[0001] La presente invention concerne les procédés et les installations de contrôle du fonctionnement
des haut-fourneaux.
[0002] On sait qu'il est important de connaitre les conditions de fonctionnement d'un haut-fourneau,
de façon à obtenir un rendement optimal et être en mesure de régler la composition
et la qualité du métal produit, en modulant correctement l'introduction dans le haut-fourneau
des différents éléments, C'est ainsi qu'il est important de connaitre la composition
des gaz dans la cuve pour en déduire l'état d'avancement de la réduction des oxydes
de fer. Il faut également connaître les conditions de pression régnant à l'intérieur
du haut-fourneau et disposer d'informations sur son état thermique, pour régler en
conséquence la quantité de coke introduite par le gueulard.
[0003] Diverses tentatives ont été faites pour améliorer cette connaissance :
- c'est ainsi que l'on a déjà réalisé un sondage vertical au moyen d'un tube qui descend
dans le haut-fourneau en même temps que la charge et à partir duquel on détermine
la pression, la température et l'analyse des gaz. Cependant, un tel sondage ne peut
être effectué que pendant une campagne d'essai et n'est pas praticable en fonctionnement
normal. De plus, il s'agit d'un essai destructif et qui ne fournit d'indications que
sur une période relativement courte de fonctionnement du haut-fourneau correspondant
à une descente complète de la charge, c'est-à-dire pendant une durée de l'ordre de
quelques heures;
- on a effectué des sondages au moyen d'un tube bloqué à un niveau donné du haut-fourneau,
par exemple aux deux tiers supérieurs de la hauteur de la cuve. Un tel tube permet
de réaliser des mesures pendant une durée de quelques semaines et a été utilisé en
particulier pour effectuer des mesures de température;
- on a également effectué des sondages horizontaux pratiqués le long d'un rayon de
la cuve. Il s'agit là de mesures ponctuelles effectuées de façon instantanée dans
la charge et permettant d'obtenir des informations sur la température et la composition
des gaz. Une telle mesure ne permet cependant d'obtenir que des résultats tout à fait
partiels et aléatoires car la fréquence des mesures est faible, par exemple, une fois
toutes les huit heures. De plus, le matériel utilisé pour effectuer ces sondages est
soumis à un environnement extrêmement agressif et doit être remplacé fréquemment;
- on rappelera pour mémoire que l'on a également effectué des mesures en continu,
à un niveau donné, en mettant en place dans le haut-fourneau une poutre de grandes
dimensions, une telle installation étant utilisée principalement pour fournir des
mesures de température;
- enfin, il est également connu d'effectuer des mesures de pression le long d'une
ou plusieurs génératrices de la cuve, ces mesures ne permettent cependant d'obtenir
que des renseignements très partiels sur le fonctionnement du haut-fourneau.
[0004] Le but de l'invention est par conséquent de fournir un procédé et une installation
qui permettent d'obtenir des rensignements aussi complets que possible sur la marche
d'un haut-fourneau, cette installation devant par ailleurs être fiable et d'une utilisation
particulièrement commode.
[0005] A cet effet, elle a pour objet un procédé de contrôle du fonctionnement d'un haut-fourneau,
caractérisé en ce qu'on prélève des gaz successivement à partir de plusieurs orifices
espacés sur la hauteur de la paroi du haut-fourneau; on effectue une analyse pour
déterminer la teneur de ces gaz en au moins certains de leurs constituants; et l'on
mesure la pression de ces gaz; ces opérations étant répétées sur une période significative
de fonctionnement du haut-fourneau.
[0006] Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé :
- préalablement à l'analyse proprement dite, on effectue une préparation de la ligne
correspondant à l'orifice sur lequel va porter l'analyse et ces opérations successives
de préparation et d'analyse sont pioritaires par rapport à la mesure de pression;
- on effectue simultanément une opération d'analyse sur une ligne correspondant à
un orifice de rang D déterminé, et une opération de préparation sur une ligne correspondant à un orifice
de rang n + 1;
- on procède périodiquement à un réétalonnage du dispositif d'analyse.
