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PERFECTIONNEMENTS AUX CONVERTISSEURS D'ACIERIES BESSEMER OU THOMAS.
L'invention a pour objet des perfectionnements aux convertisseurs d'aciéries Bessemer ou Thomas, permettant d'améliorer le soufflage.
L'allure du soufflage est limitée par l'apparition du phénomène de projections par le bec du convertisseur.
Ces projections se produisent lorsque le débit d'air dépasse une valeur limite qui varie d'ailleurs pendant l'opération.
Ces projections sont dues, pour une part, à des phénomènes périe- diques d'oscillations en masse du bain.
L'invention permet en particulier de réduire et même de supprimer les oscillations en masse.
Dans les convertisseurs actuels le fond du convertisseur traversé par les tuyères de soufflage d'air est toujours d'un diamètre inférieur au dia- mètre intérieur maximum du convertisseur. On pensait que cette disposition adop- tée à l'origine pour des facilités de construction avait en outre l'avantage d'assurer la circulation du métal en produisant un mouvement d'ensemble vers le haut à la partie centrale et vers le bas à la périphérie.
On croyait trouver une justification de cette théorie dans le fait que lorsque le garnissage d'un convertisseur est usé, le'soufflage se fait en général plus facilement que lorsque le garnissage est à l'état neuf.
On supposait que l'amélioration provenait d'une circulation descendante accrue. du fait que le diamètre intérieur du garnissage intérieur augmente au fur et . à mesure de l'usure du garnissage.
Cette interprétation est au contraire erronée et l'amélioration du soufflage provoquée par l'usure du garnissage est due à la modification simul-
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tanée des deux facteurs suivants, dent les effets favorables s'ajoutent. D'a- bord les diamètres intérieurs du garnissage étant accrus par l'usure, le ni- veau du bain est abaissé, et les projections apparaissent plus difficilement puisque la distance entre ce niveau et le bec du convertisseur est augmentée.
Ensuite les sections méridiennes du garnissage prennent, sous l'effet de l'usu- re, une forme plus arrondie, et les lames créées par les oscillations en masse du bain se trouvent ainsi plus aisément rabattues vers le fond.
La disposition classique employée a été reconnue par l'inven- @ teur comme néfaste car elle favorise les mouvements d'oscillations périodiques en masse, se traduisant alors par un mouvement tournant dont la période a dans certains cas, pu être déterminée comme étant de l'ordre de deux secondes. Ce mouvement tournant qui apparaît dans la disposition classique, favorise évidem- ment l'apparition des projections en rapprochant dangereusement la crête des lames qui se forment dans le bain, du bord du bec.
Pour simplifier l'exposé, nous appellerons "zone vive" la zone de soufflage, c'est-à-dire la zone où débouchent les tuyères, et Ozone morte" la surface obtenue par différence entre le contour interne de la section he- rizontale du garnissage et la zone vive ou zone de soufflage. D'une façon gémé- rale, toute zone morte favorise l'instabilité de la direction du jet gazeux tra- versant le bain métallique et accroît l'amplitude des mouvements d'oscillation de celui-ci.
L'invention permet d'améliorer le soufflage en prévoyant un fond de convertisseur traversé par les tuyères de soufflage, qui s'étend sur une zone dont la surface est égale ou à peu près égale à la surface délimitée par l'intersection du garnissage à l'état neuf avec un plan sensiblement parallèle- au fond, à l'endroit où cette surface est la plus grande; ceci rend possible un élargissement sensible de la base du convertisseur pour une hauteur totale et une ouverture de bec inchangée. Cet élargissement favorise la soufflabilité.
Dans le cas où l'on utilise des convertisseurs de section ovale par exemple, on doit, selon l'invention, prévoir des fonds de convertisseurs également ovales et dont la surface corresponde à la surface maximum de la sec- tion horizontale du garnissage et soit sensiblement égale à cette dernière.
On évite ainsi les projections qui existaient lorsque dans un,convertisseur à section ovale on utilisait des fonds circulaires.
Dans le cas le plus général, c'est-à-dire dans le cas de la forme classique des convertisseurs à section horizontale circulaire, les con- vertisseurs usuels comportent un fond circulaire de plus petit diamètre que le garnissage. La partie cylindrique du garnissage se raccorde alors au fond par l'intermédiaire d'un tronc de cène renversé, lisse ou en gradins.
