BE1009743A3 - Tuyere de soufflage a oxygene siderurgique. - Google Patents

Abstract

Tuyère de soufflage à oxygène sidérurgique comprenant un nez de lance à oxygène (1) destiné à être tourné vers un bain de fusion sidérurgique comportant une face frontale (40) et un ensemble d'au moins deux tubes (20,30) sensiblement concentriques, ladite face frontale (40) étant constituée en cuivre électrolytique, remarquable en ce que le rattachement (52) de la face frontale (40) auxdits tubes (20,30) est réalisé par un sondage à haute énergie, en ce que le nez précité est réalisé en plusieurs éléments nez, chaque élément de nez étant constitué d'un matériau choisi sélectivement selon l'élément de nez respectif et en ce que lesdits éléments de nez sont tous fixés par soudage à haute énergie.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Tuyère de soufflage à oxygène sidérurgique La présente invention se rapporte à une tuyère de soufflage à oxygène sidérurgique comprenant un nez de lance à oxygène destiné à être tourné vers un bain de fusion sidérurgique comportant une face frontale et un ensemble d'au moins deux tubes sensiblement concentriques, ladite face frontale étant constituée en cuivre électrolytique. 



  Dans les nez connus formant la face frontale de la tuyère, celle-ci est réalisée en cuivre électrolytique permettant une bonne évacuation de la chaleur par sa propriété connue de bonne conductibilité thermique. Il est connu de réaliser le rattachement de ladite face frontale auxdits tubes par soudure ou brasure. Cependant les soudures traditionnellement utilisées dans le domaine sidérurgique, et même métallurgique, présentent l'inconvénient de n'être réalisées que difficilement pour des raisons précisément métallurgiques, tout en laissant apparaître des défauts d'étanchéité. Ainsi, des fuites sont engendrées à hauteur des zones de jonction de soudure cuivre-acier. 



  L'invention a pour but de remédier à ce problème. A cette fin, le rattachement de la face frontale auxdits tubes est réalisé par un soudage à haute énergie. Le nez précité est réalisé en plusieurs éléments de nez, chaque élément de nez étant constitué d'un matériau choisi sélectivement selon l'élément de nez respectif et lesdits éléments de nez sont tous fixés par soudage à haute énergie et notamment par soudage laser. Dans un mode de 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le soudage précité est réalisé par faisceau d'électrons. 



  Grâce à ce type de soudage particulier on obtient des jonctions cuivre-acier dont le soudage est réalisable facilement. 



  A la commodité de réalisation du soudage s'ajoute en outre le fait que la jonction cuivre-acier présente une bonne étanchéité tant sur le plan des fluides passants que de la température. La durée de vie de la tuyère selon l'invention s'en trouve considérablement augmentée. Par ailleurs, la zone soudée résiste très bien aux contraintes de fatigue dues aux cycles thermiques successifs. 



  Un problème qui vient encore se greffer ici réside dans le fait que le nez qui présente des orifices de. sortie également réalisé en cuivre électrolytique pour les mêmes raisons de bonne conductibilité thermique, s'érode assez rapidement à hauteur desdits orifices de sortie. Ceci finit par conduire à une perte d'efficacité de la lance à oxygène et même à un mauvais fonctionnement de celleci. Afin de résoudre ce problème supplémentaire, la tuyère est réalisée en un matériau spécialement destiné à cet effet, notamment un bronze anti-usure. 



  Ainsi, pour la face frontale qui est initialement monobloc, la tuyère est réalisée elle-même en un matériau résistant à l'érosion. Cela est précisément rendu possible grâce à un autre avantage encore de la réalisation du rattachement de la face frontale aux tubes par soudage par faisceau d'électrons, résidant dans le fait que celui-ci permet de souder sans contrainte même faible et sans déformation de la zone de soudure. Cela a 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 pour effet que la tuyère exposée au phénomène d'érosion peut ainsi être réalisée de façon à combattre celui-ci. 



