Brevet FR2603104A1 — publié le 19880226

Sonde de prélèvement de gaz en milieu très pollué et à haute température L'invention concerne une sonde destinée à prélever un gaz en milieu très pollué et à haute température, par exemple directement au dessus du bain métallique d'un convertisseur d'aciérie. Actuellement, l'analyse des gaz de convertisseur se fait dans la cheminée d'aspiration des gaz. En effet, le prélèvement des gaz directement à l'intérieur du convertisseur se heurte à des problèmes complexes de tenue mécanique et thermique de la sonde, et aux problèmes de bouchage causés par la présence et l'accumulation de projections de métal ou de laitier. Le but de l'invention est de proposer une sonde de prélèvement fonctionnant en dépit des problèmes mentionnés. Ce but est atteint grâce à une sonde qui comporte un embout de prélèvement constitué d'un tube de large section de passage réalisé en matériau réfractaire non refroidi, présentant une extrémité libre de captation du gaz et relié, à son autre extrémité, à un boîtier refroidi susceptible d'être lui-même relié par une sortie à un ensemble de traitement du gaz prélevé, le boîtier comportant un filtre interposé en amont de ladite sortie et des moyens pour retenir en amont du filtre les matériaux solides. Par tube de large section, on entend un tube dont le diamètre est de préférence supérieur à 35 mm par exemple 40 mm. Des expériences menées par le Demandeur ont montré qu'un tube d'un diamètre intérieur de 25 mm pouvait se boucher après 2 minutes d'analyse, alors qu'un tube d'un diamètre intérieur de 40 mm ne subissait que des bouchages partiels n'empêchant pas un prélèvement en continu sans perte de charge. L'invention rend possible le prélèvement de gaz directement au dessus du bain d'acier, afin d'en déterminer la proportion de CO et C02 et calculer le taux de combustion secondaire C02 / (C0 + C02). D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description suivante d'un mode préféré de réalisation. I1 sera fait référence à la figure unique annexée représentant en coupe longitudinale la sonde de l'invention, sans respect de l'échelle relative des différents éléments. La sonde comporte un embout constitué par un tube 1 en matériau réfractaire, par exemple en alumine ou carbure de silicium, de large diamètre intérieur (par exemple 40 mm, pour un diamètre extérieur de 50 mm). Le tube 1 est fixé dans un tube de liaison 2, par exemple en acier NS30, de manière à laisser une longueur libre de tube 1 (par exemple 50cm) suffisante pour son introduction dans le convertisseur. Le tube 2 est lui-même fixé dans le manchon 3 d'ouverture formé sur la périphérie cylindrique du boîtier 4 (ayant par exemple un diamètre externe de 16 cm). Le boîtier 4 comporte une double enveloppe périphérique cylindrique ménageant un espace annulaire 5 pour le passage du fluide de refroidissement, par exemple de l'air comprimé traité introduit et extrait par des connexions non représentées. Le boîtier 4 comporte un fond 6, éventuellement démontable, destiné à recueillir les matériaux solides véhiculés par le gaz : ces matériaux peuvent cesser d'être portés par le gaz soit en raison du changement de direction imposé au gaz dans le boitier, soit en raison de leur blocage par le filtre 7 placé sur le couvercle 8 du boîtier. Le couvercle 8 est avantageusement fixé au boîtier 4 par des moyens de fixation amovibles : il en est de même du filtre sur le couvercle 8. Le filtre 7 est réalisé par exemple en alumine, en zircone ou en toîle métallique d'acier inox. A la sortie du filtre 7, l'orifice 9 du couvercle 8 peut être relié à une conduite menant à un circuit d'analyse des gaz filtrés. Quand on utilise la sonde conforme à l'invention pour le prélèvement des gaz situés au dessus du bain d'acier dans un convertisseur, seul le tube réfractaire 1 pénètre dans le convertisseur (par le trou de coulée par exemple) sur une longueur de 15 à 20 cm pour réaliser un prélèvement représentatif ; le boîtier 4 reste à l'extérieur du convertisseur. La conception générale de la sonde et les caractéristiques de réalisation assurent à celle-ci une tenue mécanique et thermique suffisante pour la durée d'un affinage (par exemple 15 minutes). Grâce à la grande section du tube 1, les bouchages éventuels ne sont que partiels et n'entravent pas le déroulement d'analyse du gaz durant l'affinage. REVENDICATIONS 1. Sonde de prélèvement de gaz en milieu très pollué et à haute température, caractérisée en ce qu'elle comporte un embout de prélèvement (1) constitué d'un tube de large section de passage réalisé en matériau réfractaire non refroidi, présentant une extrémité libre de captation du gaz et relié, à son autre extrémité, à un boîtier (4) refroidi susceptible d'être lui-même relié par une sortie (9) à un ensemble de traitement du gaz prélevé, le boîtier (4) comportant un filtre (7) interposé en amont de ladite sortie (9) et des moyens (6) pour retenir en amont du filtre (7) les matériaux solides. 2. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube de liaison (2) en acier entre l'embout de prélèvement (1) et le boîtier (4). 3. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le boitier (4) comporte un espace annulaire périphérique (5) de refroidissement. 4. Sonde selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit espace (5) comporte des connexions à une source d'air comprimé. 5. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de retenue (6) sont constitués par le fond du boîtier (4). 6. Sonde selon la revendication 5, caractérisée en ce que le fond (5) du boîtier est amovible. 7. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que filtre (7) est monté de façon amovible dans le couvercle (8) du boîtier (4). 8. Sonde selon la revendication 7, caractérisée en ce que le couvercle (8) du boîtier est fixé de façon amovible au boîtier (4). 9. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'embout de prélèvement (1) à un diamètre de passage supérieur à 35 mm. 10. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'embout de prélèvement (1) est réalisé en alumine ou en carbure de silicium.