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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX TUYERES (BUSILLONS) REFROIDIES POUR DES
FOURS DE FUSION PLUS SPECIALEMENT DES HAUTS FOURNEAUX.
Pour des fours de fusion, plus spécialement des hauts fourneaux, on se sert de tuyères ou de busillons qui sont branchés sur un conduit d'ame- née d'air et qui servent à souffler de l'air chaud dans la cuve ou dans le creuset du four, ces tuyères traversant la paroi du four et pénétrant, sur une partie seulement de leur longueur., dans la cuve ou le creuset. Pour des hauts fourneaux l'emplacement des tuyères se trouve un peu au-dessus de la surface libre du laitier. Les tuyères de ce genre sont exposées tout parti- culièrement à la chaleur qui règne dans le four et risquent d'être abimées par les matières qui tombent dans le creuset quand on charge celui-ci à nou- veau.
L'invention concerne des tuyères ou des busillons du genre de ceux constitués par des corps creux refroidis par un liquide et munis d'un nez creux et rapporté dont la chambre annulaire est raccordée directement au conduit dans lequel circule le fluide refroidisseur.
Conformément à l'invention on obtient une amélioration très ap- préciable en-ce qui concerne le refroidissement des tuyères du genre en ques- tion en constituant tout au moins la paroi extérieure du corps creux par un tube hélicoïdal intercalé dans le'circuit du fluide refroidisseur, ce tube étant. prolongé' jusqu'à proximité .du bout de la "tuyère,, ce 'bout.
comprenant un nez de faible longueur., dans lequel est ménagée une chambre annulaire avant une section transversale réduiteo L'enroulement de tubes, pour consti- tuer la paroi de la tuyère,\' ne présente aucune difficulté., .Comme le tube qui constitue la paroi de la tuyère a une section transversale interne réduite et comme la section du passage libre dans le nez de tuyère est également fai- ble, on obtient une circulation pouf'ainsi dire réglée du fluide refroidis- seur, de sorte qu'en aucun point du trajet ne s'e'produit une formation de va- peur.
Même dans le cas -où l'onutilise des tubes'dont l'épaisseur de la pa- roi est réduite 'on'obtient une tuyere dont la constitution est particulière- @
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ment solide et qui convient également au passage d'un fluide refroidisseur à une pression élevée.
Les tubes hélicoidaux de la paroi de la tuyère peuvent être rac- cordés à la chambre annulaire du nez de la tuyère de sorte que le fluide re- froidisseur qui sort du nez de la tuyère passe ensuite dans les tubes raccor- - dés en série de la dite chambre annulaire. Un mode de réalisation plus avan- tageux consiste à prévoir, pour le-nez de la tuyère et pour les tubes qui forment la paroi du corps creux de la tuyère, des conduits séparés pour l'en- trée et la sortie du liquide. Pour un mode de réalisation, pour lequel la pa- roi interne du corps creux de la tuyère est également constituée par un tube enroulé en hélice, les conduits d'entrée et de sortie du fluide refroidis- seur pour le nez de la tuyère peuvent être établis, en étant complètement iso- lés, entre les deux parois formées par les tubes.
La tuyère, établie selon l'invention, convient plus particulière- ment comme tuyère de soufflage pour l'introduction du vent chaud dans des hauts fourneaux. On peut également utiliser cette tuyère pour d'autres fours de fu- sion. Il est également possible de faire passer d'autres fluides gazeux ou li- qui.des à la place de l'air chaud par la tuyère. Il est aussi possible d'uti- liser la tuyère comme canal de sortie du laitier.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, schématiquement, un haut fourneau avec un ap- pareil à chauffer le vent.
Les figs. 2 et 3 montrent, à plus grande échelle et en coupe lon- gitudinale, deux tuyères établies respectivement selon deux modes de réali- sation différents.
La fig. 4 est une coupe transversale suivant IV-IV fig. 3.
La f ig. 5 montre la tuyère de la fig. 3 partiellement en éléva- tion et partiellement en coupe longitudinale.
On voit sur la fig. 1 que des tuyères à vent ou des busillons sont établis dans la paroi du haut fourneau au-dessus du niveau libre du lai- tier, une partie de ces tuyères dépassant dans le creuset du four. Par ces tuyères 1 le vent, fourni par l'appareil à chauffer le vent 2, est soufflé dans le creuset du four.
