Brevet FR2615866A1 — publié le 19881202

-La présente invention concerne un procédé pour déterminer la disposition des charges en couches d'un haut fourneau, et plus particulièrement un procédé utilisé pour détecter la distribution d'un minerai de fer aggloméré contenant un constituant ferromagnétique dans les charges en couches d'un haut fourneau avant la fusion. On sait que l'utilisation de charges en couches alternées de coke et de minerai de fer est caractéristique de l'obtention d'une fusion performante. En outre, on a déterminé qu'une production plus élevée de fonte brute peut être obtenue en surveillant soigneusement la quantité de coke utilisée pour la mise en oeuvre du processus de production. Il est donc important de détecter et d'analyser la distribution de l'agglomérat et du coke dans les charges d'un haut fourneau. L'objet principal de la présente invention est donc de proposer un procédé pour déterminer la répartition des charges empilées -dans un haut fourneau avant la fusion. Généralement, la différence principale entre les propriétés électromagnétiques d'un constituant ferromagnétique et celles d'un constituant non ferromagnétique réside dans leurs perméabilités magnétiques respectives. Oh sait que la perméabilité magnétique est supérieure à l'unité pour un matériau ferromagnétique et est égale à l'unité pour un matériau non ferromagnétique. A partir de cette constatation, on comprendra que le coke et l'agglomérat contenant un constituant ferromagnétique peuvent être distingués par des procédés électromagnétiques. A cet effet, la caractéristique principale de la présente invention consiste à déplacer une sonde à courants de Foucault longitudinalement par rapport aux charges empilées d'un haut fourneau, de sorte que l'on puisse déterminer, à tout niveau, la proportion d'agglomérats dans les charges. Pour cela, la présente invention propose un procédé pour la détermination de la répartition des charges empilées dans un haut fourneau avant la fusion, ces charges empilées étant formées de couches de minerai de fer et de couches de coke empilées alternativement l'une au-dessus de l'autre, ce procédé comprenant les étapes consistant à: - charger le haut fourneau avec au moins l'une des charges empilées, - positionner une pluralité de tubes verticaux sur cette couche chargée dans le haut fourneau, continuer à charger de 'a même manière, de façon alternée, le minerai de fer et le coke, afin de former des charges empilées, sans dépasser l'extrémité ouverte supérieure de chacun des tubes verticaux, - actionner, par un moyen d'entraînement, un moyen de sondage de manière à faire monter et descendre celui-ci dans chacun des tubes verticaux, ce moyen de sondage pouvant fournir un signal fonction de la quantité de constituants ferromagnétiques dans une certaine région au moyen d'un signal électromagnétique, de sorte que ce moyen de sondage délivre un signal fonction de la proportion de minerai de fer dans les charges selon le niveau, - produire une premieère série de données indiquant la position de chacun des moyens de sondage, par l'intermédiaire d'un premier moyen de production de données, - produire une seconde série de données indiquant la proportion de minerai de fer dans les charges selon le niveau, par l'intermédiaire d'un second moyen de production de données, et rapprocher la première et la seconde séries de données de manière à délivrer une indication de la répartition du minerai de fer dans la charge. De préférence, les tubes verticaux sont disposés selon un distribution en spirale qui empêche les charges de s'accumuler dans des régions non souhaitées du haut fourneau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre du mode de réalisation préféré, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un haut fourneau dans lequel les charges empilées sont examinées par un procédé selon la présente invention, dans lequel on a représenté une seule sonde à courants de Foucault, - la figure 2 est une vue en coupe horizontale du haut fourneau, dans lequel les charges empilées sont déterminées par le procédé de la présente invention, et dans lequel on a prévu huit tubes verticaux, vus du dessus, - la figure 3 est une vue perspective d'un moyen d'entraînement installé à l'extrémité ouverte supérieure d'un tube vertical du haut fourneau dans lequel les charges empilées sont examinées par le procédé de la présente invention, la figure 4 est un diagramme fonctionnel par blocs illustrant le procédé selon la présente invention, - la figure 5 est un graphique illustrant les informations obtenues au moyen d'un enregistreur X-Y par le procédé de la présente invention, dans lequel la position d'une sonde à courants de Foucault est portée en abscisse, et la force électromotrice induite correspondante est portée en ordonnée; - les figures 6 à 13 sont huit graphiques similaires à celui de la figure 5, montrant l'information de détection obtenue à partir des sondes à courants de Foucault disposées de façon mobile dans les tubes verticaux respectifs de la figure 2, et - la figure 14 est un ensemble de données obtenues à partir des figures 6 à 13. Comme cela est bien connu dans la technique, les charges d'un haut fourneau sont empilées en couches successives. Toutes les couches sont chargées de la même manière. Lors de la fusion, les couches les plus basses sont liquéfiées, de sorte que les autres couches se déplacent progressivement vers le bas. Les charges sont composées