[0007] Elle a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé,
caractérisée en ce qu'elle comprend une série d'orifices de prélèvement ménagés à
des niveaux différents dans la paroi du haut-fourneau; un circuit d'analyse de gaz
s'étendant à partir de chaque orifice de prélèvement et relié à un dispositif d'analyse
de gaz; un circuit de mesure de pression s'étendant à partir de chaque orifice de
prélèvement et relié à un dispositif de mesure de pression; un dispositif de commande
pour déterminer à chaque instant lequel des orifices de prélèvement doit être relié
au dispositif d'analyse et au dispositif de mesure de pression; et des moyens pour
traiter les informations ainsi recueillies.
[0008] Suivant d'autres caractéristiques de cette installation :
- les orifices de prélèvement sont répartis le long d'au moins une génératrice du
haut-fourneau;
- les circuits de prélèvement sont regroupés en deux sous-ensembles, les conduits
d'un même sous-ensemble étant reliés à une même collecteur et les collecteurs étant
reliés par des conduits respectifs et sous la commande d'une vanne au dispositif d'analyse;
- elle comprend des moyens reliant chaque conduit de prélèvement à un réseau de gaz
neutre sous pression, pour effectuer une purge dans ce conduit avant chaque opération
d'analyse;
- le circuit de mesure de pression comprend un conduit de prélèvement à partir de
chaque orifice de prélèvement, commandé par une vanne, et relié par un conduit principal
au dispositif de mesure de pression.
[0009] L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins
annexés donnés uniquement titre d'exemples et sur lesquels :
- la Figure 1 est un schéma d'ensemble de l'installation suivant l'invention;
- les Figures 2 et 3 sont également des vues schématiques mais un peu plus détaillées
de cette installation;
- la Figure 4 illustre schématiquement une séquence d'opérations pour les divers orifices
de prélèvement;
- la Figure 5 est un organigramme illustrant une séquence de prélèvement et d'analyse
de gaz; et
- la Figure 6 est un organigramme illustrant une séquence de prélèvement et de mesure
de pression.
[0010] L'installation représentée schématiquement à la Figure 1 comprend : un haut-fourneau
F dans la paroi duquel est ménagée une série d'orifices de prélèvement (T1, T2,...)
disposées de préférence le long d'une génératrice et à des niveaux différents. De
préférence, il est prévu entre 6 et 10 orifices de prélèvement répartis sur la hauteur
du haut-fourneau. Dans le mode de réalisation décrit et représenté au dessin, ces
orifices sont répartis en deux catégories. les orifices de rang pair (T2, T4...) et
les orifices de rang impair (T1, T3...). Le schéma de la Figure 1 ne représente que
les circuits associés à un orifice pair T2 et un orifice impair T5.
[0011] A chaque orifice est associé un circuit de prélèvement et d'analyse de gaz et un
circuit de prélèvement et de mesure de pression. Les circuits de prélèvement et d'analyse
de gaz de tous les orifices impairs sont reliés à un même collecteur, tandis que les
circuits de prélèvement et d'analyse de gaz associés aux orifices impairs sont reliés
à un second collecteur. Ces deux collecteurs sont eux-mêmes reliés à un dispositif
commun d'analyse de gaz G.
[0012] Les dispositifs de prélèvement et de mesure de pression associés aux divers orifices
sont reliés à un même dispositif P de mesure de la pression.
[0013] L'installation est complétée par un réseau 2 de gaz sous pression, en l'occurence
un réseau d'azote, dont le rôle sera précisé ci-dessous, ainsi que par un dispositif
de commande comprenant dans l'exemple choisi un automate programable A qui peut par
exemple être un automate de type PB6, de la Société MERLIN-GERIN, et un calculateur
C, par exemple, un calculateur dans une configuration où il comporte une mémoire centrale
de 64 K.octets, une mémoire vive constituée par deux disques de 10 millions d'octets
chacun, ce calculateur étant muni d'entrées analogiques (par exemple 96) et d'entrées
numériques (par exemple 32) et des périphériques habituels tels que claviers-écrans
et imprimantes.