La fig. 2 montre une tuyère par laquelle la paroi extérieure est formée par un tube 3 enroulé en hélice, ce tube ayant une section transver- sale allongée ou en ovale. On peut également lui donner une section rectangu- laire. Le grand axe de cette section allongée est orienté suivant l'axe de la tuyère. Les spires de l'hélices sont soudées entre elles. La paroi inter- ne de la tuyère est formée par un tube lisse dont l'axe est parallèle à ce- lui de la tuyère. A l'extrémité interne des parois de la tuyère est fixé, par soudage, un nez 5 avec interposition d'un joint annulaire 6. La section transversale du nez a un profil en forme de U et les branches de ce profil prennent appui sur le joint annulaire 6.
De cette manière on forme une cham- bre annulaire 7 dans laquelle débouche le conduit d'entrée 8 du fluide re- froidisseur, plus spécialement un liquide, ce conduit étant établi entre la paroi externe, formée par le tube hélicoïdal 3 et la paroi interne lisse 4 de la tuyère. Pour ce mode de réalisation la sortie du liquide hors de la chambre annulaire 7 du nez 5 se fait par le raccord 9 qui relie cette cham- bre à l'extrémité avant du..tube 3. De puis l'extrémité arrière du tube 3 le liquide passe par le conduit 10 dans une chambre 11 en un endroit qui se trouve également le plus près possible de l'extrémité avant de la tuyère.
Quand le liquide refroidisseur a une vitesse assez élevée, la paroi inter- -ne 4 peut être refroidie suffisamment. D'un autre côté on empêche que le vent chaud introduit subisse un refroidissement excessif. Le liquide quitte la tuyère par le conduit12. Par des dispositifs non montrés on peut régler la vitesse et la pression du liquide ou la pression dans la tuyère entre certaines limites.
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La tuyère de la fig. 3 se distingue de celle de la f ig. 2 plus spécialement'par le fait que sa paroi interne est égalementformée par un tube 4a qui est enroule en hélice et qui a une section transversale allongée.
Les tubes 3 et 4a des deux parois ont une section transversale rectangulaire et leurs spires sont en contact par les petits côtés du rectangle. Les tu- bes comportent des nervures 13 et entre les nervures des spires voisines sont établis des corps de soutien 14 qui pour l'exemple montrée peuvent être con- stitués par une bande, enroulée également en hélice, en acier, en cuivre ou analogue. Les sections transversales des tubes ne sont pas sollicitées en compression par suite des soutiens mutuels de leurs nervures.
Le nez de tuyè- re 5 comprend une chambre annulaire 7 qui est subdivisée par une cloison transversale 15 pour former un canal ayant, en substance, la forme d'un U et dont'les extrémité 1. s sont raccordées'aux conduits d'entrée et de sortie pour le liquide refroidisseur (fig. 4).'-La section transversale de la'chambre an- nulaire 7 du'nez 5 de la tuyère est'petite et cette section n'est pas beaucoup plus' grande que celle des tubes 3 et 4a afin qu'une bonrie circulation du li- quide ait lieu dans le nez de tuyère fortement sollicité.
La fixation du nez aux autres parties de la tuyère, plus spécialement à sa partie arrière 16, a lieu à l'aide de boulons de retenue ou d'ancrage 8b dont un, désigné par 8, peut former le conduit d'amenée du liquide refroidisseur. De même, le con- duit de sortie 8a pour le liquide peut être constitué par un boulon d'ancrage.
Le nez 5,peut, en outre, être fixé par soudage aux parties voisines des pa- rois'voisines du corps de la tuyère. Pour cet exemple,,on introduit le liqui- de dans la chambre annulaire 7 du nez de tuyère 5 par le conduit 8 et il s'é- coule directement à partir du dit nez vers l'extérieur par le conduit 8a. Pour les parois de la tuyère, formées par les tubes 3 et 4a, on prévoit un conduit d'amenée particulier 17 pour le liquide refroidisseur (fig. 5) ce conduit étant,raccordé à l'extrémité arrière de la paroi tubulaire externe 3. Près du nez, cette paroi et la paroi tubulaire interne 4a sont reliées entre elles, pour le passage du liquide, par un raccord 18 afin que le liquide, amené par le conduit 17, puisse être évacué, après avoir traversé la paroi tubulaire in- terne 4a, par le conduit 19.
