CA1200692A - Element refractaire permeable pour l'introduction d'un fluide de brassage dans un bain de metal en fusion - Google Patents
Element refractaire permeable pour l'introduction d'un fluide de brassage dans un bain de metal en fusionInfo
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Abstract
ABREGE DESCRIPTIF
Elément réfractaire perméable pour l'introduction d'un fluide de brassage dans un bain de métal en fusion. L'é-lément selon l'invention présente une face libre pour la sortie du fluide de brassage et se caractérise en ce qu'il comporte au moins deux corps électroconducteurs isolés entre deux, disposés selon l'épaisseur de l'élément réfractaire et dont une extrémité affleure ladite surface libre, l'autre extrémité étant reliée à une source électrique de manière à
constituer des bornes sous tension de polarités opposées d'un circuit électrique comprenant des moyens de signalisation de l'état ouvert ou fermé du circuit. L'invention permet de détecter la présence de métal liquide en fusion contre l'é-lément réfractaire perméable, ainsi que de déterminer le degré d'usure de l'élément. L'invention s'applique à tous les récipients métallurgiques, notamment aux convertisseurs d'aciéries à soufflage d'oxygène par le haut.
Elément réfractaire perméable pour l'introduction d'un fluide de brassage dans un bain de métal en fusion. L'é-lément selon l'invention présente une face libre pour la sortie du fluide de brassage et se caractérise en ce qu'il comporte au moins deux corps électroconducteurs isolés entre deux, disposés selon l'épaisseur de l'élément réfractaire et dont une extrémité affleure ladite surface libre, l'autre extrémité étant reliée à une source électrique de manière à
constituer des bornes sous tension de polarités opposées d'un circuit électrique comprenant des moyens de signalisation de l'état ouvert ou fermé du circuit. L'invention permet de détecter la présence de métal liquide en fusion contre l'é-lément réfractaire perméable, ainsi que de déterminer le degré d'usure de l'élément. L'invention s'applique à tous les récipients métallurgiques, notamment aux convertisseurs d'aciéries à soufflage d'oxygène par le haut.
Description
~20069~
La présente invention se rapporte à l'élaboration des métaux, notamment de l'acier. Elle concerne plus précisément des éléments réfractaires perméables qui, implantés en paroi (généralement le fond) d'un récipient métallurgique, servent pour l'introduction d'un fluide de brassage, habituellement un gaz inerte, dans le bain de métal en fusion contenu dans ce récipient.
L'applica-tion de la technique de brassage pneu-matique évoquée ci-dessus à un convertisseur d'aciérie à
l'oxygène sou~flé par le haut, se développe actuellement dans le monde entier sous la dénomination "procédé LsE"
(Lance-Brassage-Equilibre). Cette technique tend à réaliser, comme son nom l'indique, l'équilibre entre métal et laitier et permet ainsi de cumuler dans une large mesure les avan-tages respectifs des procédés classiques d'affinage à souf-flage d'oxygène par le haut et à soufflage d'oxygène par le bas.
En règle générale, les éléments réfractaires per-méables utilisés présentent schématiquement une partie prin-cipale perméable en matériau réfractaire (Magnésie, Dolomie,..)prise dans une enveloppe métallique de faible épaisseur, l'en-semble étant sensiblement de meme forme et de même taille que les briques réfractaires habituelles auxquelles il se substi-tue. L'enveloppe laisse libre la face de soufflage située dans le plan de la surface du revetement réfractaire tapis-sant l'intérieur du récipient d'affinage, alors que la base de l'enveloppe recouvrant la face opposée est pourvue d'une tubulure pour l'arrivée du fluide de brassage.
De nombreuses solutions ont déjà été proposées pour conférer à la partie réfractaire une perméabilité sélec-tive suffisante pour assurer un débit de fluide de brassage --1~
06~2 satisfaisant tout en évitant une pénétration en sens inverse du métal en fusion.
Par ailleurs, ces éléments, comme tout corps réfractaire, s'usent inévitablement au contact du métal en fusion. Mais on réussit aujourd'hui à limiter la vitesse d'usure à celle du rev8tement réfractaire classique environ-nant. Encore est-il utile de connaitre les moments et la durée de la venue du métal liquide au contact du réfractaire.
La présente invention a pour but de pré~enir l'uti-lisateur de la présence de métal en fusion contre la face desoufflage des éléments réfractaires perméables.
