INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Lorsque le préchauffage des riblons est appliqué dans le procédé au four basique à oxygène d'élaboration de l'acier selon la description, la production contrôlée de chaleur sensible dans les riblons permet la variation des poids de riblons et de métal chaud tout en satisfaisant aux conditions requises de bilan thermique du procédé. Quand le métal chaud constitue la principale source d'énergie calorifique de matières de charge dans le procédé, ainsi que dans le cas sans préchauffage des riblons, il n'existe que peu ou point de choix dans la détermination de la constitution de la charge du four. Dans les cas extrêmes, mais assez communs, un seul poids de riblons et un seul poids de métal chaud permet la satisfaction simultanée des contraintes de poids d'acier élaboré et de bilan thermique.Dans certains cas, le carbure de silicium et produit analogue a été utilisé comme matière de charge pour fournir de la chaleur, au processus par oxydation du carbone et du siliciumcontenus, et permettre ainsi une certaine variation du rapport riblons/métal chaud, sans préchauffage dês riblons. Toutefois, l'usage du carbure de silicium est limité par les limites de volume de laitier, alors que le procédé de préchauffage des riblons décrit évite l'introduction d'impuretés ajoutées au bain et possède la souplesse voulue pour permettre une diversite étendue de combinaisons de métal chaud, de riblons, et de préchauffage de ces derniers, satisfaisant toutes à la double contrainte du Doids d'acier élaboré et de biian thermique.
Bien que le procédé de préchauffage des riblons permette un choix étendu quand aux proportions de métal chaud et de riblons pouvant être utilisées pour l'élaboration de -I'acier, le choix effectif peut être étroitement effectué, c'est-à-dire que ce choix peut être fait sur une base économique de- manière à obtenir le moindre prix de -revient de- la charge de. creuset. Naturellement, le prix de la charge de creuset est la somme des prix du métal chaud, des riblons, des fondants, du combustible et de l'oxygène de préchauffage requis pour l'élaboration. Si l'on spécifie le poids de métal chaud à utiliser, le poids de riblons à utiliser est alors déterminé par le poids d'acier élaboré de la chaude sélectionnée.En alternative, si l'on spécifie le poids de riblons, le poids de métal chaud est alors déterminé par le poids d'acier élaboré. Les fondants sont déterminés en général par la quantité de silicium contenu dans le métal chaud. Le combustible de préchauffage est déterminé par le bilan thermique du processus, c'est-à-dire par la température requise des riblons après préchauffage, etles conditions requises d'oxygène sont dictées par le poids de métal chaud et le combustible reluis pour le chauffage et les riblons.
De la précédente description, il ressort que par la sélection soit du poids de riblons, soit du poids de métal chaud à utiliser comme charge, toutes les autres quantités de la charge peuvent alors être calculées. La connaissance des valeurs de prix de chacun des constituants de la charge permet de calculer le prix total de cette charge.
Selon un aspect de l'invention, les valeurs de prix des divers constituants de la charge sont emmagasinées dans la mémoire de la calculatrice 14. Une série de calculs de charge d'essai est effectuée comprenant le-s effets du préchauffage des riblons selon la précédente description. Pour chacun des calculs de charge d'essai effectué, le prix total de la charge est déterminé sur la base des valeurs de prix emmagasinées dans la memol- re de la calculatrice.Les valeurs totales respectives de prix pour les calculs de charge dressai forment une succession de points sur la courbe du prix en fonction du poids de métal chaud ou de riblons représentée à la figure 2e Une technique numérique de recherche est utilisée dans la calculatrice 14 pour faire les calculs de charge d'essai et sélectionner la charge optimale de plus faible prix du creuset.Par suite, la calculatrice 14 est utilisée pour déterminer les quantités de métal chaud, de ri blonsJde fondants, de combustible, et d'oxygène de traitement donnant une charge du moindre prix Ces valeurs, ainsi que la durée de préchauffage économique des riblons, la quantité de combustible de préchauffage et -toutes autres valeurs calculées, peuvent alors dtre présentées sur un voyant indiqué en 100 au personnel de conduite, à leur usage pour la constitution de la cbar Selon un autre aspect de la présente invention, la quantité totale énergie, ou dans le présent cas, la quantité totale de combustible effectivement utilisée pour le préchauffage des riblons est déterminée après avoir effectué les calculs de charge et le précha,uffage des riblons De préférence, cette détermine nation est accomplie durant le soufflage d'oxygène pour chaque chaude dans laquelle on cherche à calculer le rendement de préchauffage des riblons. La calculatrice 14 reçoit et effectue l'intégration d'un signal analogue de débit de combustible, fourni par le dispositif 42 pour obtenir la quantité totale de combustible de préchauffage. la quantité totale d'énergie calorifique effective (H) produite par la combustion du combustible mesuré est calculée par la calculatrice 14 selon l'équation (7) H = Combustible T x T.T.
