Alors le détecteur de seuil 28 qui reçoit un signal du couple thermo-électrique se trouvant dans la sonde de prise de température délivre une impulsion qui provoque le transfert du compte du compteur 26 à la mémoire 27 et la remise à zéro de ce compteur. La mémoire 2 7 contient donc un premier nombre constituant la mesure de la distance entre la position du capteur 9 et le niveau du métal liquide dans la poche 3. Ensuite, le chariot 8 continue sa descente et le compteur 26 après sa remise à zéro compte à nouveau les impulsions émises par le capteur 11. Le second compte est comparé en permanence dans le comparateur 29 avec un nombre contenu dans la mémoire 30 et correspondant à la profondeur d'immersion que doit atteindre la sonde 5. Lorsque le comparateur 29 détecte l'égalité entre le nombre contenu dans la mémoire 30 et le compte du compteur 26, il délivre sur sa sortie un signal qui provoque la coupure de l'alimentation du moteur 6 d'entraînement du chariot 1, de sorte que celui-ci est arrêté. Le temps d'immersion de la sonde 5 et la remontée du chariot après la prise de température sont réalisés par des moyens classiques. L'opération de prise d'échantillon est assurée par la descente du chariot 12 qui porte la sonde 15. A cet effet, le moteur électrique 16 est mis en route. Simultanément, l'interrupteur 33 du circuit de la Fig.2 est fermé, de sorte que les comptes contenus dans les mémoires 27 et 30 et qui correspondent à la distance totale que doit parcourir le chariot 12 pour atteindre la profondeur déterminée par le chariot de prise de température, sont appliqués au décompteur 32. Celui-ci reçoit les signaux en provenance du capteur 21 à partir du moment où le chariot 12 a atteint la position du capteur 19. Les signaux sont décomptés jusqu'à ce que le décompteur 32 se trouve à zéro, qui correspond à la profondeur souhaitée. Le décompteur 32 délivre alors un signal qui provoque l'arrêt du moteur 16 d'entraînement du chariot 12 et la prise d'échantil lon peut avoir lieu. Le circuit représenté à la Fig.3 comporte lui aussi les capteurs 9,11 et 19,21 respectivement associés aux chariots 1 et 12 de prise de température et de prise d'échantillon. Les capteurs 9 et 11 sont connectés par l'intermédiaire d'une porte Et 34 à une entrée " comptage d'un compteur-décompteur 35 tandis que les capteurs 19 et 21 sont reliés par une porte ET 36 à une autre entrée " décomptage " dudit compteur-décompteur. Le compteur-décompteur 35 est en outre connecté à un circuit comparateur 37 destiné à délivrer un signal de sortie lorsque le signal électrique provenant de l'é- lément sensible de mesure de température est égal à une valeur de consigne réglable dudit comparateur. Ce comparateur peut par exemple être constitué par un appareil fabriqué et vendu par la Société Honeywell sous la désignation CL 40-AA-001. Le comparateur 37 peut être déclenché lors de la pénétration de la sonde 5 dans le liquide. Sachant que la profondeur d'immersion est fonction de la montée du signal de mesure de température entre la pénétration de la sonde 5 dans le bain de métal fondu et la stabilisation de cette même mesure, le réglage du comparateur à une température de consigne déterminée correspondant à une profondeur d'immersion de la sonde de mesure. Donc, la mesure de température existante, sert également à mesurer le niveau du bain de métal pour ensuite permettre la prise d'un échantillon à la bonne profondeur. La sortie du comparateur 37 est destinée à commander l'arrêt du moteur d'entraînement du chariot 1 et l'arrêt du comptage des impulsions venant du capteur 11. La sortie du compteur-décompteur 35 est destinée à commander l'arrêt du moteur d'entraînement du chariot 12. Le dispositif décrit en référence aux Fig.l et 3 fonctionne de la façon suivante I1 faut impérativement procéder tout d'abord à une prise de température. A cet effet, on sélectionne la mise en route du moteur 6 d'entraînement du chariot 1 qui se trouve initialement en position haute. Le compteur-décompteur 35 est placé en position compteur et il est remis à zéro. Le chariot 1 passe devant le capteur 9 qui applique à la porte ET 34 un signal d'initialisation du comptage de sorte que les signaux engendrés par le capteur 11 dès la mise en route du moteur 6, sont alors transmis au compteur 35 et comptés par celui-ci. Ainsi, entre le niveau du capteur 9 et le niveau de la surface du métal liquide dans la poche 3, le compteur 35 compte les'impulsions du capteur 11. Lorsqué la sonde 5 pénètre dans le bain de métal, la brusque élévation de température de celui-ci provoque le déclenchement du comparateur 37 qui a été réglé au préalable pour délivrer un signal lorsque la température atteint une valeur donnée correspondant ainsi qu'on l'a dit plus haut à