Un autre but est de l'informer du degré d'usure de ces éléments, (et par conséquent de l'ensemble du revête-ment réfractaire), pour lui permettre d'intervenir, par exemple par une réfectio~ du fond, lorsque l'épaisseur rési-duelle atteint le m;n;mllm acceptable.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un élément réfractaire perméable pour l'introduction d'un fluide de brassage dans un bain de métal en fusion. L'élément présente une face libre pour la sortie du fluide de brassage ~t se caractérise en ce qu'il est pourvu d'au moins deux corps électroconducteurs, isolés entre eux, dispos~s selon l'épaisseur de l'élément et dont une extrémité est susceptible d'affleurer ladite face libre, l'autre extrémité étant reliée à une sortie d'une alimentation électrique de manière à cons-tituer les bornes sous tension, de polarités opposées, d'un circuit électrique, ledit circuit comprenant des moyens de signalisation de l'état "ouvert ou fermé" du circuit.
Comme on le comprend, l'invention consiste donc à
équipper un élément réfractaire perméable d'un système de ~0~369~
détection de présence du métal en fusion utilisant les pro-priétés électroconductrices de ce dernier.
Lorsque le métal en fusion vient au contact de la face de sou-fflage, il relie deux bornes sous tension affleu-rant cette face, fermant ainsi un circuit électrique dont on détecte le passage du courant.
Dans une forme de réalisation, les bornes sont des tiges métalliques traversant longitudinalement la partie réfractaire de l'élément.
Selon une autre réalisation, l'élément réfractaire est placé dans une enveloppe métallique laissant libre la face de soufflage, ladite enveloppe constituant l'une des bornes électriques.
Conformément à une autre réalisation, une borne électrique au moins est constituée par une pluralité de corps métalliques, tels que des tiges, disposés longitu~-n~lem~nt dans la partie réfractaire de l'élément et dont les extrémités sont situées à des niveaux décalés selon l'épaisseur de l'é-lément à partir de la face de soufflage à l'état neuf. Ainsi, les extrémités des différents corps sont mises à nu successi-vement au fur et à mesure de l'usure du réfractaire et, en détectant le passage du courant dans chaque corps, on suit l'évolution de l'usure.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaitront plus clairement au vu de la des-cription qui suit donnée à titre d'exemple et en référence à
la planche de dessins annexée sur laquelle:
- la figure la est une représentation schématique en section médiane longitudinale d'un élément réfractaire per-méable selon le plan AA de la -figure lb-~2~g~
- la figure lb est une vue en plan de l'élément illustré sur la figure la, - les figures 2a, 3a et 2b, 2c, sont des représen-tations analogues respectivement à celles de la figure la et de la figure lb, relative à deux autres variantes de réalisa-tion.
Les éléments réfractaires perméables 1, décrits ici sont montrés à l'état neuf et présentent une forme générale en tronc de pyramide à base rectangulaire afin de pouvoir se substituer a~x briques habituelles du fond d'un récipient d'affinage. Les figures la, 2a et 3a représentent d'ailleurs un élement implanté dans un tel fond, dont on distingue en 2 la carapace métallique extérieure, en 3 la couche de réfrac-taire dite "de sécurité" et en 4 la couche dite "d'usure"
égalem~nt en matériau réfractaire (briques).
Comme on le voit sur les figures 1, l'élément 1 se compose essentiellement d'une partie principale perméable 5 en matériau réfractaire prise dans une enveloppe métallique 6 ~ l'aide d'un produit de jointoiement 7 formant une couche d'étanchéité latérale.
Cette enveloppe a sa petite base ouverte (extrémi-té supérieure sur les figures) de manière à laisser libre la face de soufflage 8 de la partie réfractaire. De plus, sa grande base 9 est pourvue d'une tubulure 10 raccordée à
une conduite 11 d'amenée d'un fluide de brassage à partir d'une source non représentée.
On considérera par la suite que le fluide de bras-sage est un gaz inerte, par exemple de l'azote ou de llargon.
La grande base 9 de l'enveloppe est placée légère-ment à distance de la partie réfractaire 5 afin de ménager entre elles une chambre de répartition gazeuse 12.
Dans les exemples retenus ici, la perméabilité de lapartie réfractaire 5 est obtenue grace a une réalisation de celle-ci en un assemblage de plaquettes 13 en matériau réfrac taire compact ordinaire, (par exemple en héton magnésien)~
Ces plaquettes sont juxtaposées avec inter-position entre-elles d'entretoises d'é~artement lon~itudinales 14. Celles-ci sont de format très réduit (~ils métalliques) de manière à mé~ager entre les plaques 13 des fentes de soufflage 15 de quelques lOème de mm de largeur seulement. Pour des raisons de clarté, cette largeur a été volont-airement exagérée sur les figures. Les fentes 15 assurent le passage du gaz de brassage en reliant la chambre de répartition 12 à la face de soufflage 8 tout en évitant, grâce à leur étroitesse, des infiltrations intempestives de métal en fusion.