Une des caractéristiques de l'invention consiste à diminuer, en mieux, a supprimer ce tronc de cône. La suppression de ce tronc de cône sans . modification du fond a déjà pour effet de diminuer le niveau du bain au cours du soufflage, ce qui est favorable.
De plus, ce tronc de cône étant supprimé, l'une des caractéris- tiques essentielles de l'invention consiste à diminuer le plus possible et, de préférence, à supprimer la section annulaire de circulation externe déter- minée par un diamètre de fond insuffisant c'est-à-dire à agrandir le fond de telle manière que, muni de son joint, il présente un diamètre égal au diamètre de la partie cylindrique du garnissage.
On peut éventuellement laisser subsister une "zone morte" de @ très faible étendue du coté de la panse si le volume de la panse est un peu faible pour contenir la charge lorsque le convertisseur est rabattu. Un trop faible volume de la panse risquerait en effet, au rabattement de la cornue, d'entraîner un bouchage des orifices de soufflage qui se trouvent les plus pro- ches de la panse.
Les tuyères de soufflage disposées à la périphérie du fond du @
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convertisseur doivent de préférence être aussi voisines que possible de la paroi de la base du garnissage et la section du convertisseur à la hauteur de cette base sera de préférence égale ou sensiblement égale à la section du convertisseur à l'endroit où elle est la plus grande.
Dans la pratique la section du fond du convertisseur est à peu près égale à la section horizontale maximum du convertisseur diminuée de la section horizontale du joint qui sépare le fond, du garnissage intérieur.
Bien entendu, comme le fond du convertisseur a un diamètre supé- rieur à celui qu'il a d'habitude, il est nécessaire de prévoir une botte à vent plus large que sur les convertisseurs usuels.
Le fait d'utiliser un'fond de dimensions relativement importan-. tes, permet pour un nombre de tuyères de soufflage donné, d'augmenter l'inter- valle entre deux tuyères voisines, ce qui est un facteur favorable à la bonne conservation du fond. Théoriquement cet intervalle est le plus grand pour une répartition uniforme.
Toutefois, selon une variante de réalisation, l'invention permet d'accroître la durée de service du fond en ne plaçant aucune tuyère dans la région centrale. On a constaté en effet que le fond des convertisseurs s'u- sait jusqu'à prendre une forme de cuvette, l'usure maximum étant au centre.
Grâce à l'élargissement du fond, l'invention permet de limiter cette usure centrale par la suppression des tuyères dans cette région tout en conservant un intervalle suffisant entre deux tuyères voisines. On a constaté en effet par expérience qu'une section de circulation centrale était beaucoup moins nuisible qu'une section de circulation périphérique.
On peut également, selon une autre variante de réalisation, réaliser un fond comportant des tuyères réparties uniformément, mais pour lequel les tuyères centrales sont bouchées à partir de leur partie supérieure et sur une certaine hauteur, par exemple les deux tiers, au moyen d'un mélan- ge de dolomie et de goudron. Le calcul du fond est fait de façon que le nom- bre de tuyères encore en activité après ce bouchage soit égal au nombre opti- mum des tuyères pour le convertisseur considéré.
Au de'but de l'utilisation du fond, toutes les tuyères centrales restent bouchées par le mélange dolomie goudron, et le fond s'use relative- ment lentement.
D'autre part l'expérience a prouvé qu'après un certain nombre de charges soufflées sur un même fond, certaines tuyères se bouchent, soit que du métal y ait pénétré, soit que leur usure trop rapide ait contraint à les boucher.
En fin de campagne du fond on risque donc en général de ne disposer que d'un nombre insuffisant de tuyères en activité, certaines tuy- ères se trouvant bouchées sans possibilité de les réutiliser. A ce moment les tuyères centrales, qui, selon l'invention, avaient été bouchées, se trouvent débouchées automatiquement grâce à l'usure de la partie supérieure du fond, dans laquelle elles avaient été bouchées. Ce débouchage permet de disposer à nouveau d'un nombre de tuyères actives, voisin du nombre optimum.
Pour mieux faire comprendre l'invention on a représenté sur les dessins deux exemples de mise en oeuvre sur un convertisseur Thomas.
La fige 1 est une coupe verticale d'un convertisseur Thomas'par son'plan de symétrie, ce convertisseur étant établi conformément à l'invention.