[0014] L'installation va être décrite de façon plus précise en se référant aux Figures 2
et 3 qui représentent les circuits associés à l'orifice de prélèvement T2, étant bien
entendu que les circuits correspondant aux différents orifices sont identiques.
[0015] A partir de l'orifice T2 ménagé dans la paroi ou blindage du haut-fourneau F, s'étend
un conduit 1 sur lequel sont piqués des conduits 10 et 110, respectivement de prélèvement
pour analyse et pour mesure de pression.
[0016] Sur le conduit 10 de prélèvement pour analyse est située une vanne 11 à commande
pneumatique pilotée par une électro-vanne 12 elle-même commandée à partir de l'automate
programmable A et placée sur une conduite 13 d'alimentation en gaz sous pression.
Le conduit 10 est relié à un collecteur 14 dans lequel débouchent tous les conduits
tels que 10 s'étendant à partir d'orifices de prélèvement pairs. Le collecteur 14
est relié par un conduit 15 et sous la commande d'une électro-vanne 16, à un filtre
17 muni de préférence de moyens de chauffage. En aval du filtre 17 se trouvent une
électro-vanne 18 ainsi qu'une vanne 20 à trois voies commandée comme la vanne 16 et
la vanne 18 à partir de l'automate A. Une autre voie de cette vanne 20 est reliée
par un conduit 15a à un collecteur 14a associé aux orifices de rang impair, par des
moyens identiques à ceux décrits pour le collecteur 1
4 et désignés par les mêmes références affectées de l'indice A, tandis que la troisième
voie de cette vanne est reliée par un conduit 21 au dispositif d'analyse de gaz G,
par l'intermédiaire d'un assécheur 22 et d'une pompe 23 (Figure 3). Les conduites
de gaz en amont de l'assécheur sont chauffées pour éviter les condensations par point
froid.
[0017] Le dispositif d'analyse des gaz est commandé par une électro-vanne à trois voies
24 commandée à partir du calculateur C. Les trois voies de cette vanne sont reliées
respectivement l'une au conduite 21, la deuxième à un conduit 25 relié à trois dispositifs
élémentaires 31, 32, 33 de mesure de la teneur en C0, C02 et H2, par l'intermédiaire
d'un flitre 26, d'un régulateur de débit 27, d'un capteur de pression 28 et d'un débit-mètre
29. Les trois dispositifs d'analyse élémentaires sont reliés au calculateur C, tandis
que le capteur de pression 28 et le débit-mètre 29 fournissent leurs informations
à l'automate A.
[0018] La troisième voie de la vanne 24 est reliée par un conduit 40 à trois bouteilles
de gaz étalon 41, 42, 43 contenant respectivement du CO, du C02 et de l'H2, la communication
entre ces trois bouteilles et le conduit 40 étant réalisée sous la commande de trois
élecro-vannes 44, 45, 46 commandées à partir du calculateur C.
[0019] Le circuit de mesure de pression (Figure 2) est très simple et comprend un conduit
110 s'étendant à partir du conduit 1 et relié à un conduit principal 111 lui-même
relié à un capteur de pression P de tout type connu. Le capteur de pression est lui-même
relié au calculateur. Le conduit 110 est commandé par une électro-vanne 112, à partir
de l'automate A.
[0020] L'installation est par ailleurs complétée par des moyens de purge et autres reliés
au réseau 2 d'azote sous pression. C'est ainsi que dans le circuit 1 débouche un conduit
210 sur lequel sont placées une capacité 211 et deux vannes 212 et 213, disposées
de part et d'autre de la capacité 211. Ces deux vannes sont des vannes pneumatiques
pilotées par des électro-vannes 214, 215 à partir de l'automate A.
[0021] Le filtre 17 (de même que le filtre 17a) est muni de moyens de nettoyage, constitués
par un conduit 220, 220a relié au réseau 2, par l'intermédiaire d'une électrovanne
221, 221a, une seconde électrovanne 222, 222a étant disposée sur un deuxième conduit
223, 223a s'étendant à partir du filtre 17 (17a).