La conception et la structure de la partie réfrac-taire perméable 5 ne faisant pas partie de l'objet meme de l'invention, les indications générales précédentes n'ont été
données qu'à titre purement informatif. Pour une description plus détaillée, on pourra utllement se reporter par exemple, au texte de la demande de brevet français publiée no. 2.475~529.
Confoxmément à l'invention, la partie réfractaire 1 est traversée par une tige métallique 16 dont l'extrémité
haute affleure la face de soufflage 8.
Cette tige et l'enveloppe 6, dont le bord libre vient également dans le plan de la face 8, sont de préférence en acier et constituent les deux bornes terminales, de polarité
opposée, d'un circuit électrique ouvert comprenant, comme on le voit, une alimentation 17 (par exemple un accumulateur), un dispositif de signalisation sonore 18 et deux fils de liai-son souples 19,19' courant dans le conduit 11 et dont les , _ 69~
extrémités sont soudées respectivement à l'extrémité basse de la tige 16 et à la tubulure 10 de l'enveloppe 6.
On comprend que dans ces conditions le métal en fusion, venant au contact de la face ~, met du meme coup en liaison électrique directe la ~ige 16 et l'enveloppe 6. Le courant électrique qui slétablit par la fermeture du circuit déclenche la signalisation 18.
Pour des raisons évidentes, liées aux courants para-sites susceptibles de gêner la détection, on a avantage à ce que l'enveloppe 6 soit bien isolée électriquement de la tige 16 Cette isolation est obtenue naturellement par la partie réfractaire elle-même. On peut toutefois améliorer la situa-tion en optant pour des plaquettes 13 en matériau réfractaire non carboné. De même, le produit de jointoiement 7 utilisé
présente, de préférence, des qualités d'isolant electrique.
Il est également possible, comme le montrent les figures, de placer la tige 16 dans un logement légerement sur-dimensionné par rapport au format de la tige. Ce logement peut aisément être réalisé au moyen d'encoches prévues en regard l'une de l'autre sur deux plaquettes 13 adjacentes. On rem-plit alors l'interstice par un produit de jointoiement non conducteur, ce qui assure ainsi à la fois l'isolation élec-~rique recherchée et la fixation de la tige 16 dans l'élément perméable.
Une autre mesure préven-tive à cet égard consiste prévoir un joint isolant 20 qui prend place entre la base de l'enveloppe 6 et la carapace métallique 2 du convextisseur.
La variante illustrée sur les figures 2 se distingue de celle décrite ci-avant par le fait qu'une seconde tige métallique 21 est prévue dans la partie réfractaire 5 en ~20~692 remplacement de l'enveloppe 6 dans son rôle de borne élec-trique.
Cette variante trouve notamment application dans les cas où l'élément de soufflage 1 est réalisé sans enveloppe métallique.
De même, une telle variante peut 8tre retenue si l'enveloppe 6 ne recouvre la surface latérale de la partie réfractaire 5 que de façon patielle, c'est-à-dire si elle est conçue de fabrication de maniere que son bord supérieur se situe en retrait par rapport au niveau de la face de soufflage 8.
La variante illustrée sur les figures 3 présente un intér8t particulier en ce sens qu'elle assure la detection de présence du métal en fusion contre la face de soufflage 8 tout en permettant de suivre l'évolution de l'usure de l'élé-ment 1 et du réfractaire 4 environnant, due à l'action du métal en fusion.
Cette variante se caractérise, comme on le voit, par le fait que, l'une des-bornes du circuit électrique de detec-tion est constituée par une pluralité de tiges métalliques, 22, 23, 24, 25 placées dans la partie réfractaire 5. L'autre borne électrique est assurée, comme pour la variante de la figure 1, par l'enveloppe métallique 6. Les tiges 22, 23, 24 25, présentent des longueurs différentes afin que leurs extré-mités supérieures s'étagent à des niveaux décalés entre eux selon l'épaisseur de la partie réfractaire 5. L'une d'entre elles,,à savoir la tige 22, affleure de fabrication la face de soufflage 8, et peut donc être placée comme dans les exemples précédents dans une fente de soufflage 15.
Les autres tiges sont enfouies dans des trous borgnes ménagés à cet effet au sein de la masse réfractaire 5 ~C36~:
et leurs parties terminales inférieures dëpassent légèrement pour permettre la liaison électrique avec la source d'alimen-tation 17. Cette liaison slopère selon un montage en paral-lèle des tiges entre-elles, et des indicateurs 26,26', 26",2~"' ~par exemple des témoins lumineux) signalent l'existence d'un courant dans les circuits élémentaires de chacune des tiges.