  De plus, selon un mode de réalisation supplémentaire de la tuyère suivant l'invention, la tuyère est pourvue d'au moins un certain nombre d'orifices de sortie, avantageusement au moins trois, permettant d'assurer, en combinaison avec leur résistance considérablement accrue, un bain de fusion plus régulier. Cette mesure contribue ainsi à améliorer le brassage du bain de fusion. 



  D'autres avantages et particularités de la tuyère selon la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un mode de réalisation exemplaire de celle-ci illustrée à l'aide des dessins annexés. 



  La figure unique représente une vue en. coupe longitudinale du nez de lance à oxygène de la tuyère selon l'invention. 



  Le nez de lance à oxygène 1 illustré en coupe longitudinale sur la figure unique comprend un conduit central 10, pratiquement cylindrique s'étendant autour d'un axe longitudinal   f   destiné au passage de l'oxygène. 



  En amont, ledit conduit central présente une ouverture d'admission 11 et en aval, la sortie 12 est subdivisée en un certain nombre de sections de sortie formant l'entrée de conduits de sortie 14, qui aboutissent chacun à des orifices de sortie 16. La section intérieure du conduit central 10 présente au moins une zone 13 dans laquelle elle se rétrécit de façon à provoquer une accélération de l'oxygène passant suivant les directions des flèches indiquées respectivement par F1 et F2. Ce phénomène   d'accélération   est encore augmenté à partir de l'entrée des conduits de sortie 14, la section utile de passage de 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 l'oxygène se trouvant chaque fois fortement réduite par l'agencement de plusieurs orifices de sortie à section fortement réduite par rapport au conduit central 10. 



  Les orifices de sortie 16, par exemple au nombre de trois, sont avantageusement agencés en couronne autour de l'axe longitudinal   dz   De préférence, les axes longitudinaux respectifs m des conduits de sortie 14 sont légèrement inclinés sur un angle a par rapport à l'axe longitudinal R du conduit central 10 de façon à obtenir une tuyère divergente, le problème d'usure prématurée se posant ici avec plus d'acuité encore. L'érosion précipitée de la tuyère pouvant ainsi être provoquée amène alors une perte d'efficacité considérable de la tuyère de soufflage pouvant conduire alors au déclassement de celle-ci, dans les cas connus. 



  Ainsi, dans les tuyères selon l'invention, les conduits de sortie 14, en particulier les zones terminales d'aval 15 de ceux-ci situés à hauteur des orifices de sortie respectifs, sont constitués en un matériau très résistant de façon à combattre efficacement le phénomène d'érosion et ce malgré une vitesse fortement accrue de l'oxygène passant selon la direction indiquée par la flèche F3, lequel de surcroît est généralement chargé de poussières très abrasives. En outre, une érosion rapide des conduits de sortie 14 aurait également pour conséquence d'augmenter de façon excessive l'ouverture d'angle du divergent a, ce qui conduirait inévitablement à un mauvais fonctionnement de la lance. 



  Autour du conduit central d'amenée de l'oxygène 10, la tuyère possède en outre au moins un, de préférence un ensemble d'au moins deux conduits 20,30 de même allure sensiblement cylindrique que le conduit central 10 et 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 concentriques avec celui-ci. Entre lesdits conduits ou tubes 10,20, 30 sont formés des espaces sensiblement annulaires 21,23 servant de circuit d'alimentation en fluide de refroidissement. 



  En outre, les conduits 20,30 précités servent également de support mécanique à une partie frontale 40 constituant le nez proprement dit et lequel est destiné à être tourné en direction du bain de fusion. Cette partie 40 est réalisée en un matériau permettant une excellente évacuation de la chaleur, tel le cuivre, grâce à sa bonne conductibilité thermique. Ladite partie frontale 40 est rattachée au conduit ou tube extérieur 30 en une zone de jonction 51,52, la fixation étant réalisée par soudage. 



