Brevet FR2550853A1 — publié le 19850222

2550-853 i Dispositif pour détecter une coulée de métal, dans un canal de décharge d'un four ou d'une poche de coulée. La présente invention concerne un dispositif pour détecter la présence d'un courant de métal en fusion, dans un canal de décharge d'un four de métallurgie ou d'une poche de coulée; ce canal est constitué par un corps en matière réfractaire; le dispositif comporte un émetteur qui peut être relié à une source électrique, pour produire un champ électrique, et un récepteur opposé à l'émet10 teur par rapport au canal de décharge, et dans lequel on peut ainsi produire par induction des signaux qui caractérisent la présence d'une coulée de métal. Lorsqu'on décharge des fours de fusion, tels que des convertisseurs, fours électriques, ou fours Siemens15 Martin, par exemple, il faut faire attention pour éviter autant que possible le passage de scories dans la poche de coulée La même consigne existe également lorsqu'on vide une poche de coulée par le trou de décharge situé au fond de celle-ci, par exemple pour alimenter le canal 20 de répartition d'une installation de coulée continue, ou pour remplir des lingotières Pour pouvoir empêcher alors que des scories soient entraînées par la coulée du métal, il faut pouvoir détecter à temps l'apparition des scories, vers la fin du déversement et de la coulée, 25 et pouvoir aussi interrompre rapidement la coulée Cepen- dant, il n'est pas indiqué d'interrompre la coulée trop tôt, car en pareil cas, il reste encore une quantité considérable de métal en fusion dans le four ou dans la poche de coulée. Pour assurer une interruption rapide de la coulée, on peut avoir recours par exemple à des systèmes à obturateur coulissant d'un genre connu, qui ne posent pas de difficultés sérieuses Pour détecter assez tôt l'apparition des scories, correspondant à la fin du processus de déversement et de coulée, on a déjà proposé diverses solutions. Mais il s'agit de dispositifs prévus pour être appliqués à des poches de coulée, et qui ne conviennent donc pas pour des fours de fusion, ou encore de dispositifs qui ne fonctionnent pas sans aléas dans les conditions sévères qui existent dans une aciérie (demandes de brevets 15 DE-AS 2 637 421, DEOS 2 815 137, DE-AS 2 814 699). On connaît en outre un dispositif du genre considéré, qui convient principalement, quoique non exclusivement, pour détecter le courant de métal en fusion qui sort d'un four de fusion Ce dispositif comporte deux enrou20 lements opposés l'un à l'autre, par rapport au canal de décharge servant à la coulée; et ces enroulements sont protégés par le revêtement réfractaire du canal de coulée, qui leur évite un contact direct avec le métal en fusion. L'un des enroulements (l'émetteur) est alimenté en courant 25 alternatif et produit un champ magnétique, qui provoque des signaux induits dans l'autre enroulement (le récepteur) Dès que le courant de coulée qui s'écoule dans le canal de décharge ne comporte plus uniquement du métal en fusion, mais un mélange de métal en fusion et de scories, 30 il se produit des variations dans les signaux induits Ces variations des signaux sont détectées dans un circuit d'exploitation, et servent à commander une interruption immédiate de la coulée Mais on sait qu'il faut renouveler périodiquement le revêtement du canal de coulée, en bri- sant ce revêtement pour le remplacer Il faut alors prendre soin de ne pas abîmer les enroulements d'émission et de réception. Le but de l'invention est de réaliser un dispo5 sitif du genre défini plus haut, qui permette un montage facile de l'émetteur et du récepteur, dans des positions déterminées opposées l'une à l'autre, et permette également un remplacement facile de l'émetteur et du récepteur, en évitant en outre d'abîmer l'émetteur et le récepteur lors 10 du renouvellement du revêtement réfractaire. Selon l'invention, on obtient ces résultats avec un dispositif du genre défini ci-dessus et caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur sont montés sur un support en matériau réfractaire, qui les protège d'un contact direct avec le corps du canal de décharge; le support entoure le corps réfractaire, en étant fixé de manière amovible sur une partie du four ou de la poche de coulée considérée. Le montage de l'émetteur et du récepteur sur 20 leur support, en des positions précises opposées l'une à l'autre, peut s'effectuer ailleurs que sur les