De la sorte, le dispositif permet de détecter la présence de métal en fusion contre la face de soufflage 8 ainsi que, le degré d'usure de l'élément en cours d'utilisation par mise à nu successive des tiges au fur et à mesure de l'usure.
La précision de la mesure est bien entendu directement liée au décalage de n~veau entre les extrémités des tiges.
La mise en oeuvre de l'invention est for simpler En tout cas, elle ne pose aucun problème non-maitrisé.
La tension nécessaire entre les sorties de la source électrique 17 peut etre faible, de l'ordre de quelques volts seulement. Par ailleurs cette tension peut être continue ou alternative. Les fils souples de connection électrique entre les bornes et la sourcé 17 sont avantageusement placés dans la conduite 11 d'amenée du gaz, ce qui assure leur maintient en température gr~ce au courant gazeux.
Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits, mais s'étend à de multiples variantes aux équivalents dans la mesure où sont respectées les caractéris-tiques énoncées dans les revendications jointes.
Ainsi les tiges métalliques, telles que 16, 21, 22, etc.. peuvent être remplacées par tout autre corps à condi-tion qu'il ait des propriétés électroconductrices. Des élé-ments en graphite peuvent par exemple convenir. De meme la forme de ces corps peut etre quelconque: tiges, fils, plaques, v ~
~az~6~6~
tubes, etc...
Ainsi, pour les éléments de soufflage dont la per-méabilité est assurée, non plus au moyen de plaquettes réfrac-taires étanches ju~taposées, mais par des micro-tuyères incorporées dans une matrice réfractaire, l'invention pourra 8tre mise en oeuvre simplement en élisant une ou deux de ces tuyères comme bornes électriques, selon que l'on aura opté
pour la variante à enveloppe conductrice (figure 1) ou non (figure 2).
De même, la tige métallique, ou plus généralement tout corps électroconducteur selon l'invention, peut ne pas affleurer la surface de l'élément à l'état neuf. Dans ce cas, l'affleurement recherché interviendra ultérieurement au cours de la mise en service de l'élément, après une usure du réfractaire sur une profondeur égale à celle de l'extrémité
du corps conducteur dans la partie réfractaire `a l'état neuf.
De même encore, le suivi de l'usure de l'élément de soufflage peut être réalisé par d'autres moyens que la plu-ralité de tiges à décalage de niveau.
Il est tout à fait possible en effet, de ne mettre en oeuvre qu'une seule tige, telle que 16, mais jouant en plus de son r~le de détection de présence du métal en fusion, une fonction de résistance électrique consornmable. On peut suivre alor5 la réduction progressive de la longueur de la tige en surveillant en continu une caractéristique du circuit électri-que dont les variations sont liées à celles de la longueur de la tige. Une méthode par exemple peut consister à déterminer en continu la résistance de la tige à partir de la mesure du courant électrique dans le circuit de détection.
Une tige de ce type peut fort bien être réalisée à partir d'une tiye formée par un fil métallique calibré, de _g _ 9~
résistivité connue avec précision, de préférence élevée, et de grande longueur développée, que l'on enroule en solénoïde à
spires jointives, autour d'un noyau réfractaire par exemple.
Bien entendu, le fil devra dans ce cas avoir été préalablement revetu d'un vernis isolant.
De meme encore, on peut remplacer les indicateurs individuels 26,2~', 26",26"~, prévus sur les différentes bran-ches du montage en parallèle pour détecter le passage du cou-rant dans chacune des tiges, par un dispositif unique sensible aux variations de l'intensité électrique totale du circuit, par exemple, un dispositif pourvu d'un convertisseur analogique digital et indiquant à partir de l'intensité totale du circuit le nombre de tiges ou le rang de la tige dont 1'extrémité est mise à nu.
On comprend que de multiples possibilités existent quant aux choi~ des mo~ens de signalisation adaptés ~ l'in-vention, choix ~ue l'utilisateur effectuera en fonction de ses nécessités, de ses disponibilités ou simplement en fonc-tion de ses go~ts personnels.
La présente invention se rapporte à l'élaboration des métaux, notamment de l'acier. Elle concerne plus précisément des éléments réfractaires perméables qui, implantés en paroi (généralement le fond) d'un récipient métallurgique, servent pour l'introduction d'un fluide de brassage, habituellement un gaz inerte, dans le bain de métal en fusion contenu dans ce récipient.