une profondeur d'immersion dans le bain de métal. Le compteur 35 continue à compter jusqu'à ce que la profondeur déterminée par le comparateur 37 soit atteinte. Alors celui-ci délivre un signal pour commander l'arrêt du moteur 6 du chariot 1 et provoque l'arrêt du comptage du compteur 35 qui, par conception, mémorise la distance entre le capteur 9 et le niveau d'immersion de la sonde 5 dans la poche 3. Un circuit de temporisation non représenté assure l'immobilisation du chariot 1 dans la position de prise de température précitée puis un signal de commande inverse le sens de rotation du moteur 6 et provoque la remontée rapide du chariot 1 dont le passage à nouveau devant le capteur 9 provoque la mise du chariot 1 en at tente d'un nouveau cycle. Une fois la prise de température terminée, on procède à une opération de prise d'échantillon. A cet effet, on provoque la mise en marche du moteur 16 d'entraînement du chariot 12. Le compteur-décompteur 35 est alors utilisé en décompteur dont la valeur initiale avait été emmagasinée dans le compteur-décompteur 35 dans l'opération précédente, et qui correspond à la distance que doit parcourir le chariot 12 pour que sa sonde 15 atteigne la position voulue d'immersion dans le bain de métal. Le chariot 12 passe devant le capteur 19 qui provoque le début du décomptage des impulsions engendrées par le capteur 21. Lorsque le décompteur 35 parvient à zéro, le chariot a atteint une position dans laquelle l'immersion de la sonde 15 de prise d'échantillon est celle désirée. Le compteur-décompteur 35 délivre un signal de commande d'arrêt du moteur 16 du chariot 12 et la prise d'échantillon peut avoir lieu. Le temps d'immobilisation du chariot 12 dans la position de prisé d'échantillon est donné par une temporisation nonreprésentée. A la fin de la temporisation, le compteur-décompteur 35 est replacé en position de compteur, de sorte que les impulsions délivrées par le capteur 21 associé au moteur peuvent être comptées lors de la remontée du chariot 12. Le passage du chariot devant le capteur 19 provoque l'arrêt du comptage du compteur-décompteur 35. Le dispositif se trouve alors en attente d'un nouveau cycle. L'agencement qui vient d'être décrit permet de procéder à autant d'opérations de prise d'échantillon qu'on le souhaite et ceci toujours à la même profondeur d'immersion pour une même poche 3, profondeur qui a été déterminée lors de l'opération préaiable de prise de température. Ce dispositif ne nécessite aucune intervention entre les diverses opérations de prise de température et d'échantillon autres que les opérations de lecture des appareils de mesures qui sont généralement associés à de tels dispositifs. Par ailleurs, il présente les avantages suivants. I1 présente une fiabilité accrue par rapport aux dispositifs connus. I1 ne nécessite pratiquement pas d'entretien en cours d'exploitation. Les chariots du dispositif sont d'une construction simplifiée par rapport à ceux des dispositifs connus à tubes de carton et manostats. La simplification des chariots du dispositif entraine la suppression de la plupart des problèmes mécaniques de sorte que les causes de pannes sont fortement réduites. Dans les exemples décrits plus haut, le dispositif est considéré comme étant appliqué à la mesure de températures et à la prise d'échantillons dans un bain d'acier liquide, contenu dans une poche ou un convertisseur. On peut également appliquer l'invention pour déterminer le niveau de la fonte à un poste de désulfuration ou encore dans un convertisseur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détermination automatique d'un niveau de prise de températures ou d'échantillons dans un bain de métal en fusion, comprenant au moins un chariot porte-sonde (1,12) déplaçable verticalement par rapport au bain de métal fondu au moyen d'un moteur électrique (6,16), caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (28;37) sensibles à la variation de température lors de la traversée de la surface du bain pour émettre un signal correspondant à la hauteur du niveau du bain, des moyens(9,11,26,27; -19,21,32; 9,11,35; 19, 21,35 ) de mesure des déplacements de la sonde (5,15) portée par ledit chariot (1,12), dans le bain à partir du niveau de la surface de celui-ci et des moyens (29,30, 32;35 ) d'arrêt dudit chariot lorsque la sonde (5,15) atteint une profondeur d'immersion prédéterminée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens sensibles à la variation de température lors de la traversée de la surface du bain sont constitués par un détecteur de seuil (28) porté par ladite sonde. 