[0022] De même, l'assécheur 22 est relié au réseau d'azote par un conduit 230.
[0023] Entre le conduit 1 et la vanne 112, débouche dans le conduit 110 un conduit 240 relié
au réseau d'azote 2, sous la commande d'une électro-vanne 241 commandée à partir de
l'automate A. Sur ce même conduit 240 est disposé un contrôleur de débit 242.
[0024] On va maintenant décrire un cycle complet de fonctionnement de cette installation
en se référant d'une part, aux schémas des Figures 2 et 3, à partir desquels cette
instalation a été décrite et, d'autre part, aux organigrammes des Figures 4 à 6.
[0025] On notera tout d'abord que les opérations d'analyse se subdivisent en fait en deux
séries d'opérations : tout d'abord, une phase de préparation du circuit de prélèvement
et d'analyse correspondant à un orifice de prélèvement déterminé, puis une phase d'analyse
proprement dite. Chacune de ces deux phases a par exemple une durée de l'ordre de
2 à 3 minutes. Etant donné que la durée d'une phase de mesure de pression est sensiblement
inférieure, par exemple de l'ordre de 30 secondes, les opérations de préparation et
d'analyse sont considérées comme prioritaires par rapport aux opérations de mesure
de pression. Ceci est schématisé sur la Figure 4 sur laquelle on a représenté pour
une installation comprenant huit orifices de prélèvement la succession des opérations
de préparation, d'analyse et de mesure de pression. On constate sur ce schéma que
les mesures de pression s'effectuent sur des orifices libres, c'est-à-dire sur lesquels
ne s'effectue pas la préparation ou l'analyse. On constate également que pendant que
l'on effectue une opération d'analyse sur un orifice déterminé, on effectue simultanément
sur l'orifice de rang immédiatement supérieur, les opérations de préparation précédant
l'analyse. Cette gestion des opérations successives est effectuée par l'automate programmable.
[0026] La description du fonctionnement va être poursuivie en étudiant successivement un
cycle complet de préparation et d'analyse, puis un cycle de mesure de pression.
[0027] Cycle de préparation et d'analvse (Figures 2. 3. 4 et 5) -
[0028] On supposera que la situation de départ correspond à celle pour laquelle vient de
se terminer un cycle de préparation pour un orifice de rang n-1, n-1 étant par un
exemple un chiffre impair.
[0029] L'automate effectue une opération d'incré- mentation permettant de passer, pour la
préparation, à l'orifice de rang immédiatement supérieur, en l'occu- rence, l'orifice
de rang n. pendant que va se dérouler l'opération d'analyse sur le trou n-1. Bien
entendu lorsque n atteint la valeur maximale prévue, n max, l'opération d'incrémentation
le ramène à la valeur 1.
[0030] L'automate procède alors à un test visant à déterminer si une opération de mesure
de pression est en cours sur l'orifice de rang n. Si tel est le cas, il effectue une
mise en attente qui peut être égale à la durée de l'opération de mesure de pression,
c'est-à-dire, par exemple 30 secondes. Par contre, si aucune mesure de pression n'est
effectuée sur l'orifice désigné, l'automate déclenche le début de la phase de préparation
de l'orifice n. qui comprend en fait deux opérations essentielles : une opération
de purge des canalisations et une opération de préparation de la ligne.
[0031] L'opération de purge du conduit 1 s'effectue en ouvrant la vanne 212 pilotée par
la vanne 214 de façon à remplir d'azote la capacité 211. On attend une certaine durée,
par exemple 5 secondes pour réaliser le remplissage de cette capacité. Puis on ferme
la vanne 212 et l'on ouvre la vanne 213 pilotée par la vanne 215. La capacité 211
se vide alors dans le tube de prélèvement 1 et l'on attend une certaine durée, par
exemple 5 secondes, pour que la purge soit réalisée. On ferme alors la vanne 212 et
l'on isole ainsi à nouveau la capacité 211.
