Brevet FR2690745A1 — publié le 19931105

La présente invention concerne l'évaluation de la granulométrie d'une matière solide sous forme divisée par exemple du minerai de fer ou du coke, déversée dans un récipient tel qu'une trémie. Pour charger un haut fourneau, à l'aide d'une bande transporteuse, on amène du minerai de fer ou du coke sous forme divisée dans des trémies qui alimentent un gueulard, lequel déverse le minerai de fer ou le coke à l'intérieur du haut fourneau. Pour assurer une bonne répartition des matières à l'intérieur du haut fourneau il est nécessaire de connaître à chaque instant leur granulométrie. En effet, il est par exemple souhaitable de placer les matières les plus grossières plutôt dans l'axe du haut fourneau et les matières les plus fines vers les parois. Lorsqu'on prélève des matières sur un tas on constate une variation au fil du temps de la granulométrie des matières prélevées, il faut donc pouvoir faire varier les conditions de chargement du haut fourneau en fonction de la granulométrie observée. Pour celà, on procède habituellement par échantillonnage et tamisage. Mais cette méthode présente des inconvénients : il y a un décalage dans le temps entre l'échantillonnage et l'enfournement d'où des difficultés à corréler la mesure avec l'enfournement effectif ; elle nécessite l'intervention d'un opérateur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une méthode permettant, sans intervention humaine, de contrôler en continu la nature et la granulométrie des matières enfournées. A cet effet l'invention a pour objet un procédé d'évaluation en continu de la granulométrie d'une matière solide divisée, par exemple du minerai de fer, déversée en continu dans un récipient tel qu'une trémie de chargement de haut fourneau, selon lequel - à l'aide d'un microphone, on capte le son émis par la matière solide divisée lorsqu'elle est déversée dans le récipient et on génère un premier signal représentatif du son émis par la matière solide, - on filtre le premier signal pour éliminer au moins les composantes du signal de fréquence inférieure à une fréquence basse prédéterminée, - on génère en continu un second signal représentatif de la valeur instantanée de l'intensité efficace du premier signal après filtration, l'amplitude instantanée du second signal étant égale à l'intensité efficace du premier signal issu du microphone après filtrage. - on filtre le second signal pour éliminer les composantes de fréquence supérieure à une fréquence élevée prédéterminée, et - on compare le second signal, après filtrage à une courbe d'allure type. Dans un mode de réalisation particulier on filtre le signal du microphone pour éliminer les composantes de fréquences inférieures à une fréquence basse et de fréquence supérieure à une fréquence élevée. De préférence, on filtre le second signal pour éliminer les composantes de ce signal telles que : soit l'amplitude est supérieure à un seuil fixé, soit l'ampli- tude est constamment non nulle pendant un temps supérieur à un temps donné. L'invention a également pour objet un dispositif pour l'évaluation de la granulométrie d'une matière solide divisée déversée dans un récipient tel qu'une trémie comprenant un microphone, un moyen électronique d'amplification, un moyen électronique de filtrage passe haut ou passe bande, un moyen électronique de détermination de l'intensité efficace d'un signal, un moyen électronique de filtrage passe bas et un moyen d'enregistrement. Ce dispositif peut être complété par un moyen électronique de calcul et de traitement des données. L'invention a enfin pour objet un boîtier pour un microphone destiné à l'évaluation en continu de la granulométrie de matières solides divisées qui comporte un manchon cylindrique portant à une extrémité au moins une bague formant un venturi constitué d'un convergent, d'un col et d'un divergent et à l'autre extrémité un flasque percé d'un trou, un tube ouvert à une extrémité et fermé à l'autre extrémité par un bouchon fileté percé d'un trou axial fileté, ledit tube passant à travers le trou du flasque de telle sorte que l'extrémité du tube se trouve à l'intérieur du manchon et soit en regard de l'ouverture de la bague, un tube d'alimentation en gaz qui débouche dans l'espace laissé libre entre le tube et le manchon et une bague en matière poreuse placée autour du tube dans l'espace laissé libre entre le tube et le manchon, entre le tube d'alimentation en gaz et l'extrémité du tube et maintenue en position par un moyen tel qu'une rondelle et des vis. Le microphone est placé à l'intérieur du tube, il traverse le bouchon dans lequel il est vissé et il est maintenu en position par des bagues placées à l'intérieur du tube. Ce procédé et ce dispositif permettent d'évaluer en continu la granulométrie d'une matière solide divisée déversée en continu dans une trémie. