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procédé et dispositif d'injection ::par le haut dans un bain métallique.
La. présente invention a nomme objet un procédé et un dispositif d'injection par le haut dans un bain métal Joue. de gaz ou de mélange gazeux oxydant tenant ou non en suspension des matières solides en poudre ou en granules.
Dans les procèdes d'affinage par le haut, où l'on injecte par le haut un gaz oxydant, le plus souvert do l'oxygène pur, tenant ou non en suspension des matière@ poudres ou en granules, il est très important de pouvez varier l'étalement du jet suivant les différentes phase
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L'opéra. on. Dans le ':8.0 par ":0I,lp>) "V L .' F f1'.nca ; (1:.;;; fontes phosphoreuses au moyen d'oxygène insuffla par le haut, on a intérêt à souffler avec ur{ jut t,1:j Ótalé au début de l'opération, tandis qu'après aveir obtenu un
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moussage suffisant, il convient de souffler dV0i: uit jet plus concentré et plue pénétrant.
A la fin de l'opération, on vaut être amené à souffler, suivant les co@ditions
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Opél'!J. tlo!1llelles, soit avec un jet fin, soit av4 un jet étalé.
On peu% réaliser oes variations d'étalement du jet
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"1 u:3 .;ant deux ou plusieurs tuyères de caractéristiques . L::a3r ou encore avec une seule tuyère en modifiant "1<. ion du = .z injecte et en ohang08..nt la. diatan-cQ de le tuyère au oain. On peut également combiner plusieurs méth@des au cours de l'opération.. Toutefois, ces différentée Méthodes d'insufflation ne sont pas satisfaisantes et ne permettent pas des variations faciles et rapides de
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l' étÜer.'1ent et de la profondeur du jet.
Le brevet luxembourgeois n 36.993 décrit un procédé utilisant une lance qui permet de réaliser de maniera plus
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Bir:: l.e #!'i, plus efficace les variations d'étalement du jet .=: zss..retx à une bonne conduite de l'opération d'affinage.
7 i;i: de cette lance il est en effet possible de pertur- \;'" rii ..c ''Ml'' 1- 1f . InoiF7 as ù>< Fil' ,:3 3 je'w cl. fa : L t, Ci L? CâC2.i .f.'Ci a La }J1'6HLlltt invention a pour objet uzi procédé et un dispositif d'insufflation permettant de remédier à plusieurs inconvénients rencontrée jusqu'ici et constitue une variation et une amélioration du procède et du dispositif d'insufflation d'après le brevet luxembourgeois 36,993.
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Le dispositif d'insufflation utilisé d'âpres la présente invention est constitue par une lance double refroidie, comportant un conduit central pour l'insufflation des gaz d'affinage contenant en @uspension les particules solides et un conduit extérieur et concentrique au premier pour l'insufflation d'oxygène secondaire. Le conduit central est pourvu d'un convergent-divergent à long col.
Le conduit extérieur et concentrique au conduit central comporte dans sa partie inférieure des canaux à axe semi- héliooldal qui le relient avec le conduit central.
L'allure semi-hélicoïdale de l'axe de ces canaux permet suivant l'invention de oonférer à. ces derniers un parcours suffisamment long pour que les courants d'oxygène secondaire qui les quittent prennent une direction bien déterminée et guidée même après avoir quitté la tuyère, La direction et le guidage des courants d'oxygène secondaire se font dans un sens tel que les courants secondaires n'entrent que tangentiellement en contact avec le courant princiapl tout en prenant autour de oe dernier un mouvement giratoire qui enveloppe complètement le jet principal.
La section droite des canaux d'oxygène secondaire, c'est-à-dire la section perpendiculaire à 1.axe de canaux a approximativement la forme d'un demi'-cercle ouvert vers l'extérieur ou d'une portion de cercle ouverte vers l'extérieur. Les canaux d'oxygène secondaire sont dans fraisés de l'extérieur dans la pièce métallique qui constitue l'extrémité inférieure de la tuyère, et ceci constitue une facilité non négligeable dans la fabrioation de la lance.
En effet, du fait que les canaux d'oxygène secondaire sont fraisés au lieu d'être forés, leur direction, définie par l'angle que les canaux forment avec l'axe longitudinal,. de la lance ou avec un plan parpendiculaire à cet axe, peut,
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selon l'invention. varier le long du parcours des canaux.