La fige 2 est une coupe analogue à celle de la fig. 1 d'un con- vertisseur Thomas classique, qui a été modifié à la base pour comporter les ca- ractéristiques de l'invention.
La fig. 3 est une -coupe verticale schématique représentant trois profils,superposés du convertisseur classique, du convertisseur classique modi- fié à sa base selon l'invention et du convertisseur entièrement nouveau selon
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l'invention.
La fig. 4 est une demi-coupe par IV-IV de la fig. l.
La fige 5 est une demi-coupe analogue dans le cas d'un fond dé- pourvu de trous à la partie centrale.
La fig. 6 est une demi-coupe analogue dans le cas d'un fond présentant un nombre de tuyères un peu plus élevé que dans les cas précédents, les tuyères de la zone centrale étant bouchées sur une certaine longueur à partir de leur partie supérieure.
La fig. 7 est une coupe par VII-VII de la fige 6.
Le convertisseur représenté sur la fig. 1 comporte un garnissa- ge intérieur 1 sensiblement cylindrique s'étendant verticalement depuis le fond 2 traversé par les tuyères 3, jusqu'à la hauteur correspondant à l'amorçage @ de la panse et du bec.
Comme on le voit sur la fig. 4 les tuyères 3p disposées à la pé- riphérie sont placées à proximité immédiate du bord 4 du fond 2, la distance d'entre les tuyères les plus périphériques et le bord 4 étant notablement , inférieure aux valeurs adoptées généralement.
La fig. 5 représente un fond comportant le même nombre de tuyè- res 3, mais disposées de façon que la zone centrale 5 soit dépourvue de trous.
Suivant le mode de réalisation représenté aux fig. 6 et 7, le @ fond comporte un nombre de tuyères un peu supérieur à celui des cas précédents, mais les tuyères 3c de la zone centrale 5 sont initialement bouchées sur une certaine longueur à partir du niveau supérieur du fond.
Bien entendu le fond 2 est disposé comme d'habitude au-dessus de la boite à vent 6.
Le convertisseur étant, à la base, plus large que les convertis- seurs usuels, la cuirasse 7 est évidemment prévue plus large à la basepour en- tourer convenablement le garnissage et le fond.
La fig. 2 représente un convertisseur du type classique dont toute la partie basse a été modifiée selon l'invention.
Si le convertisseur représenté sur la fig. 1 ne peut être qu'un convertisseur entièrement nouveau puisqu'il est assez profondément modifié dans sa forme depuis le haut jusqu'en bas, le convertisseur représenté sur la fig. 2 est simplement un convertisseur déjà utilisé, modifié selon l'in- vention.
La différence essentielle entre les convertisseurs des fig. 1 et 2, est que, pour une même ouverture de bec et une même hauteur, le convertis- seur de la figure 1 présente un diamètre intérieur maximum plus grand que ee- lui du convertisseur classique de la figure 2. Il en résulte une capacité accrue du convertisseur, ce qui a charge constante détermine un abaissement du niveau du bain et une réduction supplémentaire de l'aptitude aux prejec- tions.
La modification essentielle à faire subir à un convertisseur Thomas existant pour le rendre conforme à l'invention est l'adoption d'une forme entièrement cylindrique de la partie inférieure du garnissage neuf, de façon à réaliser l'élargissement du fond prévu par l'invention., On voit sur la fig. 3 les différences entre le profil 8 du con- vertisseur classique, le profil 9 du convertisseur classique amélioré selon l'invention, et le profil 10 entièrement nouveau du convertisseur construit selon l'invention.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée par les deux modes de réalisation représentés aux dessins. Ceux-ci pourraient subir des modifi- cations de détail sans sortir du cadre de l'invention. En outre l'invention s'applique à tous les convertisseurs acides ou basiques.
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UPGRADES TO BESSEMER OR THOMAS STEEL CONVERTERS.
The object of the invention is to improve the converters of Bessemer or Thomas steelworks, making it possible to improve the blowing.
The rate of blowing is limited by the appearance of the phenomenon of projections by the nozzle of the converter.
These projections occur when the air flow exceeds a limit value which also varies during the operation.
These projections are due, in part, to periodic phenomena of mass oscillations of the bath.