[0032] Les opérations de préparation de la ligne se poursuivent par la fermeture de la vanne
18 et l'ouverture de la vanne 222, la vanne 221 étant fermée, de façon à établir un
trajet à travers le filtre 17 en direction du conduit de purge 223. Puis on ouvre
la vanne 11 pilotée par la vanne 12 et l'on ouvre la vanne 16 entre le collecteur
14 et le filtre 17. Le trajet final ainsi établi demeure ouvert pendant une certaine
durée, suffisante pour permettre l'instauration d'un régime régulier des gaz provenant
de l'orifice Tn.
[0033] Pendant ces opérations de préparation de la ligne de prélèvement et d'analyse correspondant
à l'orifice de rang n, se poursuivait la phase d'analyse des gaz prélevés à partir
de l'orifice n-1. A la fin de l'opération d'analyse de l'orifice n-1 et de la phase
de préparation de l'orifice n, l'électrovanne 20 est comandée de façon à fermer la
communication entre les conduits 15a et 21 et ouvrir la communication entre les conduits
15 et 21. La vanne 222 est fermée et la vanne 18 ouverte, la vanne 221 demeurant fermée.
[0034] On établit ainsi le trajet des gaz en direction du dispositif d'analyse G et ce trajet
demeure établi pendant toute la durée nécessaire qui peut être par exemple comprise
entre 2 et 3 minutes.
[0035] A la fin d'un cycle d'analyse des gaz, est déclenchée une opération de nettoyage
du filtre 17 qui consiste, après fermeture des vannes 16, 18, à ouvrir les vannes
221 et 222 pour faire passer dans le filtre 17 un courant d'azote. Après une durée
déterminée qui peut être par exemple de l'ordre de 20 secondes, on ferme les vannes
221 et 222.
[0036] Lorsque ces opérations d'analyse sont effectuées, le calculateur C lit sur l'automate
le numéro de l'orifice sur lequel ils viennent d'être effectuées ces mesures, ainsi
que les valeurs fournies par le dispositif d'analyse. Ce calculateur est par exemple
équipé et programmé de façon à conserver en mémoire pour chaque orifice les valeurs
d'analyse effectuées pendant une certaine durée, par exemple quatre heures. Par ailleurs,
toujours pour chaque orifice de prélèvement, le calculateur stocke en mémoire le nombre
d'analyse effectuées, et la somme des valeurs de ces analyses, pour chacun des gaz
analysés, pendant une durée déterminée, par exemple deux heures. A la fin de chaque
période de deux heures, le calculateur effectue un calcul de moyenne en divisant la
somme des valeurs mesurées par le nombre de mesure effectuées. Ces valeurs moyennes
calculées sur des périodes de deux heures sont mises en mémoire dans un fichier. Puis
le calculateur effectue de la même façon un calcul de la moyenne sur une deuxième
période qui peut être par exemple de huit heures, et stocke dans un second fichier
les valeurs des moyennes correspondant aux périodes de huit heures. Et toujours de
la même façon il effectue un calcul des valeurs moyennes sur une période de 24 heures
et stocke dans un troisième fichier ces valeurs moyennes par période de 24 heures.
Ces diverses opérations de calcul de moyennes et de stockage sont faciles à programmer
pour l'homme de l'art, et il n'est donc pas utile de décrire en détail les moyens
informatiques nécessaires pour effectuer ces diverses opérations.
[0037] Le calculateur peut également être programmé pour réaliser l'édition automatique,
par exemple une fois par jour, des moyennes sur deux heures, sur huit heures et sur
vingt quatre heures. Il est également possible à l'utilisateur d'éditer à la demande,
soit les analyses individuelles conservées pendant les quatre dernières heures, soit
des valeurs moyennes par deux heures, huit heures ou vingt quatre heures.
[0038] Enfin, le calculateur peut être programmé pour calculer partir des valeurs d'analyses
mesurées pour CO, C02 et H2 les teneurs en azote qui sont obtenues par différence.
[0039] A propos de cette séquence décrivant les opérations d'analyse de gaz, il convient
d'ajouter que le calculateur C est chargé de commander une opération d'étalonnage
du dispositif d'analyse pendant laquelle l'automate A stoppe les opérations de prélèvement.