En outre, selon l'invention, la section des canaux d'oxygène secondaire peut ou être maintenue constante, ou être rendue variable le long des canaux. Dans le cas d'une section oonstante on aura un oanal cylindrique à axe hélicoï- dal ou semi-hélicoïdal. Dans le cas d'une section variable on a par contre, selon l'invention, l'avantage de canaux en forme de tuyères convergentes-divergentes.
La forme et la section particulière des canaux du conduit secondaire fournissent un grand avantage quant à la possibilité d'extension vers la paroi de la tuyère qu'elles offrent aux jeta secondaires au moment où ceux-ci quittent les canaux. Les jets secondaires peuvent en effet former sur la paroi de la bouche de la tuyère d'une forme étudiée une enveloppe dense et protectrice d'oxygène secondaire.
Ceci est dû en premier lieu au fait qu'on opère selon l'invention une augmentation brusque de la section du oonduit central ou principal, de façon à ménager autour du jet principal un retrait ou espace libre, dans lequel viennent déboucher en haut les oanaux secondaires et qui se prolonge vers le bas en s'amincissant. Osent grâce à oe retrait libre s'effectuant dans un espace pratiquement non occupé par le oourant principal que les jets d'oxygène secondaire sortant des canaux multiples peuvent s'étendre en direction de la paroi de la bouche de lance et former sur celle-ci une enveloppe protectrice d'oxygène exempte de particules solides. Le jet principal qui contient les particules solides n'arrive donc nullement à toucher la paroi de la bouohe de la tuyère, si bien que cette dernière ne subit pas d'usure par de telles particules solides.
La durée de vie de la tête de lance s'en trouve considéra- blement augmentée, tant en ce qui concerne l'usure de la paroi de la bouche que oelle de la paroi entre les différents oanaux,
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La forme et l'allure caractéristique des canaux du oonduit extérieur ont un effet d'une très grande importance sur le courant d'oxygène secondaire quant à son trajet à l'extérieur de la tuyère. Le courant d'oxygène secondaire ayant pris un mouvement de forte rotation, il se superpose sous forme d'enveloppe gazeuse au jet principal et à l'extérieur de oelui-oi, sans qu'une perturbation notable ait lieu entre le jet principal et le jet secondaire.
Cela signifie que les deux jets d'injection gardent chacun sa fonction essentiellement individuelle et que chacun remplit indépendemment de l'autre son propre rôle pendant l'opéra- tion d'affinage. La variation d'un seul jet, en l'occurence celle du jet d'oxygène secondaire, suffit en effet, suivant l'invention, pour régler pendant la presque totalité de ' l'opération l'étalement de la surface du bain touchée par les gaz injeotés.
Ainsi le jet principal servant en premier lieu à la décarburation du bain métallique par le mouvement qu'il lui communique peut agir sur le bain pendant presque toute la durée de l'opération ou jusqu'à ce que la teneur désirée en carbone soit atteinte. parallèlement et indépendamment du jet principale le jet secondaire peut oxyder une grande surface du bain et/ou de la scorie grâce à son grand étalement et hâter ainsi la déphosphoration au moment choisi et pendant le temps choisi. L'action déphosphorante du jet secondaire est fonction de son débit, ce dernier étant réglable à volonté.
Sous ce rapport, la tuyère d'insufflation suivant la présente invention offre donc un grand progrès technique en ce qu'elle permet d'obtenir, à la fin de l'affinage, un bain métallique dont la teneur en phosphore est basse, mais dont la teneur résiduelle en carbone est encore élevée, ce qui est une condition nécessaire, ou au moins un avantage appréciable pour la fabrication des
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acier$ 4 teneur élevée en carbone, surtout dans le cas où. la matière première est une fonte phosphoreuse.
Grâce à la nouvelle géométrie des oanaux secondaires, l'efficacité du jet d'oxygène secondaire est fortement augmentée par rapport à 1'efficacité oonnue auparavant, quoique le débit d'oxygène secondaire puisse être réduit, suivant l'invention, jusqu'à n'être plus qu'une fraction du débit auparavant nécessaire. Cela signifie que les sections du conduit secondaire ainsi que les conduites d'amenée de l'oxygène secondaire et des organes de mesure et de réglage de cet oxygène peuvent être considérablement réduites.
Un'autre avantage suivant l'invention résulte de la possibilité de maintenir la tuyère à une distance pratiquement constante de la surface du bain pendant toute la durée de l'opération métallurgique. Il n'est guère nécessaire de procéder à des montées et descentes fréquentée et multiples de la lance pour pouvoir garantir un bon contrôle de l'opération.