  Or les soudures cuivre-acier classiques ne sont réalisées que difficilement pour des raisons métallurgiques. De plus, elles laissent apparaître des défauts d'étanchéité, des fuites étant ainsi engendrées à hauteur desdites zones de jonction 52. 



  Pour remédier à ce problème, un soudage particulier est utilisé selon l'invention, notamment le soudage par faisceau d'électrons. Ainsi, grâce à l'invention, le soudage desdites zones de jonction cuivre-acier est non seulement facilement réalisable puisqu'il permet d'opérer par soudage direct, sans addition de matière de soudage, mais en outre, la soudure obtenue présente une étanchéité optimale, y compris concernant la température. Ainsi, le circuit de refroidissement est parfaitement étanche. 



  Un avantage supplémentaire du soudage par faisceau d'électrons est lié au fait qu'il permet de souder sans contrainte même faible et déformation, ce qui rend possible la réalisation de la tuyère, normalement soumise à une forte érosion, dans un matériau hyperrésistant 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 spécialement destiné à cet effet. Ainsi, la tuyère ellemême est construite en un matériau résistant à l'érosion, la pièce frontale 40 étant initialement monobloc. 



  Il en résulte que la tuyère selon l'invention a une durée de vie considérablement prolongée, la tuyère de base permettant l'écoulement de l'oxygène à grande vitesse, permettant en outre de transférer les calories absorbées en raison de la proximité du bain de fusion par le fluide de refroidissement, d'assurer l'étanchéité du circuit de refroidissement et de résister à l'abrasion et à l'usure des conduits de sortie divergents, causées par le passage à grande vitesse de l'oxygène souvent chargé de particules abrasives. 



  L'ensemble des rôles fonctionnels précités est mal assuré par un seul matériau tel que dans la configuration connue, notamment du type nez monobloc, et par la simple fixation par brasage. Ainsi dans la tuyère selon l'invention, le nez est réalisé en plusieurs éléments, notamment 30,31, 32,33, qui sont constitués d'un matériau judicieusement choisi selon le rôle fonctionnel que chacun d'entre eux doit jouer. 



  Ces éléments sont ensuite fixés en 51,52, 53,54 respectivement de manière homogène par soudage à haute énergie, de préférence par soudage à faisceau d'électrons.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS 1. Tuyère de soufflage à oxygène sidérurgique comprenant un nez de lance à oxygène (1) destiné à être tourné vers un bain de fusion sidérurgique comportant une face frontale (40) et un ensemble d'au moins deux tubes (20, 30) sensiblement concentriques, ladite face frontale (40) étant constituée en cuivre électrolytique, caractérisé en ce que le rattachement (52) de la face frontale (40) auxdits tubes (20,30) est réalisé par un soudage à haute énergie et en ce que le nez précité est réalisé en plusieurs éléments de nez, chaque élément de nez étant constitué d'un matériau choisi sélectivement selon l'élément de nez respectif et en ce que lesdits éléments de nez sont tous fixés par soudage à haute énergie.
2. 2. Tuyère selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soudage à haute énergie consiste en un soudage laser.
3. 3. Tuyère selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soudage à haute énergie consiste en un soudage à faisceau d'électrons.
4. 4. Tuyère selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le nez de lance (1) conduit de sortie (14) aboutissant à un orifice de sortie respectif (16), caractérisé en ce que le tronçon terminal (15) du conduit de sortie est réalisé en un matériau très résistant à l'usure et l'abrasion.
5. 5. Tuyère selon la revendication précédente, caractérisé en ce que celle-ci est réalisée en ledit matériau. <Desc/Clms Page number 8>
6. 6. Tuyère selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit matériau consiste en un bronze anti-usure.
7. 7. Tuyère selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le nombre d'orifices de sortie (16) s'élève à au moins trois.
8. 8. Tuyère selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits orifices de sortie (16) sont agencés en couronne centrée par rapport à l'axe longitudinal (f) du nez de lance (1).
9. 9. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les conduits de sorties (14) sont chacun orientés en divergence par rapport à l'axe longitudinal (f) de la tuyère.