L'applica-tion de la technique de brassage pneu-matique évoquée ci-dessus à un convertisseur d'aciérie à
l'oxygène sou~flé par le haut, se développe actuellement dans le monde entier sous la dénomination "procédé LsE"
(Lance-Brassage-Equilibre). Cette technique tend à réaliser, comme son nom l'indique, l'équilibre entre métal et laitier et permet ainsi de cumuler dans une large mesure les avan-tages respectifs des procédés classiques d'affinage à souf-flage d'oxygène par le haut et à soufflage d'oxygène par le bas.
En règle générale, les éléments réfractaires per-méables utilisés présentent schématiquement une partie prin-cipale perméable en matériau réfractaire (Magnésie, Dolomie,..)prise dans une enveloppe métallique de faible épaisseur, l'en-semble étant sensiblement de meme forme et de même taille que les briques réfractaires habituelles auxquelles il se substi-tue. L'enveloppe laisse libre la face de soufflage située dans le plan de la surface du revetement réfractaire tapis-sant l'intérieur du récipient d'affinage, alors que la base de l'enveloppe recouvrant la face opposée est pourvue d'une tubulure pour l'arrivée du fluide de brassage.
De nombreuses solutions ont déjà été proposées pour conférer à la partie réfractaire une perméabilité sélec-tive suffisante pour assurer un débit de fluide de brassage --1~
06~2 satisfaisant tout en évitant une pénétration en sens inverse du métal en fusion.
Par ailleurs, ces éléments, comme tout corps réfractaire, s'usent inévitablement au contact du métal en fusion. Mais on réussit aujourd'hui à limiter la vitesse d'usure à celle du rev8tement réfractaire classique environ-nant. Encore est-il utile de connaitre les moments et la durée de la venue du métal liquide au contact du réfractaire.
La présente invention a pour but de pré~enir l'uti-lisateur de la présence de métal en fusion contre la face desoufflage des éléments réfractaires perméables.
Un autre but est de l'informer du degré d'usure de ces éléments, (et par conséquent de l'ensemble du revête-ment réfractaire), pour lui permettre d'intervenir, par exemple par une réfectio~ du fond, lorsque l'épaisseur rési-duelle atteint le m;n;mllm acceptable.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un élément réfractaire perméable pour l'introduction d'un fluide de brassage dans un bain de métal en fusion. L'élément présente une face libre pour la sortie du fluide de brassage ~t se caractérise en ce qu'il est pourvu d'au moins deux corps électroconducteurs, isolés entre eux, dispos~s selon l'épaisseur de l'élément et dont une extrémité est susceptible d'affleurer ladite face libre, l'autre extrémité étant reliée à une sortie d'une alimentation électrique de manière à cons-tituer les bornes sous tension, de polarités opposées, d'un circuit électrique, ledit circuit comprenant des moyens de signalisation de l'état "ouvert ou fermé" du circuit.
Comme on le comprend, l'invention consiste donc à
équipper un élément réfractaire perméable d'un système de ~0~369~
détection de présence du métal en fusion utilisant les pro-priétés électroconductrices de ce dernier.
Lorsque le métal en fusion vient au contact de la face de sou-fflage, il relie deux bornes sous tension affleu-rant cette face, fermant ainsi un circuit électrique dont on détecte le passage du courant.
Dans une forme de réalisation, les bornes sont des tiges métalliques traversant longitudinalement la partie réfractaire de l'élément.
Selon une autre réalisation, l'élément réfractaire est placé dans une enveloppe métallique laissant libre la face de soufflage, ladite enveloppe constituant l'une des bornes électriques.
Conformément à une autre réalisation, une borne électrique au moins est constituée par une pluralité de corps métalliques, tels que des tiges, disposés longitu~-n~lem~nt dans la partie réfractaire de l'élément et dont les extrémités sont situées à des niveaux décalés selon l'épaisseur de l'é-lément à partir de la face de soufflage à l'état neuf. Ainsi, les extrémités des différents corps sont mises à nu successi-vement au fur et à mesure de l'usure du réfractaire et, en détectant le passage du courant dans chaque corps, on suit l'évolution de l'usure.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaitront plus clairement au vu de la des-cription qui suit donnée à titre d'exemple et en référence à
la planche de dessins annexée sur laquelle:
- la figure la est une représentation schématique en section médiane longitudinale d'un élément réfractaire per-méable selon le plan AA de la -figure lb-~2~g~
- la figure lb est une vue en plan de l'élément illustré sur la figure la, - les figures 2a, 3a et 2b, 2c, sont des représen-tations analogues respectivement à celles de la figure la et de la figure lb, relative à deux autres variantes de réalisa-tion.