dans laquelle Combustible est la quantité totale de combustible effec tivement- utilisée pour le pré chauffage des riblons ; et T.T. es-t la teneur thermique du combustible utilisé.
Les équations (6) et (7) représentent la même relation mais différents symboles sont utilisés du fait que l'équation (6) se rapporte à une détermination de prévision avant le-préchauffage, et l'équatinn (7) se rapporte à une détermination après préchauffage, basée sur une mesure effective.
Une partie seulement de la quantité totale d'énergie calorifique H est transférée aux riblons puisqu'il existe des pertes calorifiques inhérentes dans le processus de préchauffage. Le rendement thermique (R.T.) du préchauffage des riblons est donné par l'équation: (8) R.T. = kcalT H dans laquelle R.T. et H sont définis ci-dessus ; et koala est la quantité totale de chaleur effectivement ajoutée aux riblons au cours du préchauffage.
Pour calculer la valeur opératoire de R.T., il est nécessaire de déterminer la quantité effective de préchauffage koala. Comme point de départ, on remarquera que la chaleur traitée pour laquelle la grandeur R.T. est à calculer opérait avec le bilan thermIque.Par suite, la onsommation thermique totale effective du processus kcalentrée -totales est égale à la proentree - @@taies duction thermique totale effective kcal sortie-totales du pro- cessus, c'est-à-dire : (9) kcal entrée-totales = kcal sortie-totales Avec le préchauffage des riblons, kcal entrée-totales est la somme de la quantité de chaleur sensible contenue dans la fonte liquide, de la chaleur des réactions exothermiques se produisant effectivement au cours de l'affinage, et de la quantité effective de chaleur sensible contenue dans les riblons.Ceci peut être représenté sous forme d'équation par (10) kcal entrée-totales = HF + HR + kcalT dans laquelle HP est la quantité de chaleur contenue dans la fonte HR est la quantité de chaleur produite par les réactions exothermiques ; et kcal T a été défini pour l'équation (8).
La manière d'obtenir une différentiation, (f6 = dx/dt) a déjà été expliquée précédemment.
La recherche de la valeur maximale (f7 = max (x1, x2,... xn)) est obtenue par l'intermédiaire de la mémoire 11 en utilisant un intervalle de temps pour sélectionner tour à tour chacune des entrées x1, x2, ... xn, avec un gain unitaire pour l'amplificateur 4, et en appliquant les entrées sélectionnées, une par une, à la mémoire 11.
La recherche de la valeur minimale, (f8 = min (X1 x2, .. xn)) est obtenue en utilisant l'identité min (x1, x2, ... xn) = - max (-x1, x2, .. -xn). Chaque valeur d'entrée x1, x2, ... xn est inversée ou complémentée et appliquée au cours d'un intervalle de temps respectif a la mémoire 11, et le signal de sortie provenant de cette mémoire il est ensuite acheminé jusqu'à une entrée donnée et inversé ou complémenté.
L'aiguillage de programme est obtenu en amenant le commutateur 9 à sélectionner le circuit de saut 12. Une description détaillée de ce circuit de saut 12 est banne ci-après. Cependant, en bref, si le signal d'entrée appliqué à ce circuit est nul ou négatif, le circuit ne fonctionne pas. 9i le signal d'entrée est positif, le circuit amène le registre 7 à sauter un certain nombre d'emplacements ou de jeux d'instructions dans le dispositif à mémoire 6, lors de l'impulsion d'horloge ou de rythme suivante, c'est-à-dire pendant l'intervalle de temps suivant.