Le nez 5 est constitué, dans ce cas, en une seu- le pièce. Il est à noter également que -les boulons d'ancrage ou'les conduits 8 et 8a sont particulièrement bien protégés en étant établis entre les parois tubulaires 3 et 4a. Le nez de tuyère et les tubes des parois de la tuyère sont de préférence, constitués en un alliage de cuivre particulièrement résistant à la chaleur. Rien n'empêche toutefois' d'utiliser à cet effet une autre ma- tière appropriée. Pour la fabrication des parois on peut se servir de tubes soudés ou de tubes étirés sans soudure.
Les tubes eux-mêmes ont, de préféren- ce, une section transversale aussi réduite que possible par rapport aux dimen- sions de la tuyère afin que le fluide refroidisseur touche autant que possi-' ble et d'une manière uniforme toutes les parties de la tuyère et que le corps de.la tuyère ait, d'un autre côte et malgré l'utilisation de parties consti- tutives ayant des parois minces, une grande résistance ou solidité.
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IMPROVEMENTS MADE TO COOLED PIPES (BUSILLONS) FOR
MELTING FURNACES MORE SPECIFICALLY HIGH FURNACES.
For melting furnaces, more especially blast furnaces, nozzles or nozzles are used which are connected to an air supply duct and which serve to blow hot air into the tank or into the chamber. furnace crucible, these nozzles passing through the wall of the furnace and penetrating, over only part of their length., into the vessel or the crucible. For blast furnaces, the position of the nozzles is a little above the free surface of the slag. Nozzles of this type are particularly exposed to the heat prevailing in the furnace and risk being damaged by materials which fall into the crucible when the latter is charged again.
The invention relates to nozzles or nozzles of the type of those constituted by hollow bodies cooled by a liquid and provided with a hollow and attached nose, the annular chamber of which is connected directly to the duct in which the cooling fluid circulates.
According to the invention, a very appreciable improvement is obtained with regard to the cooling of nozzles of the type in question by constituting at least the outer wall of the hollow body by a helical tube interposed in the fluid circuit. cooler, this tube being. extended 'to near .the end of the nozzle ,, this' end.
comprising a nose of short length., in which an annular chamber is formed before a reduced cross section. The winding of tubes, to form the wall of the nozzle, presents no difficulty.,. As the tube which constitutes the wall of the nozzle has a reduced internal cross-section and since the cross-section of the free passage in the nozzle nose is also small, a so-called controlled circulation of the coolant is obtained, so that in no case no vapor formation occurs in the path.
Even in the case - where one uses tubes of which the thickness of the wall is reduced 'one' obtains a nozzle whose constitution is particular - @
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solid and also suitable for passing coolant at high pressure.
The helical tubes of the nozzle wall can be connected to the annular chamber of the nozzle nose so that the cooling fluid exiting the nozzle nose then passes through the tubes connected in series of the said annular chamber. A more advantageous embodiment consists in providing, for the nose of the nozzle and for the tubes which form the wall of the hollow body of the nozzle, separate conduits for the inlet and the outlet of the liquid. For one embodiment, for which the internal wall of the hollow body of the nozzle is also formed by a helically wound tube, the coolant inlet and outlet conduits for the nozzle nose can be. established, being completely insulated, between the two walls formed by the tubes.
The nozzle established according to the invention is more particularly suitable as a blowing nozzle for the introduction of hot blast into blast furnaces. This nozzle can also be used for other smelting furnaces. It is also possible to pass other gaseous or liquid fluids in place of the hot air through the nozzle. It is also possible to use the nozzle as an outlet for the slag.
The accompanying drawings show, by way of examples, several embodiments of the invention.
Fig. 1 shows, schematically, a blast furnace with an apparatus for heating the wind.
Figs. 2 and 3 show, on a larger scale and in longitudinal section, two nozzles established respectively according to two different embodiments.
Fig. 4 is a cross section along IV-IV fig. 3.
The f ig. 5 shows the nozzle of FIG. 3 partly in elevation and partly in longitudinal section.
