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Perfectionnements aux lances d'affinage à orifices multiples.
La présente invention due à Messieurs M. VANDBSTRICK et L. BETTONVILLE est relative à des perfectionnements aux lances d'affi- nage à orifices multiples, particulièrement intéressants dans le cas de lances utilisées pour l'affinage d'un bain de fonte avec insuffla- tion dans un convertisseur de grande capacité, d'un gaz oxydant conte- nant des matières scorifiantes en suspension.
Les aciéristes ont de plus en plus tendance à employer des lances d'affinage à orifices multiples à cause des avantages que de telles lances présentent par rapport aux lances à orifice unique.
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Parmi ces avantages, on peut relever que les lances à ori- fices multiples donnent une grande variation de dureté du jet pour @ une faible variation de la hauteur de lance au-dessus du bain métal- lique. De même, à dureté de jet égale, c'est-à-dire à tendance égale à décarburer, les projections métalliques fines diminuent très fort avec l'utilisation de telles lances. En outre, l'utilisation d'une lance de ce type permet d'obtenir, toutes autres conditions étant égales, une moindre teneur en fer des scories.
Les extrémités ou "nez" des lances d'affinage sont soumi- ses à des conditions de service extrêmement sévères du fait de leur ex- position à des températures très élevées et leur longévité dépend en grande partie de leur résistance thermique. Dans le but d'augmenter,¯'> cette résistance thermique on assure le refroidissement des différen- tes parties des lances d'affinage et notamment de leur "nez" en fai- sant circuler entre les parois intérieures et extérieures un fluide réfrigérant, tel que l'eau, dont la vitesse doit être suffisante pour permettre-une évacuation convenable des calories emmagasinées dans les différentes parties de la lance.
Avec des lances d'affinage à orifice unique, on éprouve cependant déjà des difficultés à assurer un refroidissement énergi- que et efficace du "nez" à cause de l'inévitable point de rebrousse- ment du liquide en circulation en bout de lance. Les conditions de circulation du fluide en ce point sont déterminées par la forme du "nez" de lance et surtout par la forme de l'extrémité du séparateur qui divise le circuit de circulation d'eau en un trajet aller et un trajet retour.
Les meilleurs résultats ont été obtenus jusqu'à pré-
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sent en donnant aux dites extrémités du séparateur une section piri- forme, ce qui supprime l'existence au point de rebroussement de zones . mortes de tourbillons et de cavitation hautement préjudiciables à la bonne circulation du fluide réfrigérant et donc au bon refroidissement du métal constituant le "nez" de la lance.
De telles difficultés ne peuvent que s'aggraver dans le cas de lances à orifices multiples dont le "nez" est de géométrie plus compliquée que celle d'une lanceorifice unique. En effet dans ces dernières lances, il faut refroidir énergiquement non seulement les parois extérieures de la lance main également les conduits d'inauf- flation qui aboutissent aux orifices multiples de la lance. Il en ré- sulte que les possibilités d'existence de zonescirculation réfri- gérante défectueuse sont d'autant plus élevées que le nombre des ori- fices est plus grand, ce qui aboutit généralement à une forte limita - tion de la longévité de ces lances.
Pour bien faire comprendre les difficultés à résoudre, comme il a été dit ci-dessus, la figure 1 annexée représente une lance à trois trous. Cette lance est composée de trois tubes concentriques (1), (2) et (3), le tube central servant au passage des gaz d'affinage comme l'indique la flèche (6), le tube (3) constituant l'enveloppe extérieure de la lance tandis que le tube (2) situé entre les tubes (1) et (3) fait office de séparateur pour assurer la circulation du fluide de refroidissement dans le sens des flèches (4) et (5). Les gaz d'affinage généralement chargés de chaux finement pulvérisée en suspension traversent le tube (1) suivant la flèche (6) et sont in- sufflés dans le convertisseur par l'intermédiaire des conduits (7) le plus souvent obliques par rapport à l'axe longitudinal de la
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lance.
Avec de telles lances on obtient assez fréquemment des ennuis de percées des "nez" et les examens des "hez" percés ont montré que ces accidents étaient dus une augmentation locale excessive de la température, c'est-à-dire à un refroidissement non suffisamment effi- cace de cette partie de la lance.
Primitivement, le tube (2) faisant office de séparateur dans le circuit de refroidissement, était composé de deux ou plusieurs pièces soudées bout à bout et on a constaté que cette disposition était défectueuse à cause des variations de dilatation thermique des tubes (1),(2)et (3) avec pour conséquence des modifications importan.. tes de section de passage du fluide réfrigérant, voire même obstruc- . tion totale, notamment à la suite de contacts accidentels entre les tubes (2) et (3), et finalement l'inévitable percement du "nez" de la lance.