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure des déplacements de la sonde (5;15) comportent un capteur (11;21) de déplacements engendrant des impulsions de mesure des déplacements du chariot et un compteur (26) desdites impulsions engendrées par ledit capteur (11;21), ledit compteur étant déclenché par ledit détecteur de seuil (28) et étant arrêté lorsqu'il atteint un compte prédéterminé correspondant à la profondeur d'immersion dans le bain. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt dudit chariot (1;12) sont constitués par un comparateur (29) du comp te dudit compteur (26) avec un nombre stocké dans une première mémoire (30) et correspondant à ladite profondeur d'immersion, la sortie dudit comparateur (29) étant destinée à commander la coupure de l'alimentation du moteur électrique (6;16) d'entrainement dudit chariot (1;12) 5.Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure des déplacements de la sonde (5;15) comportent un capteur supplémentaire (9;19) disposé à une hauteur déterminée sur le trajet dudit chariot et destiné à autoriser le comptage par ledit compteur (26;35) des impulsions de sortie dudit capteur(ll;21) de mesure des déplacements dudit chariot (1;6) uniquement à partir de l'instant de passage dudit chariot (1;6) en regard dudit capteur supplémentaire, en direction dudit bain de métal fondu et une seconde mémoire (27) de stockage du compte du compteur (26) correspondant à la distance dudit capteur supplémentaire a la surface dudit bain. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un chariot (1) portant une sonde (5) de prise de température et un chariot (12)portant une sonde (15) de prise d'échantillon et des moteurs électriques (6;16) d'entraînement desdits chariots, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure des déplacements de la sonde de prise d'échantillon comportent un décompteur (32) destiné à décompter les impulsions engendrées par le capteur (21) de mesure des déplacements du chariot (12) portant la sonde (15) de prise d'échantillon, le compte initial du décompteur (32) étant égal au moins au nombre correspondant à ladite profondeur d'immersion stocké dans ladite première mémoire (30). 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le compte initial du décompteur (32) est égal au nombre correspondant à la distance dudit capteur supplémentaire (9;19) à la surface du bain stocké dans ladite seconde mémoire (27) augmenté du nombre correspondant à la profondeur d'immersion stocké dans ladite première mémoire. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure des déplacements de la sonde (5;15) comportent un capteur de déplacements (11;21) engendrant des impulsions de mesure des déplacements du chariot et un compteur décompteur (35) destiné à compter ou à décompter les impulsions engendrées par ledit capteur (11;21), lesdits moyens sensibles à la variation de température lors de la traversée de la surface du bain étant constitués par un comparateur (37) du compte dudit compteur-décompteur à une valeur de consigne contenue dans ledit comparateur et correspondant à une profondeur d'immersion de la sonde (5;;15) dans ledit bain, ledit comparateur (37) étant connecté audit compteur-décompteur pour provoquer la remise à zéro de celui-ci lorsque son compte atteint ladite valeur de consigne, la sortie dudit compteur-décomp- teur étant destinée à commander la coupure de l'alimentation dudit moteur (6;16) d'entraînement dudit chariot (1;12) lorsque la sonde (5;15) a atteint la profondeur d'immersion correspondant à ladite valeur de consigne. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 8, comportant un chariot (1) portant une sonde (15) de prise de température et un chariot (12) portant une sonde (15) de prise d'échantillon et des moteurs électriques (6;16) d'entraînement desdits chariots, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure des déplacements de la sonde (5) de prise de température sont constitués par ledit compteur-décompteur (35) utilisé en compteur et dont l'arrêt du compte est commandé par ledit comparateur (37) de stockage du compte atteint par celuici lors de son arrêt par ledit comparateur (37) tandis que lesdits moyens de mesure des déplacements de la sonde (15) de prise d'échantillon sont constitués par ledit compteur-décompteur (35) utilisé en décompteur dont le compte initial est le ocitpt stocké dans ledit compteur-décompteur (35). 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure des déplacements de la sonde (5,15) comportent un capteur supplémentaire (9;19) disposé à une hauteur déterminée sur le trajet du ou de chaque chariot et destiné a autoriser le comptage par ledit compteur (35) des impulsions de sortie dudit capteur (11;21) de mesure des déplacements dudit chariot (1;6) uniquement à partir de l'instant de passage du ou de chaque chariot (1;6) en regard dudit capteur supplémenaire, en direction dudit bain de métal fondu.