Chaque jeu d'instruction ou chaque mot présent dans le dispositif à mémoire 6 comporte virgt-sept bits ou chiffres binaires.
Un mot typique est représenté sur la fig. 2. Les cinq premiers bits forment l'adresse d'entrée appliquée au commutateur 3. les dix bits suivants déterminent le gain de l'amplificateur 4 (jusqu'à une précision de 0,1). Les cinq bits suivants -constituent l'adresse de sortie appliquée au commutateur 9. les cinq bits suivants sont les bits de modification.L'établissement ou le positionnement du premier ou du second bit de modification à la valeur unitaire ferme respectivement le commutateur 56 ou 55, de manière à amener le contenu du registre 13 ou 14 à être appliqué à l'ampli- ficateur 4 et ajouté à une entrée sélectionnée, le gain de l'amplificateur 4 pouvant être sélectionné pour la valeur d'entrée sélectionnée, mais étant toujours unitaire pour le contenu du registre 1.3 ou 14, de sorte qu'il est possible de calculer fDa = ax1 + bx2 en deux intervalles de temps seulement, le gain ayant pour valeur respective ttatl et b au cours des intervalles de temps correspondants.Le troisième bit de modification commande l'inversion ou la non inversion effectuée par l'amplificateur 4, tandis que le quatrième bit de modification établit (lorsqu'il a une valeur unitaire) la mémoire de valeur maximale Il à une tension minimale pour le début de la recherche de la valeur maximale au cours des intervalles de temps suivants. Le cinquième bit de modification commande le commutateur 57 pour permettre d'effectuer une multiplication.
les deux derniers bits du mot sont des bits de parité. On utilise respectivement deux bits de parité correspondant aux bits pairs et impairs du mot. le fait d'utiliser deux bits de parité est particulièrement utile si les programmes sont établis sur un panneau d'enfichage a diodes du fait qu'on s'est rendu compte que lser- reur la plus fréquente consiste en un mauvais placement d'une fiche qui est décalée d'un trou, cette erreur étant difficilement détectable par un seul contrôle de parité.
Parmi les entrées 1, la première entrée 1/1 est toujours mise à la masse, alors qué la seconde entrée 1/2 est toujours soumise à un potentiel de'référence de 1 volt, utilisé comme tension de référence pour permettre les controles. Six entrées supplémentaires parmi les entrées 1 sont connectées, respectivement par l'intermé- diaire des trajets de circulation 2, aux six mémoires de sortie d'intégration, certaines entrées supplémentaires étant connectées à certaines autres mémoires parmi les mémoires de sortie 10/1 à 10/26, tandis qu'une autre entrée 1 est connectée, par l'intermédiaire d'un trajet de circulation correspoildallt 2 à la mémoire de valeur maximale 11.
Chacun des commutateurs d'entrée et de sortie, 3 et 9, est un commutateur de haute qualité et doit présenter des propriétés correspondant à des tensions de décalage faible, un courant de fuite faible, une résistance de circuit faible et une vitesse de réponse élevée. Des réseaux de transistors monolithiques, à effet de champ et à gâchette ou électrode de commande isolée, ont été choisis comme représentant le meilleur compromis entre ces nécessités.
Lorsqu'un transistor à effet de champ est utilisé comme commutateur il offre l'avantage de présenter une tension de décalage stable et nulle, bien que les transitoires de commutation de couplage capacitif puissent durer quelques microsecondes. Une grande variété de dispositifs de multiplexage monolithiques est disponible, les facteurs affectant leur sélection étant l'existence d'une faible resistance en circuit, d'un faible courant de fuite à 11 état hors circuit et leur capacité à supporter des tensions raisonnables gâchette-source et utilisation-source.
Le dispositif à mémoire 6 se présente sous la forme d'une matri ce conçue de manière à être excitée ligne par ligne par le registre 7, chaque ligne de la matrice fournissant un mot du type décrit ci-avant.