lieux d'installation, en un endroit approprié à des travaux de petite mécanique de ce genre On peut ensuite effectuer le montage du support, muni de l'émetteur et du récepteur, 25 sur le four ou la poche de coulée, à peu de frais Comme l'émetteur et le récepteur sont ainsi montés sur le support qui les protège, il n'y a aucun risque d'abîmer l'émetteur et le récepteur lorsqu'on démolit le revêtement réfractaire qui entoure le canal de décharge Le remplacement de l'émetteur et du récepteur par des éléments interchangeables ne pose pas de difficultés, mais il est alors nécessaire de démonter le support, fixé de manière amovible à une partie du four ou de la poche de -4 coulée, pour le remplacer par un support neuf On est sûr ainsi que l'émetteur et le récepteur du nouveau support ont la même position de service que l'émetteur et le récepteur du support précédent, et on évite une reprise des réglages, qui est une opération onéreuse. Pour protéger efficacement l'émetteur et le récepteur d'un contact avec le corps en matière réfractaire du canal de décharge, on monte de préférence l'émetteur et le récepteur avec un certain écart par rapport à la face interne du support, qui est en regard du corps réfractaire du canal de décharge A cet effet, suivant une disposition particulièrement simple à réaliser, on monte l'émetteur et le récepteur dans un évidement qui est fermé du c 8 té de la face interne du support En ce cas, l'émetteur et le 15 récepteur sont séparés du corps en matière réfractaire par une paroi faite de la matière de leur support. Pour confectionner le support, il convient en particulier d'employer un matériau non magnétique, qui ne risque pas d'avoir une influence défavorable sur le cou20 plage magnétique de l'émetteur avec le récepteur De préférence, pour confectionner le support, on utilise un matériau qui présente en outre des qualités réfractaires, comme l'acier austénitique de préférence. Si on dote le support d'un système de refroidis25 sement, comportant par exemple au moins un canal de circulation pour un fluide de refroidissement, on peut également envisager de confectionner le support avec un matériau ayant des qualités réfractaires moindres. On va maintenant décrire à titre d'exemple un 30 mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente en coupe la zone de l'orifice de décharge d'un four de fusion; -5 la figure 2 est une vue en perspective du support. Sur la vue en coupe de la figure 1, qui représente la zone de l'orifice de décharge d'un four de fusion 1, on voit seulement une partie 2 de la paroi ou du fond 5 du four 1 Du côté interne de cette partie, est disposée une brique creuse 3 en matériau réfractaire, pourvue d'un canal d'écoulement 4 Ce canal d'écoulement 4 se raccorde exactement avec un canal de décharge 5 qui est ménagé dans un manchon 6 en matière réfractaire Ce manchon de décharge 10 6 est entouré par un support 7 qui comporte une ouverture de passage 7 a, à travers laquelle s'étend le manchon de décharge 6 Le support 7 comporte un corps cylindrique creux 8 pourvu d'une collerette 9 dans laquelle sont ménagés des trous de passage 10 pour des vis de fixation (non repré15 sentées) Le support 7 est emboîté dans une ouverture 11 de la partie 2 de la paroi ou du fond du four, et fixé de manière amovible au moyen des vis précitées, comme indiqué sur la figure 1 par les traits 10 a qui schématisent les axes des trous 10 Le manchon de décharge 6, qu'il 20 est nécessaire de remplacer périodiquement, est fixé à l'élément support 7 à l'aide de mortier, avec lequel on garnit un interstice existant entre la face interne 8 b du corps cylindrique 8 et la face externe 6 a du manchon de décharge 6 Comme on le voit sur la figure 1, il existe 25 également un interstice scellé au mortier 12 a, entre la brique creuse 3 et le manchon de décharge 6. Dans le corps 8 de l'élément support 7, sont ménagés deux évidements 13 et 14, qui sont à l'opposé l'un de l'autre par rapport à l'axe longitudinal du corps 8, et donc aussi par rapport au canal de décharge 5. Les évidements 13 et 14 présentent chacun la forme d'une gorge circulaire, qui est ouverte du côté de la face externe 8 a du corps 8, comme on le voit en particulier sur la figure 2 Ces évidements 13 et 14 sont fermés du côté de la face interne 8 b du corps 8, par des parties 15, 16, de la paroi du corps. Dans l'évidement 13, est monté un enroulement d'émission 17, constitué par