We see in fig. 1 that wind nozzles or nozzles are established in the wall of the blast furnace above the free level of the slag, part of these nozzles protruding into the crucible of the furnace. By these nozzles 1 the wind, supplied by the apparatus for heating the wind 2, is blown into the crucible of the furnace.
Fig. 2 shows a nozzle by which the outer wall is formed by a helically wound tube 3, this tube having an elongated or oval cross section. We can also give it a rectangular section. The major axis of this elongated section is oriented along the axis of the nozzle. The turns of the propellers are welded together. The internal wall of the nozzle is formed by a smooth tube whose axis is parallel to that of the nozzle. At the internal end of the walls of the nozzle is fixed, by welding, a nose 5 with the interposition of an annular seal 6. The cross section of the nose has a U-shaped profile and the branches of this profile bear on the ring seal 6.
In this way, an annular chamber 7 is formed into which the inlet duct 8 for the cooling fluid, more especially a liquid, emerges, this duct being established between the outer wall, formed by the helical tube 3 and the inner wall. smooth 4 of the nozzle. For this embodiment, the liquid out of the annular chamber 7 of the nose 5 is effected by the connector 9 which connects this chamber to the front end of the tube 3. From then the rear end of the tube 3 the liquid passes through line 10 into a chamber 11 at a location which is also located as close as possible to the front end of the nozzle.
When the coolant has a sufficiently high velocity, the inner wall 4 can be cooled sufficiently. On the other hand, the hot blast introduced is prevented from undergoing excessive cooling. The liquid leaves the nozzle through the pipe 12. By devices not shown it is possible to regulate the speed and the pressure of the liquid or the pressure in the nozzle within certain limits.
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The nozzle of FIG. 3 differs from that of fig. 2 more especially in that its inner wall is also formed by a tube 4a which is helically wound and which has an elongated cross section.
The tubes 3 and 4a of the two walls have a rectangular cross section and their turns are in contact with the short sides of the rectangle. The tubes have ribs 13 and between the ribs of the neighboring turns are established supporting bodies 14 which, for the example shown, can be constituted by a strip, also helically wound, of steel, copper or the like. The cross sections of the tubes are not stressed in compression as a result of the mutual support of their ribs.
The nozzle nose 5 comprises an annular chamber 7 which is subdivided by a transverse partition 15 to form a channel having, in substance, the shape of a U and the ends of which are connected to the ducts. inlet and outlet for the coolant liquid (fig. 4) .'- The cross section of the annular chamber 7 of the nose 5 of the nozzle is' small and this cross section is not much larger than that tubes 3 and 4a so that a good circulation of the liquid takes place in the nose of the nozzle which is highly stressed.
The attachment of the nose to the other parts of the nozzle, more especially to its rear part 16, takes place using retaining or anchor bolts 8b, one of which, designated by 8, can form the liquid supply duct. cooler. Likewise, the outlet pipe 8a for the liquid can be constituted by an anchor bolt.
The nose 5 can, moreover, be fixed by welding to the neighboring parts of the neighboring walls of the body of the nozzle. For this example, the liquid is introduced into the annular chamber 7 of the nozzle nose 5 through the conduit 8 and it flows directly from said nose to the outside through the conduit 8a. For the walls of the nozzle, formed by the tubes 3 and 4a, a special supply duct 17 is provided for the coolant liquid (FIG. 5), this duct being connected to the rear end of the outer tubular wall 3. Close to the nose, this wall and the internal tubular wall 4a are interconnected, for the passage of the liquid, by a connector 18 so that the liquid, supplied by the duct 17, can be evacuated, after having passed through the internal tubular wall. dull 4a, through conduit 19.
The nose 5 is made, in this case, in one piece. It should also be noted that the anchor bolts ou'les conduits 8 and 8a are particularly well protected by being established between the tubular walls 3 and 4a. The nozzle nose and the tubes of the walls of the nozzle are preferably made of a particularly heat-resistant copper alloy. However, there is nothing to prevent the use of another suitable material for this purpose. Welded pipes or seamless drawn pipes can be used for the manufacture of the walls.
The tubes themselves preferably have as small a cross section as possible in relation to the dimensions of the nozzle so that the coolant touches as much as possible and uniformly all parts of the tube. the nozzle and that the body of the nozzle has, on the other hand and despite the use of constituent parts having thin walls, great resistance or solidity.