Les éléments réfractaires perméables 1, décrits ici sont montrés à l'état neuf et présentent une forme générale en tronc de pyramide à base rectangulaire afin de pouvoir se substituer a~x briques habituelles du fond d'un récipient d'affinage. Les figures la, 2a et 3a représentent d'ailleurs un élement implanté dans un tel fond, dont on distingue en 2 la carapace métallique extérieure, en 3 la couche de réfrac-taire dite "de sécurité" et en 4 la couche dite "d'usure"
égalem~nt en matériau réfractaire (briques).
Comme on le voit sur les figures 1, l'élément 1 se compose essentiellement d'une partie principale perméable 5 en matériau réfractaire prise dans une enveloppe métallique 6 ~ l'aide d'un produit de jointoiement 7 formant une couche d'étanchéité latérale.
Cette enveloppe a sa petite base ouverte (extrémi-té supérieure sur les figures) de manière à laisser libre la face de soufflage 8 de la partie réfractaire. De plus, sa grande base 9 est pourvue d'une tubulure 10 raccordée à
une conduite 11 d'amenée d'un fluide de brassage à partir d'une source non représentée.
On considérera par la suite que le fluide de bras-sage est un gaz inerte, par exemple de l'azote ou de llargon.
La grande base 9 de l'enveloppe est placée légère-ment à distance de la partie réfractaire 5 afin de ménager entre elles une chambre de répartition gazeuse 12.
Dans les exemples retenus ici, la perméabilité de lapartie réfractaire 5 est obtenue grace a une réalisation de celle-ci en un assemblage de plaquettes 13 en matériau réfrac taire compact ordinaire, (par exemple en héton magnésien)~
Ces plaquettes sont juxtaposées avec inter-position entre-elles d'entretoises d'é~artement lon~itudinales 14. Celles-ci sont de format très réduit (~ils métalliques) de manière à mé~ager entre les plaques 13 des fentes de soufflage 15 de quelques lOème de mm de largeur seulement. Pour des raisons de clarté, cette largeur a été volont-airement exagérée sur les figures. Les fentes 15 assurent le passage du gaz de brassage en reliant la chambre de répartition 12 à la face de soufflage 8 tout en évitant, grâce à leur étroitesse, des infiltrations intempestives de métal en fusion.
La conception et la structure de la partie réfrac-taire perméable 5 ne faisant pas partie de l'objet meme de l'invention, les indications générales précédentes n'ont été
données qu'à titre purement informatif. Pour une description plus détaillée, on pourra utllement se reporter par exemple, au texte de la demande de brevet français publiée no. 2.475~529.
Confoxmément à l'invention, la partie réfractaire 1 est traversée par une tige métallique 16 dont l'extrémité
haute affleure la face de soufflage 8.
Cette tige et l'enveloppe 6, dont le bord libre vient également dans le plan de la face 8, sont de préférence en acier et constituent les deux bornes terminales, de polarité
opposée, d'un circuit électrique ouvert comprenant, comme on le voit, une alimentation 17 (par exemple un accumulateur), un dispositif de signalisation sonore 18 et deux fils de liai-son souples 19,19' courant dans le conduit 11 et dont les , _ 69~
extrémités sont soudées respectivement à l'extrémité basse de la tige 16 et à la tubulure 10 de l'enveloppe 6.
On comprend que dans ces conditions le métal en fusion, venant au contact de la face ~, met du meme coup en liaison électrique directe la ~ige 16 et l'enveloppe 6. Le courant électrique qui slétablit par la fermeture du circuit déclenche la signalisation 18.
Pour des raisons évidentes, liées aux courants para-sites susceptibles de gêner la détection, on a avantage à ce que l'enveloppe 6 soit bien isolée électriquement de la tige 16 Cette isolation est obtenue naturellement par la partie réfractaire elle-même. On peut toutefois améliorer la situa-tion en optant pour des plaquettes 13 en matériau réfractaire non carboné. De même, le produit de jointoiement 7 utilisé
présente, de préférence, des qualités d'isolant electrique.
Il est également possible, comme le montrent les figures, de placer la tige 16 dans un logement légerement sur-dimensionné par rapport au format de la tige. Ce logement peut aisément être réalisé au moyen d'encoches prévues en regard l'une de l'autre sur deux plaquettes 13 adjacentes. On rem-plit alors l'interstice par un produit de jointoiement non conducteur, ce qui assure ainsi à la fois l'isolation élec-~rique recherchée et la fixation de la tige 16 dans l'élément perméable.
Une autre mesure préven-tive à cet égard consiste prévoir un joint isolant 20 qui prend place entre la base de l'enveloppe 6 et la carapace métallique 2 du convextisseur.