The invention makes it possible in particular to reduce and even eliminate mass oscillations.
In current converters, the bottom of the converter through which the air blowing nozzles pass is always of a diameter smaller than the maximum internal diameter of the converter. It was believed that this arrangement, originally adopted for ease of construction, had the further advantage of ensuring the circulation of the metal by producing an overall movement upwards at the central part and downwards at the bottom. periphery.
A justification for this theory was believed to be found in the fact that when the packing of a converter is worn out, blowing is generally done more easily than when the packing is in new condition.
It was assumed that the improvement came from increased downdraft circulation. because the internal diameter of the interior lining increases as and. as the lining wears.
On the contrary, this interpretation is incorrect and the improvement in blowing caused by the wear of the lining is due to the simul-
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combined with the following two factors, the favorable effects are added. First, the internal diameters of the lining being increased by wear, the level of the bath is lowered, and the projections appear more difficult since the distance between this level and the nozzle of the converter is increased.
Then the meridian sections of the lining take, under the effect of wear, a more rounded shape, and the blades created by the mass oscillations of the bath are thus more easily folded towards the bottom.
The conventional arrangement employed has been recognized by the inventor as detrimental because it favors periodic mass oscillating movements, then resulting in a rotating movement whose period has in certain cases been determined to be order of two seconds. This rotating movement which appears in the conventional arrangement obviously favors the appearance of projections by dangerously bringing the crest of the blades formed in the bath closer to the edge of the spout.
To simplify the explanation, we will call "live zone" the blowing zone, that is to say the zone where the nozzles open, and dead ozone "the surface obtained by difference between the internal contour of the horizontal section. of the packing and the living zone or blowing zone.Generally speaking, any dead zone favors the instability of the direction of the gas jet passing through the metal bath and increases the amplitude of the oscillatory movements of that -this.
The invention makes it possible to improve the blowing by providing a converter bottom through which the blowing nozzles pass, which extends over an area the area of which is equal to or approximately equal to the area delimited by the intersection of the lining at new condition with a plane substantially parallel to the bottom, where this surface is greatest; this makes possible a substantial widening of the base of the converter for a total height and an unchanged spout opening. This widening promotes airflow.
In the case where converters of oval section are used, for example, it is necessary, according to the invention, to provide converter bases which are also oval and whose surface corresponds to the maximum surface of the horizontal section of the packing and either substantially equal to the latter.
This avoids the projections that existed when, in a converter with an oval section, circular bottoms were used.
In the most general case, that is to say in the case of the conventional form of converters with a circular horizontal section, the usual converters have a circular bottom of smaller diameter than the lining. The cylindrical part of the lining is then connected to the bottom by means of an inverted trunk of supper, smooth or in steps.
One of the characteristics of the invention consists in reducing, better still, eliminating this truncated cone. The removal of this truncated cone without. modification of the bottom already has the effect of reducing the level of the bath during blowing, which is favorable.
Moreover, this truncated cone having been eliminated, one of the essential characteristics of the invention consists in reducing as much as possible and, preferably, in eliminating the annular section of external circulation determined by an insufficient base diameter. that is to say to enlarge the bottom in such a way that, provided with its seal, it has a diameter equal to the diameter of the cylindrical part of the packing.
A "dead zone" of @ very small extent can possibly remain on the side of the rumen if the volume of the rumen is a little small to contain the load when the converter is folded down. Too small a volume of the rumen would in fact run the risk, when the retort is folded down, of causing blockage of the blowing openings which are located closest to the rumen.
The blowing nozzles arranged at the periphery of the bottom of the @
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converter should preferably be as close as possible to the wall of the base of the liner and the section of the converter at the height of this base will preferably be equal or substantially equal to the section of the converter where it is greatest .
In practice, the bottom section of the converter is approximately equal to the maximum horizontal section of the converter minus the horizontal section of the seal which separates the bottom from the interior lining.
Of course, as the bottom of the converter has a diameter greater than that which it usually has, it is necessary to provide a larger wind boot than on conventional converters.
The fact of using a background of relatively large dimensions. tes, allows for a given number of blowing nozzles, to increase the interval between two neighboring nozzles, which is a favorable factor for good bottom conservation. Theoretically this interval is the largest for a uniform distribution.