Cette opération d'étalonnage est effectuée avec une période déterminée. Pour la réaliser,
le calculateur provoque le basculement de la vanne 24 pour fermer la communication
entre le conduit 21 et le conduit 25 et ouvrir la communication entre le conduit 40
et le conduit 25 et le dispositif d'analyse. Ensuite le calculateur commande successivemet
l'ouverture des vannes 44, 45, 46 associées aux bouteilles de gaz étalon 41, 42, 43,
et lorsque le débit de gaz de chacune de ces bouteilles est stabilisé, on effectue
une mesure, la valeur mesurée fournie par le dispositif d'analyse est comparée avec
une valeur théorique stockée en mémoire dans le calculateur et en fonction du résultat
de cette comparaison, les valeurs de références par rapport auxquelles sont effectuées
les mesures dans le dispositif d'analyse sont conservées ou modifiées. Le processus
de prélèvement et d'analyse reprend ensuite normalement.
Cvcle de mesure de Dression (Figures 2 et 6)
[0040] Comme pour l'essentiel des opérations correspondant à un cycle d'analyse, la plupart
des opérations effectuées au cours d'un cycle de pression sont commandées par l'automate.
On supposera que la situation de départ est la suivante : une analyse est effectuée
sur l'orifice de rang n. Les opérations de préparation s'effectuent simultanément
sur l'orifice de rang n+1. Une mesure de pression venant d'être effectuée sur un orifice
de rang p, l'automate effectue une opération d'incrémentation, p=p+1. Puis il effectue
un test sur la nouvelle valeur de p de façon à vérifier que p est différent de n et
différent de n+1, rang des orifices sur lesquels sont en cours des opérations d'analyse
et de préparation. Si ce test est négatif, on incrémente la valeur de p = p + 1 et
on renouvelle le test d'égalité à n ou n + 1. Si ce test est positif, l'automate provoque
l'ouverture des vannes
112 et 241 correspondant à l'orifice numéro p. Le faible débit d'azote qui est établi
pendant cette phase de mesure de pression est destiné à éviter le bouchage des canalisations.
[0041] Cette ouverture des vannes associée à l'orifice choisi, détermine le début d'une
période de mesure de pression qui peut être par exemple de 30 secondes.
[0042] A la fin de cette période de mesure de pression, l'automate effectue une contrôle
de l'ouverture des vannes 112 et 114, de façon à vérifier que le circuit a bien été
placé dans un état permettant d'effectuer une mesure de pression correcte. Cette vérification
est effectuée au moyen de capteurs de position dont sont équipées les vannes 112 et
114 et qui sont reliés à l'automate. Si cette vérification est négative, l'automate
décide que la mesure n'est pas validée et ne fournit pas au calculateur un signal
l'autorisant à prendre en compte cette mesure. Dans le cas contraire, l'automate fournit
au calculateur un signal de validation et le calculateur lit alors sur l'automate
le numéro de l'orifice sur lequel vient d'être effectuée la mesure de pression et
sur le capteur de pression P la valeur de la mesure effectuée.
[0043] De la même manière que cela a été expliqué à propos des mesures d'analyse, le calculateur
remplit un certain nombre de tâches en ce qui concerne le traitement des informations
relatives aux mesures de pression, à leur stockage et à leur édition. C'est ainsi
que le calculateur conserve en mémoire les valeurs de pression mesurées pour chacun
des orifices pendant une durée qui par exemple peut être de quatre heures. Parallèlement,
il comptabilise pour chaque orifice le nombre de mesures effectuées pendant une durée
déterminée, deux heures par exemple, et additionne, dans une zone mémoire convenable
les valeurs mesurées pendant cette période de deux heures. A la fin de chaque période
de deux heures, il effectue un calcul de moyenne, les valeurs moyennes pour les périodes
successives de deux heures étant stockées dans un premier fichier.
[0044] Le calculateur effectue de la même façon un calcul de moyenne sur une période de
8 heures par exemple puis sur une période de 24 heures et conserve dans un deuxième
et un troisième fichiers, ces valeurs moyennes correspondant à des périodes de 8 heures
et 24 heures.