Il est à remarquer que tous ces ennuis se produisent dans la région du "nez" de la lance c'est-à-dire aux endroits exposés aux températures les plus élevées, La longévité d'une lance est donc limitée par la longévité du "nez" uniquement, alors que le reste de la dite lance sur la plus grande partie de la longueur totale est encore en bon état et parfaitement réutilisable. Ce fait constitue encore un autre inconvénient de la majeure partie des lances à ori- fices multiples. En outre, il y a lieu de tenir compte que la né- cessité de transporter une lance complète de ce type à l'atelier pour démontage partiel et remplacement du "nez" percé par un autre entraîne des frais d'une certaine importance.
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La présente invention a pour objet un type de lance à orifices multiples permettant de remédier aux inconvénients men- tionnés ci-dessus.
Les repères numériques repris dans les descriptions données ci-dessous sont relatifs aux figures 2,3 et4 annexées,
La figure 2 est une coupe longitudinale d'unelance à trois orifices disposés à 120 l'un de l'autre et raccordés à trois conduits d'insufflation obliques par rapport à l'axe longitu- dinal de la dite lance, Le plan de coupe est un plan diamétral pas- sant par l'axe l'un de ces trois conduits d'insufflation.
La figure 3 est une vue du fond de la cuvette formant l'extrémité du tube qui fait office de séparateur dans le circuit de refroidissement de la lance.
La figure 4 est une coupe suivant le plan AA de la ruvette dont la figure 3 représente le fond.
La lance à orifices multiples, objet de la présente in- vention, au moyen de laquelle on procède à l'insufflation sur ou dans le bain de fonte d'un gaz oxydant contenant éventuellement des matières scorifiantes en suspension, est essentiellement caractéri- sée en ce qu'elle est composée de trois tubes concentriques princi- paux (1), (2) et (3), en ce que les trois tubes (1), (2) et (3),com- portent chacun à leur extrémité une pièce (4), (5) et (6) en forme de cuvette, en ce que les pièces (4) et (6) sont munies d'ouvertures (7) et (8) réunies par des conduits (9) destinés à assurer le passage des gaz d'affinage depuis l'intérieur du tube (1) jusqu'à l'extérieur
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de la lance en direction du bain métallique suivant les flèches (10) et (11), en ce que le fond de la cuvette (5)
située à l'extrémité du tube intermédiaire (2) jouant le rôle de séparateur dans le circuit de refroidissement où la circulation du fluide est représentée par les flèches (12) et (13) présente d'une part des becs (14) destinés à forcer le liquide de refroidissement à passer dans l'espace inté- rieur compris entre les multiples conduits (9) et d'autre part des encoches circulaires (15) destinées à forcer le dit liquide de re- froidissement à circuler tout autour des conduits (9) et à assurer ainsi un refroidissement énergique et efficace du "nez" de la lance.
Suivant l'invention, le tube intermédiaire (2) jouant le rôle de séparateur dans le circuit de refroidissement comporte une pièce tubulaire (16) de liaison entre la partie principale (2) et la cuvette (5), la dite pièce (16) étant d'une part fixée fermement à la cuvette (5) en (17) et d'autre part appuyée fortement sur la partie (2) du tube intermédiaire en (18) grâce au jeu des tolérances d'usinage de telle façon que la dite pièce tubulaire (16) puisse glisser à frottement dur sur le tube principal (2), ce qui permet des dilatations thermiques différentielles dans la tête de lance, le centrage correct du séparateur étant assuré par la présence des pièces intercalaires (19) et (20)
judicieusement disposées à une certaine distance de l'extrémité de la lance pour réduire au mini- mum le moins bon refroidissement local de l'enveloppe extérieure du nez de la lance dû à la présence des dites pièces intercalaires .
(1) et (20).
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Egalement suivant l'invention, la distance séparant le fond des encoches circulaires (15) des parois extérieures des con- duits (9) est avantageusement supérieure à 5 millimètres.
Sur la figure 3, on a représenté en traits mixtes un con- duit d'insufflation (9) pour montrer la position que ce dernier occupe par rapport au fond de l'encoche (15). La cuvette (5) repose en (21) sur les conduits d'insufflation (9) et le fluide de refroidissement passe dans l'espace existant entre les conduits (9) et le fond des encoches (15) ainsi que dans la zone centrale située entre les conduits (9) et les becs (14) dont la cuvette (5) est munie.
Encore suivant l'invention, la fixation des cuvettes (4), (5) et (6) aux tubes principaux (1), (2) et (3) est avantageusement assurée par une soudure.
Suivant une variante avantageuse de l'invention, la fixation des cuvettes (4), (5) et (6) aux tubes principaux (1), (2) et (3) est assurée par une surface filetée.
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