deux spires d'un conducteur en boucle Cet enroulement d'émission 17 peut être relié à une source de courant alternatif, au moyen de conducteurs de liaison 18 Dans l'évidement opposé 14, est monté un enroulement de réception 19, comportant une spire d'un 10 conducteur en boucle, qui est reliée par des conducteurs à un circuit d'exploitation. Les deux enroulements 17 et 19 sont écartés par rapport à la face interne 8 b du corps 8, d'une certaine distance qui correspond à l'épaisseur des parties corres15 pondantes 15 et 16 de la paroi, et sont également séparés du joint de mortier 12 et du manchon de décharge 6 par ces parties 15 et 16 de la paroi. A l'intérieur du corps 8, est ménagé un canal de refroidissement 21 (ou plusieurs canaux de refroidis20 sement), en communication avec une canalisation d'arrivée de fluide de refroidissement 22 et une canalisation de retour de fluide de refroidissement 23 Ces deux canalisations sont schématisées sur la figure Grâce à une circulation d'un fluide de refroidissement approprié, tel que par exemple de l'air comprimé, de l'azote, ou de l'eau, dans le canal de refroidissement 21, on peut refroidir l'élément porteur ou support 7. Si l'enroulement d'émission 17 est alimenté en tension alternative, il produit un champ magnétique, et 30 celui-ci provoque par induction dans l'enroulement de réception 19 des signaux électriques qui sont traités dans le circuit d'exploitation Par suite de l'effet de blindage du courant de métal en fusion qui s'écoule dans -7 le canal de décharge 5, les signaux induits dans l'enroulement de réception, au passage d'un écoulement exclusivement métallique, sont plus faibles que lorsque l'écoulement comporte aussi des scories, en plus du métal en fusion. Ainsi, les signaux induits dans l'enroulement de réception 19 sont modifiés, dès qu'apparaissent des scories dans le métal en fusion qui s'écoule dans le canal de décharge 5 Ces variations des signaux sont détectées par le circuit d'exploitation, et servent à commander la fer10 meture du canal de décharge 5, par exemple en provoquant la manoeuvre d'une vanne à obturateur coulissant. Pour éviter d'influencer le couplage magnétique entre l'écoulement d'émission 17 et l'enroulement de réception 19, le support 7 est confectionné en un matériau 15 non magnétique approprié Comme le support 7 est exposé à un certain effet thermique, malgré la protection assurée par le matériau réfractaire du manchon de décharge 6, il faut que le matériau du support 7 soit également à l'épreuve de la chaleur En outre, il faut choisir pour le sup20 port 7 un matériau pouvant être façonné sans trop de difficultés Toutes ces conditions sont remplies par exemple par l'acier austénitique C'est pourquoi ce matériau convient spécialement bien pour le support 7 Grâce au mode de refroidissement déjà indiqué, assuré par la circu25 lation du fluide de refroidissement dans le canal de refroidissement 21, on peut abaisser suffisamment la température du support 7, pour permettre d'utiliser également pour réaliser ce support un matériau ayant une moins bonne tenue à la chaleur que l'acier austénitique, comme 30 par exemple le cuivre. Les deux enroulements 17 et 19 sont protégés par le manchon de décharge 6 en matière réfractaire contre les effets du courant de métal en fusion qui s'écoule -8 dans le canal de décharge 5, et ils sont assez éloignés du courant de métal en fusion pour qu'on évite l'influence de la chaleur sur les résultats des mesures Pourtant, les deux enroulements 17 et 19 sont assez proches du cou5 rant de métal en fusion, pour qu'on obtienne dans l'enroulement de réception 19 des signaux d'intensité suffisante. Pour confectionner le support 7 et y monter les enroulements 17 et 19 dans les évidements 13 et 14, on peut opérer en un endroit approprié à un tel travail, ailleurs que sur les lieux d'installation Ceci veut dire que le positionnement exact des enroulements 17 et 19 ne doit pas s'effectuer au moment du montage dans le four, mais doit avoir lieu auparavant Le montage du support 7 contenant les enroulements 17 et 19 dans la partie corres15 pondante 2 de la paroi ou du fond du four 1 peut s'effectuer facilement et à peu de frais De même, le remplacement des enroulements 17 et 19 ne présente aucune difficulté car il suffit en ce cas de remplacer le support 7 déjà utilisé, pour prendre un nouveau support. Comme déjà indiqué, les deux enroulements 17 et 19 sont