La variante illustrée sur les figures 2 se distingue de celle décrite ci-avant par le fait qu'une seconde tige métallique 21 est prévue dans la partie réfractaire 5 en ~20~692 remplacement de l'enveloppe 6 dans son rôle de borne élec-trique.
Cette variante trouve notamment application dans les cas où l'élément de soufflage 1 est réalisé sans enveloppe métallique.
De même, une telle variante peut 8tre retenue si l'enveloppe 6 ne recouvre la surface latérale de la partie réfractaire 5 que de façon patielle, c'est-à-dire si elle est conçue de fabrication de maniere que son bord supérieur se situe en retrait par rapport au niveau de la face de soufflage 8.
La variante illustrée sur les figures 3 présente un intér8t particulier en ce sens qu'elle assure la detection de présence du métal en fusion contre la face de soufflage 8 tout en permettant de suivre l'évolution de l'usure de l'élé-ment 1 et du réfractaire 4 environnant, due à l'action du métal en fusion.
Cette variante se caractérise, comme on le voit, par le fait que, l'une des-bornes du circuit électrique de detec-tion est constituée par une pluralité de tiges métalliques, 22, 23, 24, 25 placées dans la partie réfractaire 5. L'autre borne électrique est assurée, comme pour la variante de la figure 1, par l'enveloppe métallique 6. Les tiges 22, 23, 24 25, présentent des longueurs différentes afin que leurs extré-mités supérieures s'étagent à des niveaux décalés entre eux selon l'épaisseur de la partie réfractaire 5. L'une d'entre elles,,à savoir la tige 22, affleure de fabrication la face de soufflage 8, et peut donc être placée comme dans les exemples précédents dans une fente de soufflage 15.
Les autres tiges sont enfouies dans des trous borgnes ménagés à cet effet au sein de la masse réfractaire 5 ~C36~:
et leurs parties terminales inférieures dëpassent légèrement pour permettre la liaison électrique avec la source d'alimen-tation 17. Cette liaison slopère selon un montage en paral-lèle des tiges entre-elles, et des indicateurs 26,26', 26",2~"' ~par exemple des témoins lumineux) signalent l'existence d'un courant dans les circuits élémentaires de chacune des tiges.
De la sorte, le dispositif permet de détecter la présence de métal en fusion contre la face de soufflage 8 ainsi que, le degré d'usure de l'élément en cours d'utilisation par mise à nu successive des tiges au fur et à mesure de l'usure.
La précision de la mesure est bien entendu directement liée au décalage de n~veau entre les extrémités des tiges.
La mise en oeuvre de l'invention est for simpler En tout cas, elle ne pose aucun problème non-maitrisé.
La tension nécessaire entre les sorties de la source électrique 17 peut etre faible, de l'ordre de quelques volts seulement. Par ailleurs cette tension peut être continue ou alternative. Les fils souples de connection électrique entre les bornes et la sourcé 17 sont avantageusement placés dans la conduite 11 d'amenée du gaz, ce qui assure leur maintient en température gr~ce au courant gazeux.
Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits, mais s'étend à de multiples variantes aux équivalents dans la mesure où sont respectées les caractéris-tiques énoncées dans les revendications jointes.
Ainsi les tiges métalliques, telles que 16, 21, 22, etc.. peuvent être remplacées par tout autre corps à condi-tion qu'il ait des propriétés électroconductrices. Des élé-ments en graphite peuvent par exemple convenir. De meme la forme de ces corps peut etre quelconque: tiges, fils, plaques, v ~
~az~6~6~
tubes, etc...
Ainsi, pour les éléments de soufflage dont la per-méabilité est assurée, non plus au moyen de plaquettes réfrac-taires étanches ju~taposées, mais par des micro-tuyères incorporées dans une matrice réfractaire, l'invention pourra 8tre mise en oeuvre simplement en élisant une ou deux de ces tuyères comme bornes électriques, selon que l'on aura opté
pour la variante à enveloppe conductrice (figure 1) ou non (figure 2).
De même, la tige métallique, ou plus généralement tout corps électroconducteur selon l'invention, peut ne pas affleurer la surface de l'élément à l'état neuf. Dans ce cas, l'affleurement recherché interviendra ultérieurement au cours de la mise en service de l'élément, après une usure du réfractaire sur une profondeur égale à celle de l'extrémité
du corps conducteur dans la partie réfractaire `a l'état neuf.
De même encore, le suivi de l'usure de l'élément de soufflage peut être réalisé par d'autres moyens que la plu-ralité de tiges à décalage de niveau.