d'une pluralité de couches d'un mélange agglomérat-coke, chacune comprenant une couche d'agglomérat et une couche de coke. En référence aux figures 1 à 3, pour mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention, après que l'on ait chargé six couches d'un mélange agglomérat-coke, on place huit tubes en matière plastique sur la sixième couche agglomérat-coke avec une distribution en spirale, comme on peut le voir sur la figure 2. Cette distribution en spirale des tubes verticaux 10 permettant d'empêcher les charges de s'accumuler dans certaines régions du haut fourneau, on peut ainsi répartir avantageusement les charges. Chacun des tubes verticaux 10 est pourvu d'un couvercle 24 amovible emboîté sur l'extrémité supérieure du tube pour éviter que le coke ne tombe à l'intérieur- des tubes verticaux 10 par leurs ouvertures supérieures pendant la suite du processus de chargement. En outre, chacun des tubes verticaux 10 possède une base support en acier 23 qui comprend un manchon recevant le tube vertical , ainsi que quatre pieds verticaux (on peut n'en voir que. trois sur la figure 1) fixés à l'extrémité inférieure du manchon et disposés en croix pour pouvoir les insérer fermement dans la sixième couche de mélange agglomérat-coke. Comme illustré, en ce qui concerne les bases 23 des tubes verticaux 10, chaque pied est incliné d'un angle prédéterminé par rapport au manchon, cet angle correspondant à l'inclinaison de la sixième couche de mélange agglomérat-coke à l'endroit o l'on place le manchon. Ceci permet aux tubes verticaux 10 de bien tenir debout sur la sixième couche de mélange agglomérat-coke. Après la mise en place des tubes verticaux 10, on charge d'autres couches de mélange agglomérat-coke de façon identique, jusqu'à ce que les couches atteignent un niveau prédéterminé, en permettant aux extrémités supérieures des tubes verticaux 10 d'émerger au-dessus des couches de mélange que l'on vient de charger. Une fois l'opération de charge du mélange agglomérat-coke achevée, les couvercles 24 sont retirés des tubes verticaux 10. Comme représenté sur les figures 1 et 3, un moyen d'entraînement 3 est alors monté sur l'extrémité supérieure de chacun des tubes verticaux 10. Une sonde à courants de Foucault 20 utilisée comme capteur est reliée au moyen d'entrainement 3 de manière que celui-ci puisse la faire monter et descendre dans chacun des tubes verticaux 10. Comme on peut le voir plus en détail figure 3, le moyen d'entraînement 3 comprend un organe support en croix 30 monté sur l'extrémité supérieure du tube vertical 10, un treuil 31 entraînable par une manivelle 33, un câble 34 enroulé sur le treuil 31 pour suspendre la sonde à courants de Foucault 20 à l'extrémité libre du câble 34, une poulie de guidage 32 montée tournante sur l'organe support 30 pour guider le câble 34 à l'intérieur du tube vertical 10. Un compteur incrémental 35 relié à la poulie de guidage 32, ainsi qu'un élément à résistance variable 36 relié au treuil 31, font également partie du moyen d'entraînement 3. Ce compteur incrémental 35 et cet élément à résistance variable 36 constituent un codeur. Lorsque le déplacement longitudinal de la sonde à courants de Foucault 20 dans le tube vertical 10 fait tourner la poulie de guidage 32, le codeur détecte le mouvement de rotation de la poulie de guidage 32 et délivre en sortie un signal à un compteur de position (non représenté) qui indiquera ainsi l'information numérique de position de la sonde à courants de Foucault 20. On sait, dans les techniques électromagnétiques, qu'une sonde à courants de Foucault est essentiellement un capteur pourvu de bobinages internes. Lorsque les bobinages sont excités, un champ magnétique est produit autour de sonde à courants de Foucault. Lorsque la sonde à courants de Foucault se déplace à proximité de l'interface. séparant un matériau ferromagnétique d'un matériau non ferromagnétique, l'intensité du champ magnétique varie, ce qui modifie la densité de flux magnétique et par conséquent fait varier la force électromotrice produite. Sur ce principe, lorsque la sonde à courants de Foucault 20 du mode de réalisation préféré de la présente invention monte et descend à l'intérieur des couches de mélange agglomérat-coke, le signal électromagnétique résultant de la modification de la densité de flux magnétique peut indiquer la répartition de l'agglomérat dans les charges du haut fourneau. En référence à la figure 4, l'information souhaitée est obtenue au moyen de deux lignes de mesure. D'un côté, la position de la sonde à courants de Foucault 20 est détectée par le codeur 40, de sorte qu'un compteur de position 42 relié au codeur 40 délivre en sortie une donnée numérique de position à un convertisseur numérique/analogique de position 43. La donnée analogique de position obtenue ainsi en sortie du convertisseur 43 est délivrée à l'entrée X d'un enregistreur X-Y 45. La donnée de position est mémorisée dans un calculateur 46. D'autre part, le signal électromagnétique 6 2615866 résultant de la modification de la densité de flux magnétique est converti en un signal numérique et en un signal analogique par un testeur de courants de Foucault 44. Le signal analogique provenant du testeur 44 est appliqué à l'entrée Y de l'enregistreur X-Y 45. Le signal numérique délivré par le testeur 44 est appliqué au calculateur 46 par l'intermédiaire d'un interface normalisé IEEE-488, puis mémorisé dans le calculateur 46. Les informations appliquées