[0045] Une tâche d'édition automatique des valeurs moyennes sur 2, 8 et 24 heures peut être
prévue. Par ailleurs, l'utilisateur peut éditer à volonté soit les valeurs individuelles
stockées en cours des 4 dernières heures, soit les valeurs moyennes correspondant
aux périodes de 2, 8 et 24 heures.
[0046] Ce mode de stockage et de traitement qui correspond à des opérations simples pour
l'homme de l'art, peut bien entendu être remplacé par toutes autres opérations, à
la volonté de l'utilisateur.
[0047] Le procédé et l'installation qui ont été décrits ci-dessus permettent de contrôler
avec une très grande efficacité le fonctionnement d'un haut-fourneau, et ce de façon
continue et précise. En effet, les informations recueillies concernent des emplacements
échelonnées sur toute la hauteur du haut-fourneau, permettant ainsi de connaitre avec
une très grande précision le déroulement du processus métallurgique à l'intérieur
de ce haut-fourneau et en particulier l'évolution des oxydes de fer, et de pouvoir
modifier en conséquence la conduite de ce haut-fourneau.
[0048] Par ailleurs, les moyens mis en jeu sont extrêmement fiables, compte tenu notamment
de la présence de moyens permettant de réaliser une purge et une préparation des différentes
lignes de prélèvement à partir desquelles sont effectuées les mesures. Participe en
particulier à cette bonne fiabilité la présence des moyens d'insufflation d'azote
sous pression, qui permettent d'éviter les bouchages des canalisations dans la zone
proche de l'orifice de prélèvement.
[0049] Le fait de regrouper les orifices de prélèvement en deux séries, par exemple de rang
pair et impair, permet de ne pas multiplier les dispositifs d'analyse et de réaliser
un gain de temps précieux puisque l'on peut procéder simultanément à la préparation
de la ligne de prélèvement d'un orifice et aux analyses sur la ligne de prélèvement
d'un autre orifice. De même, la séquence de mesure de pression telle qu'elle a été
décrite permet d'obtenir par des moyens relativement simples et fiables des mesures
de pression sur l'ensemble de la hauteur du haut-fourneau.
[0050] La présence de moyens d'étalonnage commandés par le calculateur garantit la fiabilité
et la précision des analyses effectuées.
[0051] Par ailleurs, l'automate outre son rôle de commande de l'essentiel de l'installation,
procède également à la surveillance du bon fonctionnement de cette installation en
étant relié à des capteurs de température, de pression, de débit etc, qui en cas de
dépassement de certains seuils provoquent l'apparition d'un signal d'alarme ou bien
l'arrêt de certaines parties de l'installation.
[0052] Bien entendu, les moyens qui ont été décrits peuvent faire l'objet de nombreuses
variantes : c'est ainsi que les fonctions remplies par l'automate pourraient également
être confiées à un calculateur spécialisé, l'essentiel se situant au niveau des fonctions
remplies et des phases successives du procédé.
[0053] Par ailleurs, tous les types convenables d'assscheurs, de filtres, de pompes, de
dispositifs d'analyse etc, peuvent bien entendu être utilisés.
[0054] De même, des moyens peuvent être prévus pour effectuer des mesures de température
en des emplacements déterminés du haut-fourneau et traiter le résultat de ces mesures.
1 - Procédé de contrôle du fonctionnement d'un haut-fourneau, caractérisé en ce qu'on
prélève des gaz successivement à partir de plusieurs orifices (T1, T2,...) espacés
sur la hauteur de la paroi du haut-fourneau; on effectue une analyse pour déterminer
la teneur de ces gaz en au moins certains de leurs constituants; et l'on mesure la
pression de ces gaz; ces opérations étant répétées sur une période significative de
fonctionnement du haut-fourneau.
2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que préalablement à l'analyse
proprement dite, on effectue une préparation de la ligne correspondant à l'orifice
sur lequel va porter l'analyse et ces opérations successives de préparation et d'analyse
sont prioritaires par rapport à la mesure de pression.