Il est tout à fait possible en effet, de ne mettre en oeuvre qu'une seule tige, telle que 16, mais jouant en plus de son r~le de détection de présence du métal en fusion, une fonction de résistance électrique consornmable. On peut suivre alor5 la réduction progressive de la longueur de la tige en surveillant en continu une caractéristique du circuit électri-que dont les variations sont liées à celles de la longueur de la tige. Une méthode par exemple peut consister à déterminer en continu la résistance de la tige à partir de la mesure du courant électrique dans le circuit de détection.
Une tige de ce type peut fort bien être réalisée à partir d'une tiye formée par un fil métallique calibré, de _g _ 9~
résistivité connue avec précision, de préférence élevée, et de grande longueur développée, que l'on enroule en solénoïde à
spires jointives, autour d'un noyau réfractaire par exemple.
Bien entendu, le fil devra dans ce cas avoir été préalablement revetu d'un vernis isolant.
De meme encore, on peut remplacer les indicateurs individuels 26,2~', 26",26"~, prévus sur les différentes bran-ches du montage en parallèle pour détecter le passage du cou-rant dans chacune des tiges, par un dispositif unique sensible aux variations de l'intensité électrique totale du circuit, par exemple, un dispositif pourvu d'un convertisseur analogique digital et indiquant à partir de l'intensité totale du circuit le nombre de tiges ou le rang de la tige dont 1'extrémité est mise à nu.
On comprend que de multiples possibilités existent quant aux choi~ des mo~ens de signalisation adaptés ~ l'in-vention, choix ~ue l'utilisateur effectuera en fonction de ses nécessités, de ses disponibilités ou simplement en fonc-tion de ses go~ts personnels.
Claims (7)
1. - Elément réfractaire perméable pour l'introduc-tion d'un fluide de brassage dans un bain de métal en fusion contenu dans un récipient métallurgique, élément destiné à
être implanté en paroi dudit récipient et présentant une face libre de sortie du fluide de brassage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux corps électroconducteurs disposés selon l'épaisseur de l'élément en étant électrique-ment isolés entre-eux et susceptibles d'affleurer par l'une de leurs extrémités la face de sortie du fluide de brassage, l'autre extrémité étant reliée à une source électrique de manière à constituer les deux bornes sous tension de polari-tés opposées d'un circuit électrique ouvert, ledit circuit comprenant au moins un moyen de signalisation de l'état "ouvert ou fermé" du circuit.
être implanté en paroi dudit récipient et présentant une face libre de sortie du fluide de brassage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux corps électroconducteurs disposés selon l'épaisseur de l'élément en étant électrique-ment isolés entre-eux et susceptibles d'affleurer par l'une de leurs extrémités la face de sortie du fluide de brassage, l'autre extrémité étant reliée à une source électrique de manière à constituer les deux bornes sous tension de polari-tés opposées d'un circuit électrique ouvert, ledit circuit comprenant au moins un moyen de signalisation de l'état "ouvert ou fermé" du circuit.
2, - Elément réfractaire perméable selon la reven-dication 1, dans lequel une partie principale perméable en matériau réfractaire est prise dans une enveloppe métallique laissant libre la face de sortie du gaz de brassage, et carac-térisé en ce que l'un des corps électroconducteurs formant une borne du circuit électrique est constitué par ladite enveloppe.
3. - Elément réfractaire perméable selon la reven-dication 1 ou 2, caractérisé en ce que une borne du circuit électrique est constituée par une pluralité de corps électro-conducteurs dont les extrémités tournées vers la face de sor-tie sont situées à des niveaux décalés entre eux selon l'épaisseur de l'élément, en ce que, lorsque l'un des corps électroconducteurs affleure, par son extrémité, la face de sortie, les autres corps sont enfouis dans la matière réfrac-taire, et en ce que des moyens de signalisation de l'état "ouvert ou fermé" du circuit électrique sont également prévus pour détecter le passage du courant électrique dans les différents corps électroconducteurs.
4. - Elément réfractaire perméable selon la reven-dication 1 ou 2, caractérisé en ce que une borne au moins est constituée par une résistance électrique, consommable et en ce que des moyens de signalisation de l'état "ouvert ou fermé" du circuit électrique sont également prévus pour indiquer l'épaisseur résiduelle dudit élément par une déter-mination d'une caractéristique du circuit électrique dont les variations sont liées à celle de la longueur de la borne.
5. - Elément réfractaire perméable selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps électro-conducteurs sont constitués par des tiges métalliques.
6. - Elément réfractaire perméable selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites tiges sont en acier.
7. - Elément réfractaire perméable selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'une au moins desdites tiges est tubulaire et sert pour l'introduction dans le bain du fluide de brassage.
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