aux entrées de l'enregistreur X-Y 45 produisent un graphique tel que celui illustré figure 5. Sur ce graphique, la position de la sonde à courants de Foucault est portée en abscisse, et le signal électromagnétique délivré par la sonde à courants de Foucault est porté en ordonnée. Dans le mode de réalisation préféré, l'information enregistrée par l'enregistreur 45, qui est déterminée pour les huit tubes verticaux 10 depuis celui qui est le plus à l'intérieur jusqu'à celui qui est le plus à l'extérieur, est illustrée sur le graphique A des figures 6 à 13. Les graphiques A peuvent être transformés en graphiques B indiquant les épaisseurs des couches d'agglomérat et des couches de coke. Sur les graphiques B, les régions en aplat de noir indiquent que la proportion d'agglomérat dans le mélange agglomérat-coke est supérieure à 75% environ, les régions en hachures croisées indiquent que la proportion de l'agglomérat dans le mélange agglomérat-coke est comprise entre 25 et 75% environ, et les régions en hachures simples indiquent que la proportion d'agglomérat dans le mélange agglomérat-coke est inférieure à 25% environ. En outre, on a représenté sur la figure 14 une série de données obtenues à partir des graphiques A des figures 6 à 13, cette figure 14 listant les hauteurs (H) et les largeurs (W) des pics, et indiquant la position P) de ceux-ci par rapport aux bases 23 des tubes verticaux. Sur ce tableau, le premier tube vertical est celui situé le plus à l'intérieur, et le huitième tube vertical est celui situé le plus à l'extérieur. On a constaté que, dans celles des couches qui sont situées au-dessus de la sixième couche de mélange agglomérat-coke, l'agglomérat était principalement réparti sur une couronne extérieure dont le rayon varie entre 2,5 et 4 mètres, là o se trouve la paroi du haut fourneau. En outre, on a trouvé que l'agglomérat situé à l'intérieur de cette couronne extérieure était en plus faible proportion, et relativement bien mélangé avec le coke. Comme on l'a expliqué plus haut, le procédé selon la présente invention consiste en un enseignement pratique. La technique de chargement et la structure du haut fourneau peuvent être améliorées en fonction des résultats des mesures effectuées par le procédé selon la présente invention, mesures -et approximations pouvant se succéder itérativement. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détermination de la répartition des charges empilées dans un haut fourneau avant la fusion, ces charges empilées étant formées de couches de minerai de fer et de couches de coke empilées alternativement l'une au-dessus de l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - charger le haut fourneau avec au moins l'une des charges empilées, - positionner une pluralité de tubes verticaux (10) sur cette couche chargée dans le haut fourneau, - continuer à charger de la même manière, de façon alternée, le minerai de fer et le coke, afin de former des charges empilées, sans dépasser l'extrémité ouverte supérieure de chacun des tubes verticaux, - actionner, par un moyen d'entraînement (3), un moyen de sondage (20) de manière à faire monter et descendre celui-ci dans chacun des tubes verticaux, ce moyen de sondage pouvant fournir un signal fonction de la quantité de constituants ferromagnétiques dans une certaine région au moyen d'un signal électromagnétique, de sorte que ce moyen de sondage délivre un signal fonction de la proportion de minerai de fer dans les charges selon le niveau, - produire une premieère série de données indiquant la position de chacun des moyens de sondage, par l'intermédiaire d'un premier moyen de production de données, - produire une seconde série de données indiquant la proportion de minerai de fer dans les charges selon le niveau, par l'intermédiaire d'un second moyen de production de données, et rapprocher la première et la seconde séries de données de manière à délivrer une indication de la répartition du minerai de fer dans la charge. 2. Le procédé de la revendication 1, dans lequel le moyen de sondage (20) est une sonde à courants de Foucault. 3. Le procédé de la revendication 2, dans lequel le second moyen de production de données comprend un testeur de courants de Foucault (44) en liaison fonctionnelle avec la sonde à courants de Foucault (20), de manière à produire la seconde série de données. 4. Le procédé de la revendication 1, dans lequel le moyen d'entraînement (3) comprend un treuil (31) monté sur l'extrémité ouverte supérieure de chacun des tubes verticaux i0 (10) et un câble (34), enroulé sur ce treuil, au bout duquel est suspendu le moyen de sondage (20) correspondant. 5. Le procédé de la revendication 1, dans lequel les tubes verticaux (10) sont placés chacun de façon différente, avec une distribution en spirale, de manière à agir de façon avantageuse sur le déplacement des charges empilées. 6. Le procédé de la revendication 1, dans lequel les premiers moyens de production de données comprennent un codeur (40) et un compteur de position (42) coopérant ensemble, et qui sont fonctionnellement reliés au moyen d'entraînement (3) de manière à produire des données numériques de position indiquant la position du moyen de sondage. 7. Le procédé de la revendication 6, dans lequel le premier moyen de production de données comprend en outre un convertisseur (43) fonctionnellement relié au compteur de position (42), pour convertir les données numériques de position en données analogiques de position.