However, according to an alternative embodiment, the invention makes it possible to increase the service life of the bottom by not placing any nozzle in the central region. It has in fact been observed that the bottom of the converters is known to take the shape of a cup, the maximum wear being in the center.
Thanks to the widening of the bottom, the invention makes it possible to limit this central wear by eliminating the nozzles in this region while maintaining a sufficient gap between two neighboring nozzles. It has in fact been found by experience that a central circulation section was much less harmful than a peripheral circulation section.
It is also possible, according to another variant embodiment, to produce a bottom comprising nozzles distributed uniformly, but for which the central nozzles are plugged from their upper part and over a certain height, for example two-thirds, by means of a mixture of dolomite and tar. The bottom is calculated so that the number of nozzles still in operation after this plugging is equal to the optimum number of nozzles for the converter considered.
When the bottom is started to use, all the central nozzles remain clogged with the dolomite tar mixture, and the bottom wears out relatively slowly.
On the other hand, experience has shown that after a certain number of charges blown on the same base, certain nozzles become blocked, either because metal has entered them, or because their too rapid wear has forced them to block them.
At the end of the bottom campaign, there is therefore a general risk of having only an insufficient number of active nozzles, some nozzles being blocked without the possibility of reusing them. At this time the central nozzles, which, according to the invention, had been plugged, are automatically opened thanks to the wear of the upper part of the bottom, in which they had been plugged. This unblocking makes it possible to once again have a number of active nozzles, close to the optimum number.
To better understand the invention, two examples of implementation on a Thomas converter have been shown in the drawings.
Figure 1 is a vertical section of a Thomas' converter through its plane of symmetry, this converter being established in accordance with the invention.
Fig 2 is a section similar to that of FIG. 1 of a conventional Thomas converter, which has been basically modified to include the features of the invention.
Fig. 3 is a schematic vertical section showing three superimposed profiles of the conventional converter, of the conventional converter modified at its base according to the invention and of the entirely new converter according to the invention.
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invention.
Fig. 4 is a half-section through IV-IV of FIG. l.
The pin 5 is a similar half-section in the case of a bottom without holes in the central part.
Fig. 6 is a similar half-section in the case of a bottom having a slightly higher number of nozzles than in the previous cases, the nozzles in the central zone being blocked over a certain length from their upper part.
Fig. 7 is a section through VII-VII of fig 6.
The converter shown in fig. 1 comprises a substantially cylindrical interior lining 1 extending vertically from the bottom 2 through which the nozzles 3 pass, up to the height corresponding to the priming @ of the rumen and the spout.
As seen in fig. 4 the nozzles 3p arranged at the periphery are placed in the immediate vicinity of the edge 4 of the bottom 2, the distance between the most peripheral nozzles and the edge 4 being notably less than the values generally adopted.
Fig. 5 shows a base comprising the same number of nozzles 3, but arranged so that the central zone 5 is devoid of holes.
According to the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the @ bottom comprises a number of nozzles a little higher than that of the previous cases, but the nozzles 3c of the central zone 5 are initially plugged over a certain length from the upper level of the bottom.
Of course the bottom 2 is arranged as usual above the wind box 6.
The converter being, at the base, wider than the usual converters, the armor 7 is obviously provided wider at the base to suitably surround the lining and the bottom.
Fig. 2 shows a converter of the conventional type, the entire lower part of which has been modified according to the invention.
If the converter shown in fig. 1 can only be an entirely new converter since it is quite profoundly modified in its form from top to bottom, the converter shown in FIG. 2 is simply a converter already in use, modified according to the invention.
The essential difference between the converters of fig. 1 and 2, is that, for the same spout opening and the same height, the converter of figure 1 has a maximum internal diameter greater than that of the conventional converter of figure 2. This results in a capacity increased converter, which at constant load determines a lowering of the bath level and a further reduction in prejection ability.
The essential modification to be subjected to an existing Thomas converter to make it conform to the invention is the adoption of an entirely cylindrical shape of the lower part of the new packing, so as to achieve the widening of the bottom provided by the invention., It can be seen in FIG. 3 the differences between profile 8 of the conventional converter, profile 9 of the improved conventional converter according to the invention, and the entirely new profile 10 of the converter constructed according to the invention.
Of course, the invention is not limited by the two embodiments shown in the drawings. These could undergo modifications of detail without departing from the scope of the invention. In addition, the invention applies to all acidic or basic converters.