Brevet FR2517699A1 — publié le 19830610

Procédé et dispositif de détection du bouchage d'une tuyère de soufflage par le fond d'un convertisseur d'affinage. La présente invention concerne un procédé de détection du bouchage d'une tuyère à gaz comprimé déli- vré régulièrement sous une pression inférieure à la pression de compression Plus particulièrement, l'in- vention concerne la détection d'un bouchage des tuyères lors de l'affinage de la fonte avec un procédé à souf- flage, sous la surface du bain de métal, d'oxygène, d'azote ou d'argon. Pendant cette opération, on insuffle de l'oxygène industriellement pur, ou de l'azote, ou de l'argon, au moyen de une ou plusieurs tuyères 1 (figures 1, 2) situées en dessous de la surface du bain métal- lique 2, par exemple par le fond d'un convertisseur. Dans le cas du soufflage d'oxygène pur, ces tuyères sont composées de deux tubes coaxiaux, le conduit 3 du tube central 4 étant réservé au passage de l'oxygène et de la chaux en poudre, le conduit 5 du tube périphé- rique 6 servant au passage d'un fluide à décomposition endothermique, par exemple un hydrocarbure liquide ou gazeux,ou du C 02 liquide, destiné à la protection des tuyères et des matériaux réfractaires 7 contre l'action de l'oxygène pur. Dans le cas du soufflage d'azote ou d'argon, les tuyères qui ne comportent qu'un seul tube 4, ne sont pas protégées par l'insufflation d'un fluide à décompo- sition endothermique. Or différents facteurs peuvent causer le bouchage d'une tuyère. Ainsi, comme représenté sur la figure 1, il arrive parfois, lors du chargement de ferrailles dans le convertisseur, qu'une chute de ferrailles tombe sur 17699 l'extrémité aval ou nez 8 d'une tuyère, colmatant tota- lement ou partiellement les conduits 3 et 5, ceci d'au- tant plus facilement que l'orifice de la tuyère est par- fois entouré d'un petit cratère 9. Un autre facteur de bouchage du conduit central 3, représenté sur la figure 2, est le colmatage par de la chaux en poudre (dépôts 10) lors de l'opération d'affinage. Il va sans dire que les deux facteurs de bouchage peuvent également se combiner. Quand il se produit sur les tuyères de souf- flage d'oxygène,ce phénomène de bouchage, s'il est limité à quelques tuyères, a peu d'incidence sur le processus mé- tallrgique Par contre, lors du bouchage d'une tuyère, le tube central 4 n'étant plus parcouru par le courant d'oxygène qui le protège habituellement contre toute in- trusion liquide ou solide, des hydrocarbures gazeux ou liquides et du métal liquide peuvent se glisser à l'in- térieur de ce tube et, au contact de l'oxygène gazeux en amont du bouchage, provoquer la destruction par combus- tion vive des tuyères concernées et de tout ou partie du circuit amont d'alimentation en oxygène. Lorsque le bouchage se produit sur des tuyères de soufflage d'azote ou d'argon, le bouchage a par contre en plus une incidence sur le processus mé- tallurgique. Le but de l'invention est de proposer un procédé de détection rapide et simple du bouchage des tuyères de soufflage d'oxygène pur, ou d'azote,ou d'argon permettant de prendre-en temps utile les mesures qui s'imposent. Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait que l'on mesure la température de la tuyère dans la zone de l'extrémité amont de la tuyère voisine de la plaque de fond du convertisseur et on détecte une élé- vation anormale de la température traduisant un bouchage de la tuyère. Le procédé de l'invention trouve une justi- fication scientifique dans les considérations suivantes Le soufflage de l'oxygène ou de l'argon ou de l'azote est effectué à une pression nominale de 16 bars, la pression de soufflage de l'oxygène, de l'argon ou de l'azote allant en diminuant de plus en plus rapidement au fur et à mesure que l'on se rapproche du nez 8 de la tuyère La"détente" de l'oxygène ou argon ou azote com- primé absorbe de la chaleur Dans les tuyères qui se trouvent au fond du convertisseur, ce phénomène se produit avec une intensité d'autant plus grande que le volume de gaz détendu est plus important. Si la tuyère est bouchée, par exemple pour l'une des deux raisons énumérées ci-avant, la "détente" du gaz n'a pas lieu, et il n'y a pas d'absorption de chaleur ou pas de refroidissement de la tuyère, ce que l'on constate, lors d'une mesure continue de la tempéra- ture, par une élévation anormale de cette température. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention Ce disposi- tif comprend un capteur de la température situé dans une zone de l'extrémité amont de la tuyère voisine de la plaque de fond du convertisseur et un moyen de détection d'une élévation anormale de la température traduisant un bouchage de la tuyère. Le moyen de détection peut comprendre un af- fichage visuel instantané de la température et/ou un système d'enregistrement de la température, notamment un enregistreur graphique Il peut aussi comprendre une électronique associée traduisant l'élévation de température, au-delà d'un seuil donné, par un signal sonore, visuel ou déclenchant automatiquement les mesures à prendre pour pallier le bouchage de la tuyère. Le refroidissement de chaque tuyère dû à la détente est capté de préférence à l'aide d'un thermo- 17699 couple à faible inertie thermique. Naturellement, le procédé et le dispositif de l'invention s'appliquent également aux injections d'azote ou d'argon dans les procédés de conversion uti- lisant ces gaz. D'une façon générale, ils s'appliqnent à la surveillance des tuyères délivrant un gaz sous pression sensiblement inférieure à la pression de compression. Sur les dessins annexes les figures 1 et 2, déjà commentées repré- sentent en coupe la sortie d'une tuyère dans le fond d'un convertisseur, avec l'indication de deux facteurs de bouchage; la figure 3 représente l'alimentation d'une tuyère, située dans le fond d'un convertisseur, équipée du dispositif de l'invention; Comme représenté à la fig 3, une tuyère 1 de soufflage d'oxygène pur et d'un hydrocarbure gazeux, liquide ou de C 02 liquide se compose de deux tubes coa- xiaux 4 et 6 La tuyère 1 traverse la plaque de fond 11 du convertisseur et le réfractaire 7, pour déboucher sous le bain de métal liquide 2 Le conduit 3 du tube cen- tral 4 est alimenté en oxygène liquide et en poudre de chaux par une conduite d'alimentation 12 raccordée au tube central 4 par un dispositif de raccordement 13. Ce conduit périphérique 5 est alimenté en 14 par un hy- drocarbure liquide ou gazeux ou par du CO 2 liquide. Dans l'application préférentielle de l'inven- tion, la mesure de la température de la tuyère, pour détecter une élévation anormale de celle-ci, se fait sur le conduit 4 d'insufflation d'oxygène ou d'azote ou d'argon, sous la plaque de fond 11, à proximité de l'ex- trémité amont 15 de la tuyère 1, dans la zone désignée par 16 sur la figure 3 Cette zone est choisie pour des raisons d'accessibilité au tube 4 On pourra également procéder à la mesure de température sur le conduit d'alimentation 12, de préférence à proximité de son rac- cordement 13 avec la tuyère 1 Un capteur de mesure de la température 17 placé aussi près que possible sous la plaque de fond, sur le tube 4 de chaque tuyère,du côté de l'extrémité amont de la tuyère, mesure la température de chaque tuyère 1 Le capteur de mesure est de préfé- rence un thermo-couple à faible inertie thermique Les températures mesurées par chaque thermo-couple, pour chaque tuyère peuvent étre affichées de façon instanta- née visuellement, de façon continue, ou enregistrées graphiquement Les températures mesurées sont de façon préférentielle transmises à une électronique associée traduisant l'élévation de température anormale d'une tuyère bouchée, au-delà d'un seuil de température donné, par un signal sonore avec indication visuelle de la tuyère bouchée par allumage du voyant lumineux affecté à la tuyère concernée. La description a été faite principalement pour les tuyères d'insufflation d'oxygène, pour ne pas en compliquer la compréhension Il va sans dire que l'invention s'applique également à des tuyères qui ne comprennent qu'un tube unique 4, pour l'insufflation de gaz tels que l'argon ou l'azote. REVENDICATIONS 1 Procédé de détection du bouchage d'une tuyère d'insufflation, sous la surface du bain métal- lique d'un convertisseur, d'un gaz comprimé délivré régulièrement sous une pression inférieure à la pres- sion de compression, caractérisé en ce qu'on mesure la température de la tuyère dans la zone de l'extrémité amont de la tuyère voisine de la plaque de fond du convertisseur et on détecte une élévation anormale de la température traduisant un bouchage de la tuyère. 2 Dispositif de détection du bouchage d'une tuyère à gaz comprimé délivré régulièrement sous une pression inférieure à la pression de compression, carac- térisé en ce qu'il comprend un capteur ( 17) de tempé- rature placé dans une zone ( 16) de la tuyère ( 1) voi- sine de l'extrémité amont ( 15) de la tuyère et un moyen de détection d'une élévation anormale de la tempéra- ture traduisant un bouchage de la tuyère ( 1). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de détection comprend un affichage visuel-de la température. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de détection comprend un système d'enregistrement de la température. 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le cap- teur de température est un thermocouple -