Aussi la tuyère peut-elle être maintenue plus proche de la surface du bain, puisque l'étalement voulu du jet peut être réalisé 4 tout moment par le jet secondaire, sans qu'à cette fin on ait besoin d'éloigner la lance de la surface du bain. Ceci est encore facilité par le fait que l'absence de perturbation manuelle des deux jets insufflés permet au jet secondaire de garder toute son énergie cinétique ainsi que la direction qui lui a été imprimée, de sorte qu'il puisse s'étaler librement et très largement.
L'étalement du jet et la présence d'une enveloppe efficace de gaz secondaire oxydant permettent en outre une augmentation considérable de la proportion de CO brûlé en 002 à l'intérieur du convertisseur et par conséquent la
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fusion d'une plus grande quantité de matières refroidissantes
L'étalement efficace du jet oxydant a encore pour conséquence et avantage remarquable la formation facile, dès le début du soufflage d'une couche de scorie fluide, qui s'oppose à l'éjection de particules métalliques et réduit par conséquent les pertes de métal qui, en l'absence de scorie fluide, sont particulièrement abondantes au début de l'affinage,
Le fait que suivant la présente invention la tuyère peut être descendue plus profondément dans le convertisseur, comporte une diminution notable de l'attaque du revêtement réfractaire et surtout des parties supérieures et du bec du convertisseur.
La construction de la tuyère suivant la présente invention comporte d'autres améliorations techniques importantes. A l'exception du tube extérieur tous les tubes ou conduites concentriques dont la lance est composée se terminent vers le bas par des extrémités coulissantes et guidées de sorte que, suivant l'invention, tous les tubes. sans exception peuvent se dilater longitudinalement les uns par rapport aux autres.
Il en résulte un avantage très important pour la durée de vie de la lance, résidant dans la suppression de toutes les contraintes qui oondui- aaient à la déformation des tubes ou à l'étrangement du passage d'eau situé à l'extrémité des lames et 'par censé. quent à la destruction des lances non conformes k la présente invention,
Suivant l'invention, les interstices entre les tubes et leur extrémité coulissante sont rendus étanches par des anneaux d'étanchéité flexibles, au moins dans les cas où de part et d'autre d'un tube ou de sa terminaison coulissante circulent deux fluides ou mélanges de nature différente.
En outre, le tube extérieur présente un renforcement
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situé près de l'orifice de la lance et capable de diminuer considérablement l'effet nuisible provenant des sollicita- tions mécaniques et thermiques et qui peut résulter avec les lances oonnues en l'obturation du conduit réfrigérant à l'endroit indiqué. Ce renforcement permet à la tuyère de garder sa forme circulaire,
La séparation et l'échange de la tête de tuyère, du convergent-divergent ou de l'extrémité d'un tube se fait par en bas, le corps de lance pouvant rester en sa place normale pendant l'opération d'échange.
Il suffit à cet effet de défaire une seule soudure au tube extérieur et de retirer la pièce à échanger. Ces avantages de construo- tion permettent donc une réparation rapide et plus facile de la tuyère, sans que la lance doive être déconnectée de son support normal.
Apres la description des multiples avantages techni- ques que comporte l'affinage par le haut à l'aide du dispositif d'insufflation d'après la présente invention, ce dispositif est illustré par les figurer 1 et 2 suivant la dernière page de la description et du résumé.
La figure 1 représente une coupe longitudinale de l'extrémité de la lance. Dans cette figure, les différents numéros signifient !
1 oonduit central ou principal
2 conduit extérieur ou seoondaire
3 canaux du conduit secondaire
4 retrait formé en-dessous des canaux
5 paroi de la bouche de la tuyère à forme étudiée
6 renforcement du tube extérieur 7 anneaux d'étanchéité
8 soudures
9 conduit-eau intérieur
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10 conduit--eau extérieur
11 corps échangeable, formant convergent et col long 12 corps échangeable,
formant divergent et canaux du conduit secondaire Ó est l'angle constant ou variable que les oanaux du conduit secondaire forment avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la lance; ss est le demi-angle d'ouverture du divergent par lequel . se termine le conduit central; Y est le demi-angle d'ouverture du cane qui est formé par} la révolution de l'axe des canaux secondaires autour de ' l'axe longitudinal de la lance.
La figure 2 représente une coupe de la tuyère perpen- dioulaire à l'axe longitudinal de la lance après enlèvement de la bouche de la tuyère. Dans cette figure les chiffres correspondant à la première figure ont la même signifioa- ' tion que dans celle-ci. Toutefois dans la figure 2, les canaux secondaires sont dessinés en perspective et sohématiquement.