3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que pour effectuer la préparation
de la ligne, on effectue une purge au moyen d'un gaz neutre sous pression, au moins
dans la zone voisine du point de prélèvement sur le haut-fourneau, puis on établit
dans la ligne de prélèvement un débit régulier de gaz en provenance du haut-fourneau.
4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce qu'on
effectue simultanément une opération d'analyse sur une ligne correspondant à un orifice
de rang n déterminé, et une opération d'e préparation sur une ligne correspondant
à un orifice de rang n + 1.
5 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en
ce qu'on procède périodiquement à un réétalonnage du dispositif d'analyse (G).
6 - Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend une série d'orifices de
prélèvement (T1, T2,...) ménagés à des niveaux différents dans la paroi du haut-fourneau;
un circuit (10, 15, 20, 21, 24, 25) d'analyse de gaz s'étendant à partir de chaque
orifice de prélèvement et relié à un dispositif (G) d'analyse de gaz; un circuit (110,
111) de mesure de pression s'étendant à partir de chaque orifice de prélèvement et
relié à un dispositif (P) de mesure de pression; un dispositif de commande (A) pour
déterminer à chaque instant lequel des orifices de prélèvement doit être relié au
dispositif d'analyse (G) et au dispositif de mesure de pression (P); et des moyens
(C) pour traiter les informations ainsi recueillies.
7 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les orifices de
prélèvement (T1, T2,...) sont répartis le long d'au moins une génératrice du haut-fourneau.
8 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des
moyens (210, 211, 212, 213) reliant chaque conduit de prélèvement (1, 10) à un réseau
(2) de gaz neutre sous pression, pour effectuer une purge dans ce conduit avant chaque
opération d'analyse.
9 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit d'analyse
de gaz comprend, pour chaque orifice, un conduit de prélèvement (1, 10) sur lequel
est placée une vanne (11), les conduits de prélèvement (10) de plusieurs orifices
étant reliés à un collecteur (14; 14a), lui-même relié par un conduit (15; 15a) au
dispositif d'analyse (G).
10 - Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les circuits de
prélèvement sont regroupés en deux sous-ensembles, les conduits (10; 10a) d'un même
sous-ensemble étant reliés à une même collecteur (14; 14a) et les collecteurs étant
reliés par des conduits respectifs (15; 15a) et sous la commande d'une vanne (20)
au dispositif d'analyse (G).
11 - Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'il est prévu en
aval du ou de chaque collecteur (14; 14a) au moins un filtre (17). de part et d'autre
duquel sont disposées deux vannes (16, 18) et auquel sont associés des moyens de nettoyage
tels qu'un circuit d'alimentation (220, 221, 222. 223) en gaz neutre sous pression.
12 - Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'il est prévu entre
le ou chaque collecteur (14; 14a) et le dispositif (G) d'analyse des gaz, une vanne
à trois voies (24). reliée par ailleurs à un circuit de gaz étalon (40-46).
13 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit de
mesure de pression comprend un conduit de prélèvement (1) à partir de chaque orifice
de prélèvement, commandé par une vanne (112), et relié par un conduit principal (111)
au dispositif de mesure de pression.
14 - Installation suivant la revendication 13, caractérisée en ce qu'en amont de ladite
vanne (112), débouche dans le conduit de prélèvement (110), un conduit (240) relié
au réseau (2) de gaz neutre sous pression et sur lequel sont placés une vanne (241) et un contrôleur de débit (242), de façon à établir un débit de gaz neutre pendant
les mesures de pression et éviter le bouchage des conduits.
15 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisée en
ce que le dispositif de commande comprend un automate programmable (A) et/ou un calculateur.
programmé de façon à effectuer en séquence les opérations de préparation des circuits
de prélèvement et d'analyse, les opérations de prélèvement et d'analyse de gaz, les
opérations de mesure de pression, ces dernières étant considérées comme non prioritaires
par rapport aux précédentes.
16 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 15, caractérisée
en ce qu'elle comprend un calculateur (C) qui recueille les mesures effectuées et
les traite suivant un programme déterminé, ce calculateur gérant également les opérations
de réétalonnage du dispositif (G) d'analyse de gaz.