Pendant l'exécution du programme, la mémoire à programme peut être, d'une manière convenable, un tableau matriciel de diodes programmable, ce qui permet d'effectuer des modifications rapides de programme.
Pour les versions techniques et industrielles, il est envisagé que la programmation et le décodage d'adresse soient effectués initialement parades diodes montées sur un module de circuit imprimé comprenant le décodage d'adresse Ceci offre l'avantage de permettre de modifier es.trOmement rapidement les programmes dans certaines limites, tout en maintenant la compatibilité avec le reste du calculateur. Des mémoires à circuits intégrés ne servant qu'à la lecture, spécifiées en fonction d'une matrice et ne nécessitant qu'un seul masque de définition de programme basé directement sur la matrice, deviennent actuellement disponibles et comprennent 2048 bits pour une pastille ou un élément de 225 x 275 microns et il est prévu que ces dernières soient finalement utilisées.
Le registre 7 est un compteur déclenché par le flanc des impulsions et comportant huit étages binaires (non représentés) et une matrice de diodes de décodage (non représentée) se présentant sous la forme d'un arbre ou faisceau logique connecté aux huit étages binaires de manière à compter continuellement de O à (28 + 27 + ... + 2 ) sous la commande de l'horloge, de sorte que registre peut compter (28 + 7 + 27 + 20) intervalles de temps et exciter un nombre correspondant de lignes dans la matrice du dispositif à mémoire 6o Le registre 7 est essentiellement un compteur d'instructions se présentant sous la forme d'un dispositif de mise à l'échelle binaire monté en série et dont le signal de sortie est déeodé par le dispositif à mémoire 6 et utilisé pour sélectionner l'adresse de l'instruction appropriée dans la matrice du dispositif à mémoire 6.
Le calculateur est actionné à une vitesse de 10 microsecondes par instruction Cette période de temps est divisée en deux par des tensions de rythme ou de porte obtenues à la sortie d'un étage de mise à l'échelle binaire.
FIGURE 5 - Le premier étage, de bornes J, K, comprend un amplificateur A1, deux boucles de contre-réaction [R13, diode d11 ; R14, diode 12 une résistance de retour masse R16, une résistance de sortie R15, parcourue par un courant Iîs une résistance d'injection du courant d'entrée à la sortie R12, parcourue par un courant 112 La somme des courants I1 = I + I12 reçoit une addition de courant I17 par une résistance R17 connectée à une borne d'alimentation +U.
Le premier étage contient encore un détecteur du signe de V1 sortie de l'amplificateur), qui fournit une information S sur le signe d'une tension E appliquée entre la borne J et la nasse.
FIGURE 6 - La figure 6 donne le schéma des étages 2 et 4. Les notations des résistances et diodes sont évidentes.
Ce schéma diffère de la figure 5 par la suppression de résistances équiva- lentes à R11 et R12. Il se rapproche du schéma de base de la figure 3a, avec cette différence que les sources +U, -U, sont inversées, et que la polarité des diodes d'aiguillage, d23 t433 et d24 (443 est également inversée.
Dans l'amplificateur 4, il n'y a pas à la sortie N d'injection de courant en provenance de la source -U. C'est pourquoi l'indice 28 n'a pas-eté marqué à fauté de la résistance R27.
FIGURE 7 - La figure 7 donne le schéma de l'étage 3. Il est identique au schéma de base de la figure 3a.
FIGURE 8 - La figure 8 donne le schéma des trois étages 5, 7, 9. C'est un simple amplificateur inverseur à contre-réaction de gain -2, avec résistance de sortie R 75 95 et injection d'un courant à la sortie à partir de la source +U à travers une résistance R57 77. 97.
Un autre courant est injecté à la sortie en provenance de la source -U à travers une résistance R58, 78 98 sous la commande des diodes d'aiguillage d53, 73, 93 et d54 74, 94' elles-mêmes soumises-au détecteur de signe A 5 7 S 6, FIGURE 9 - La figure 9 donne le schéma des deux étages 6 et 8. Elle est semblable à la figure 8, la seule différence est que la polarité des diodes d'aiguillage td63 83 et d84,84) est inversée.