protégés par les parties adjacentes 15 et 16 de la paroi du support, vis-à-vis d'un contact direct avec le mortier du joint 12 et avec le matériau réfractaire du manchon de décharge 6, de sorte que le remplacement du manchon de décharge 6 ou la rupture de ce manchon ne comporte aucun risque d'endommagement pour les deux enroulements 17 et 19 Pour remplacer le manchon de décharge 5, on laisse en place les deux enroulements 17 et 19, de sorte qu'après avoir procédé au remplacement du manchon de dé30 charge 6 il n'y a pas lieu de reprendre le réglage du système de mesure, qui est une opération onéreuse. Comme on l'a schématisé en traits mixtes sur la figure 1, il est avantageux, pour faciliter le montage du -9 manchon de décharge 6, de donner à celui-ci une extrémité conique, allant en s'amincissant en regard de la brique creuse 3 Dans ce mode de réalisation, la face externe 6 a' du manchon de décharge 6 est tronconique Bien 5 entendu, lorsque l'extrémité du manchon de décharge 6 présente une telle configuration, il faut évidemment que le support 7 ait une configuration correspondante Ceci veut dire que la paroi interne 8 b' n'est plus cylindrique dans ce cas, mais également tronconique. En référence aux figures, on a décrit le montage d'un support 7, contenant les enroulements 17 et 19, à la sortie d'un four de fusion 1, mais il est également possible de disposer d'une manière appropriée le support 7, avec les enroulements 17 et 19 qui y sont fixés, à la 15 sortie d'une poche de coulée. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, et 20 sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour détecter la présence d'un courant de métal en fusion dans le canal de décharge d'un four de métallurgie ou d'une poche de coulée, ce canal étant constitué par un corps en matière réfractaire; ce dispositif comportant un émetteur qui peut être relié à une source électrique, pour produire un champ magnétique, et un récepteur, opposé à l'émetteur par rapport au canal de décharge, et dans lequel on peut produire par induction des signaux qui caractérisent la présence d'une coulée de mé10 tal; ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'émetteur ( 17) et le récepteur ( 19) sont montés sur un support ( 7) en matériau réfractaire, qui les protège d'un contact direct avec le corps ( 6) du canal de décharge; le support ( 7) entourant le corps réfractaire ( 6), et étant fixé de 15 manière amovible sur une partie ( 2) du four ( 1) ou de la poche de coulée. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur ( 19) et l'émetteur ( 17) sont montés avec un certain écart par rapport à la face interne ( 8 b) du support ( 7), qui est en regard du corps réfractaire ( 6) du canal de décharge. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'émetteur ( 17) et le récepteur ( 19) sont montés dans un évidement ( 13, 14), qui est fermé du 25 c 8 té de la face interne ( 8 b) du support ( 7). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support ( 7) a la forme d'un cylindre creux. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, 30 caractérisé en ce que le support est confectionné en une matière non magnétique, et de préférence réfractaire. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support ( 7) est en acier austénitique. 7 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un système de refroidis5 sement ( 21), pour refroidir le support ( 7). 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un canal ( 21) ménagé dans le support ( 7), pour le passage d'un fluide de refroidissement. 9 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'émetteur ( 17) ainsi que le récepteur ( 19) comportent chacun une ou plusieurs boucles conductrices. Support pour un dispositif conforme à l'une des 15 revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture ( 7 a) pour recevoir un corps ( 6) en matériau réfractaire pourvu d'un canal de décharge ( 5), pour un four de métallurgie ( 1) ou une poche de coulée; ce support pouvant être fixé de manière amovible et interchangeable à une partie ( 2) du four ( 1) ou de la poche de coulée considérée, et comportant un émetteur ( 17) et un récepteur ( 19) monté sur le support à l'opposé de l'émetteur, par rapport à l'ouverture ( 7 a); et l'émetteur ( 17) ainsi que le récepteur ( 19) étant montés sur le support ( 7), avec 25 un écart par rapport à la face interne ( 8 a) de celui-ci qui définit l'ouverture ( 7 a).