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en regard des figures annexées dans lesquelles - la figure 1 est une vue schématique d'une trémie et d'un dispositif de mesure en continu de la granulométrie des matières déversées - la figure 2 représente en coupe un microphone pour l'évaluation de la granulométrie. L'invention repose sur une observation faite par les inventeurs qui ont remarqué que l'intensité du bruit fait par des matières solides divisées déversées régulièrement dans des trémies était fonction d'une part de la nature des matières, d'autre part de leur granulomérie. En particulier, dans un dispositif de chargement de haut fourneau constitué notamment de bandes transporteuses à vitesse relativement constante, qui déversent soit du minerai de fer soit du coke dans des trémies destinées à alimenter le gueulard, le bruit fait par le coke est environ cinq fois plus intense que le bruit fait par le minerai de fer et, en particulier pour le minerai de fer, le bruit est d'autant plus intense que la granulomérie est élevée, c'est-à-dire que les morceaux sont gros. Pour évaluer la granulométrie des matières premières déversées par la bande transporteuse on capte le son émis par la chute des matières solides granuleuses dans les trémies et on élabore en continu un signal représentatif de l'intensité efficace de ce son. On compare cette intensité efficace à une courbe d'allure type établie expérimentalement au préalable. Cependant, pour que la mesure soit bonne, il faut s'affranchir des bruits ambiants. Pour celà deux méthodes sont possibles - selon la pemière méthode, on filtre le signal sonore pour éliminer les fréquences inférieures à 300 Hz; on a en effet constaté que les bruits parasites se situaient dans la bande de fréquence 0 - 300 Hz, - selon la deuxième méthode applicable dans le cas où la matière déversée est du minerai de fer, on filtre le signal sonore pour ne conserver que les fréquences appartenant à la bande 2 KHz - 2,5 KHz car on a constaté que, dans les conditions dans lesquelles les essais ont été faits, cette bande de fréquence était caractéristique du bruit produit par le minerai de fer. Ces filtrages sont effectués avant d'élaborer un signal représentatif de l'intensité efficace du signal sonore. Le signal correspondant à l'intensité efficace du signal sonore filtré a des composantes à basse fréquence et des composantes à fréquence plus élevée. On a constaté que seuls les signaux à basse fréquence étaient significatifs, aussi on filtre ce signal pour éliminer les composantes de fréquences supérieures à environ 0,2 Hz. C'est le signal résultant de ce filtrage qui est comparé à la courbe d'allure type. Dans le cas d'un haut fourneau, du coke et du minerai sont déversés alternativement il faut donc séparer le signal correspondant au minerai de fer du signal correspondant au coke. Pour celà, on remarque que le coke se déverse pendant des périodes de temps plus courtes et en faisant plus de bruit que le minerai de fer et que le signal représentatif de l'intensité efficace est constitué d'une succession de créneaux correspondant soit au coke soit au minerai de fer ; un créneau qui correspond à du coke est plus court et a une amplitude plus grande qu'un créneau correspondant à du minerai de fer. Pour éliminer les créneaux correspondant au coke, on fixe un seuil d'amplitude supérieure à l'amplitude maximale d'un signal correspondant au minerai de fer et un seuil de temps plus court que la durée d'un créneau de minerai de fer et plus long que la durée d'un créneau de coke, et on élimine tous les signaux qui, soit, ont une amplitude supérieure au seuil d'amplitude, soit sont non nuls continuement pendant un temps maximum inférieur au seuil de temps. Pour mettre en oeuvre cette méthode, on place un microphone 30 au-dessus de la trémie 21 qui reçoit en continu une matière solide divisée 22 apportée par la bande transporteuse 23. Le microphone est relié à un circuit de traitement électronique qui comprend en série un amplificateur 24, un filtre 25 passe haut ou passe bande réglable, un moyen 26 de détermination de l'intensité efficace qui est constitué par un module électronique de type connu réalisant le traitement d'un signal d'entrée pour générer un signal de sortie représentatif de l'intensité efficace du signal d'entrée, un filtre 27 passe bas, un enregistreur 28 et/ou un ordinateur 29. Pour être protégé des poussières, le microphone 1 de forme généralement cylindrique allongée est placé dans un tube 2 ouvert à son extrémité 7 et fermé à son extrémité opposée par un bouchon fileté 5 percé d'un trou 17 fileté dans lequel est vissé le microphone 1 ; la tête sensible 6 du microphone 1 est à proximité de l'extrémité