FONCTIONNEMENT Le fonctionnement du montage qui vient d'être décrit est basé sur les processus suivants a) Du fait de l'existance, dans les étages I à 4, de deux boucles de contre-réaction, dont une seule est en service pour une polarité donnée, et l'autre pour la polarité inverse, on obtient pour les tensions de sortie [Vi) et pour les courants de sortie CI ) des pentes différentes pour les parties positives et pour les parties négatives.
b) Par l'injection d'un courant calibré à la sortie d'un étage, sous la commande du détecteur de signe à. correspondant, on obtient une translation verticale des segments d'une polarité, sur une hauteur bien définie.
Ces deux processus sont utilisés concuremment dans les étages 1 à 4. Dans les étages 5 à 9, seul le deuxième est utilisé. Il en résulte chaque fois un doublement du nombre des segments.
FIGURE 10 - La figure 10 a trait au fonctionnement du premier étage, détecteur de signe du signal échantillonné. Il a un schéma particulier figure 5) comportant, à la sortie de l'étage une injection du courant d'entrée par la résistance R12.
Le courant I15 est nul pour E O. Le courent I12 a uniformément une pente de +1. Il en résulte un courant I1 = I15+I12 qui a une pente de +1 pour E 0 : quel que soit le signe de E, le courant I1 a la même valeur, pour un même module de E. Le signe de E a été exprimé par la valence du signal S de sortie de A1 : à partir de ce point, on ne traitera que la polarité positive; Les valeurs de pente sont portées entre parenthèses.
Pour la suite du traitement, on ajoute le courant I17, ce qui fournit le courant I1 + I17 qui a dans le demi-plan positif une pointe de hauteur 1 et dans le demi-plan négatif va jusqu'aux valeurs de crête 15, en unités arbitraires.
FIGURE 11 - La figure 11 donne la valeur de V2 en fonction de E. Le deuxième étage (figure 6) permet de détecter l'état d'équilibre A [figure 4).
Le rapport des résistances R23 à R24 est de 16 à 1. Il en résulte pour le signal V2 des pentes de la partie positive et négative dans le rapport de 1 à 16, tandis que les hauteurs respectives des segments sont dans le rapport de 15 à 16. Le détecteur A2 traduit un état logique zéro pour un rapport E/E donné par max A = O pour O max 16 A = 1 dans les autres intervalles.
Exemple 25 On place, dans un réacteur muni d'un réfrigérant à reflux, d'un thermomètre et d'un agitateur, 75 g (1,25 mole) d'urée, 77,8 g (0,958 mole) de formol à 37% et 2,31 g (0,042 mole)d'une solution aqueuse d',acétaldéhyde à 80%. On ajoute au mélange 0,2 ml de solution aqueuse de triéthanolamine à 50% afin d'ajuster son pH à 7,65. Au premier stade, on effectue la réaction à 550C. Au bout de 120 minutes, on refroidit le liquide réactionnel à 390C. Puis on effectue la réaction du second stade en utilisant une quantité suffisante de solution aqueuse d'acide sulfurique à 20% pour ajuster le pH du liquide à 4,0, jusqu a ce que l'élévation de température provoquée par la chaleur de la réaction cesse et le liquide se solidifie.La température du système réactionnel s'élève jusqu'à une valeur maximale de 72,5 C sous l'effet de la chaleur de la réaction. On sèche le produit à 700C, obtenant ainsi 89 g de condensat sous forme de petits morceaux. N = 38,14%.
L'indice dlactivité (IA) est de 26,5, sur la base d'une valeur de CWIN de 33,30% et d'une valeur d'HWIN de 24,48%, et l'engrais présente un rapport CWIN/NT de 87,3%.