ouverte 7 du tube 2. Le microphone 1 est maintenu en position dans le tube par deux bagues 3 et 4. Le tube 2 est placé dans un manchon cylindrique 8 sur lequel est fixé à une extrémité 9 un flasque 10 percé d'un trou 16 par lequel passe le tube 2 et auquel ce tube est fixé par exemple par soudure. A son autre extrémité 11 située à proximité de l'extrémité 7 du tube 2, le manchon 8 porte une première bague 12 qui porte une seconde bague 13 ; les ouvertures centrales des bagues 12 et 13 sont usinées de façon à former un venturi constitué d'un convergent 18, d'un col 19 et d'un divergent 20. Un tube 15 d'amenée de gaz traverse le flasque 10 et débouche dans l'espace laissé libre entre le tube 2 et le manchon 8. Une bague en matière poreuse telle qu'une mousse synthétique est placée dans le manchon autour du tube 2 et maintenue en position par une rondelle 31 et des vis 32. Lorsque le microphone est installé au-dessus de la trémie, par le tube 15 on souffle un gaz tel que de l'azote. Le courant de gaz est laminé par la bague poreuse 14 si bien qu'il est bien réparti dans toute la section du manchon 8. Au passage du venturi le courant de gaz est accéléré, ainsi il repousse les poussières qui seraient susceptibles de venir encrasser le microphone. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'évaluation en continu de la granulométrie d'une matière solide sous forme divisée, par exemple de minerai de fer, déversée en continu dans un récipient tel qu'une trémie de chargement de haut fourneau, caractérisé en ce que - à 1 ' aide d'un microphone, on capte le son émis par la matière solide divisée lorsqu'elle est déversée dans le récipient et on génère un premier signal représentatif du son émis par la matière solide, - on filtre le premier signal pour éliminer au moins les composantes du signal de fréquence inférieure à une fréquence basse prédéterminée, - on génère en continu un second signal représentatif de la valeur instantanée de l'intensité efficace du premier signal après filtration, l'amplitude instantanée du second signal étant égale à l'intensité efficace du premier signal issu du microphone après filtrage, - on filtre le second signal pour éliminer les composantes de fréquence supérieure à une fréquence élevée prédéterminée, et - on compare le second signal, après filtrage à une courbe d'allure type. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier signal est filtré pour éliminer les composantes de fréquences inférieures à une fréquence basse et supérieures à une fréquence élevée. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on filtre le deuxième signal pour éliminer les composantes dudit signal telles que, soit l'amplitude est supérieure à un seuil fixé, soit l'amplitude est non nulle de manière continue pendant un temps maximum inférieur à un temps déterminé. 4.- Dispositif pour l'évalutation de la granulométrie d'une matière solide divisée déversée dans un récipient tel qu'une trémie, caractérisé en ce qu'il comporte un microphone (30), un moyen électronique d'amplification (24), un moyen électronique de filtrage passe haut ou passe bande (25), un moyen (26) électronique d'élaboration d'un signal de sortie représentatif de l'intensité efficace d'un signal d'entrée, un moyen (27) électronique de filtrage passe bas, un moyen (28) d'enregistrement de signaux. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen (29) électronique de calcul et de traitement de données numériques. 6.- Dispositif d'évaluation en continu de la granulométrie de matières solides divisées par captage d'ondes sonores, caractérisé en ce qu'il comporte un microphone disposé dans un boîtier constitué par un manchon cylindrique (8) portant à une extrémité (11) au moins une bague (12, 13) dont une ouverture centrale forme un venturi constitué d'un convergent (18), d'un col (19) et d'un divergent (20) et à une extrémité opposée (9) un flasque (10) percé d'un trou (16), d'un tube (2) ouvert à une extrémité (7) et fermé à une autre extrémité opposée (40) par un bouchon fileté (5) percé d'un trou axial (17) fileté, ledit tube passant à travers le trou (16) du flasque (10) de telle sorte que l'extrémité (7) du tube (2) se trouve à l'intérieur du manchon (8) et soit en regard de l'ouverture (41) de la bague (12, 13), un tube (15) d'alimentation en gaz qui débouche dans un espace (42) laissé libre entre le tube (2) et le manchon (8) et une bague (14) en matière poreuse placée autour du tube (2) dans l'espace (42) laissé libre entre le tube et le manchon, entre le tube (15) et l'extrémité (7) du tube (2) et maintenue en position par un moyen (31), le microphone étant placé à l'intérieur du tube (2) fixé dans le bouchon fileté (5) et maintenu en position par des bagues (3, 4) placées à l'intérieur du tube (2).