Exemple 26 On place, dans un réacteur muni d'un réfrigérant à reflux, d'un thermomètre et d'un agitateur, 74 g (1,25 mole)d'urée, 73 g (0,09 mole) de formol à 37% et 5,5 g (0,1 mole) d'une solution aqueuse d' acétaldéhyde à 80%. On ajoute au mélange 0,23 ml d'une solution aqueuse d'éthanolamine à 50% afin ajuster son pH à 7,68. Au premier stade, on effectue la réaction à 550C. Au bout de 120 minutes, on refroidit le liquide réactionnel à 45 C. Puis on effectue la réaction du second stade en utilisant une quantité suffisant. de solution aqueuse d'acide sulfurique à 20% pour ajuster le pH du liquide k 2,3 jusqu'à ce que l'élévation de température provoquée par la chaleur de la réaction cesse et le liquide se solidifie.La température du système réactionnel s'élève jusqu'à une valeur maximale de 95,50C sons l'effet de la chaleur de la réaction. On sèche le produit à 7O0C, obtenant ainsi 90,3 g de condensat sous forme de petits morceaux.
Analyse élémentaire: C = 30,09%; H = 6,24; N = 37,86%.
L'indice d'activité est de 29,5, sur la base d'une valeur de CWIN de 31,68% et d'une valeur d'HWIN dè 22,32%, et l'engrais présente un rapport CWIN/NT de 84,6%.
Exemple 27 On place, dans un réacteur muni d'un réfrigérant à reflux, d'un thermomètre et d'un agitateur, 75,1 g (125 mole) d'urée, 16,2 g (0,2 mole) de formol à 37% et 44,1 g (0,8 mole) d'une solution aqueuse d'acétaldéhyde à 80%. On ajoute au mélange 0,46 ml d'une solution aqueuse de triéthanolamine à 50% pour ajuster son pH à 7,5. Au premier stade, on effectue la réaction à 550C. Au bout de 120 minutes, on refroidit le liquide réactionnel à 410C. On effectue la réaction du second stade en utilisant une quantité suffisante de solution aqueuse d'acide sulfurique à 20% pour ajuster le pH du liquide à 2,3.
On n'observe pas d'élévation de la température et la solidification du liquide demande 24 heures. (Lorsqu'on ajuste le pH du liquide à 2,8 on n'observe pas d'élévation de température sous l'effet de la chaleur de la réaction et le liquide ne se solidifie pas, même au bout de 24 heures, bien que le liquide devienne blanc et trouble).
On sèche le produit à 700C, obtenant ainsi 89,3 g d'un condensat sons forme de petits morceaux.
Analyse élémentaire s N = 36,17%.
L'indice d'activité (IA) est de 90,0, sur la base d'une valeur de CYIN de 7,52% et d'une valeur d'HWIN de 0,75%, et l'engrais présente un rapport CWIN/NT de 20,8.
Exemple 28 On place, dans un réacteur muni d'un réfrigérant à reflux, d'un thermomètre et d'un agitateur, 75,1 g (1,25 mole) d'urée et 30 g (1 mole) de formol à 37%. On ajoute au mélange 0,143 ml d'une solution aqueuse de triéthanolamine à 50* afin d'ajuster son pH à 7,7. Au premier stade, on effectue la réaction à 550C. Au bout de 120 minutes, on refroidit le liquide réactionnel à 390C. Puis on effectue la réaction du second stade en utilisant une solution aqueuse d'acide sulfurique à 20% pour ajuster le pH du liquide à 3,5 jusqu' ce que l'élévation de température provoquée par la chaleur de la réaction cesse et le liquide se solidifie. La température du système réactionnel s'élève jusqula une valeur maximale de 790C sous l'effet de la chaleur de la réaction. On sèche le produit à 700C, obtenant ainsi 91,3 g d'un condensat sous forme de petits morceaux.
Analyse élémentaire N = 36,07%.
L'indice d'activité (IA) est de 15,7, sur la base d'une valeur de CWIN de 32,61% et d'une valeur d'HWIN de 27,50%, et l'engrais présente un rapport CWIN/NT de 90,4%.
Exemple 29 On charge, dans un malaxeur, 1500 g d'urée, 1 ml d'acide sulfurique 6N et 1375 g d'acétaldéhyde (à 100%). On fait réagir le mélange à 400C, en agitant. Après refroidissement, on sèche le produit de la réaction dans un dessiccateur sous vide, obtenant ainsi 2200 g d1 urée-Z.
Analyse élèmentaire: C = 35,39%; H = 7,01%; N = 35,64%.