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Tète de lance d'affinage à jets multiples,
Au cours des processus raffinage à l'oxygène desti- nés à transformer la fonte brute en acier, on souffle sur le bain de métal de l'oxygène techniquement pur, ou un mélange d'oxygène et de chaux pulvérulente, au moyen de lances refroidies à l'eau,
Pour provoquer les réactions métallurgiques ainsi que pour maintenir un déroulement optimal de celles-ci au cours de' l'affinage de fonte brute pauvre en phosphore, appelée fonte d'aciérie:, ou l'affinage'do fonte riche en phosphore,ou fonte Thomas, la'distance séparant la lance du bain pour un débit
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d'oxygène donné doit être maintenue à une valeur étermin60 sui , vant l'évolution du processus.
Il faut également conserver à l'oxygène, ou au mélange d'oxygène et de chaux pulvérulente , entrant en contact avec le bain une impulsion moyenne déterminée.
Celle-ci peut être contrôlée au moyen d'un réglage du débit et/ou de la distance séparant la tuyère du métal, de tello manière qu'une, augmentation du débit ou une diminution de la distance de la tuyè- re augmente cette impulsion au point d'impact* Cette distance ne peut pas devenir trop importante,pour éviter que l'impulsion du jet d'oxygène,ou d'oxygène et de chaux pulvérulente.venant frapper le bain de métal ne soit atténuée à un point tel qu'elle ne puisse plus provoquer les réactions nécessaires entre le gaz et , le métal. Lorsque cette distance devient trop importante, l'ap- parition de scories sur le fer s'accroît, ce qui rend plus dif- ficile l'évolution du processus.
Lorsqu'on utilise des variétés de fonte riches en phosphore, en particulier, la quantité de scories nécessairement plus importante que dans le cas de la fonte' d'acier provoque une atténuation supplémentaire de 1$impulsion,
D'autre part, une distance trop faible entre la lance et le bain, et par conséquent une impulsion trop importante, provoque une dispersion néfaste du métal en gerbes, ce qui peut produire la formation de bavures gênantes sur la lance et la Che minée. En outre, une distance trop faible entre la lance et le bain produit des conditions qui ralentissent for.tement là déphos- phoration.
Ces conditions qui sont néfastes à la déphosphoration doivent être évitées dans une grande mesure, en particulier lors de l'affinage de variétés de fonte riches en phosphore, étant donné qu'au cours du cycle d'affinage complet une déphosphoration contrôlée doit se produire en plus de la décarburation. Dans .ces conditions, la déphosphoration suppose la présence d'une scorie liquide basique contenant de l'oxyde de fer.
Ces conditions théoriques ne peuvent pas être atteintes
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dans la pratique de manière optimale à l'aide des modèles de lances disponibles. On connaissait jusqu'à présent pour l'application de ce procédé des lances à un orifice, à plusieurs orifices ainsi que des lances dites à double jet.
Les lances à un orifice disponibles l'origine pour l'affinage ne se sont révélées pratiques'à l'usage que dans de . petits convertisseurs. Dans les convertisseurs importants, il fallait choisir une distance tellement importante entre la lance et le bain, étant donné que l'impulsion lors de l'impact s'accroît fortement avec le débit d'oxygène, qu'il n'était plus possible de contrôler le processus de manière satisfaisante. Par.
consé- quent, l'avantage important présenté par les lances à un orifice dans le cas des petits convertisseurs, parce que celles-ciinfluent dans le sens voulu sur les réactions se produisant dans le bain et provoquent la déphosphoration ainsi que la décarburation sous l'effet de l'impulsion du jet de gaz, n'a pas pu être utilisé lors du passage à des convertisseurs plus importants,
Dans les convertisseurs plus importants, les lances à plusieurs orifices se sont avérées plus favorables à l'affinage.
Ces lances permettent de mieux contrôler l'évolution du processus.
Néanmoins, étant donné que ces lances produisent une impulsion plus faible au moment de l'impact , elles ne permettent pas de rester maître de l'évolution de la réaction aussi bien oue les lances à un orifice.
Dans le cas tant des lances comportant des tuyères à orifice unique que des lances de conception courante comportant des tuyères à plusieurs orifices,les caractéristiques de la ré- partition de l'impulsion sur la surface traitée sont déterminées ,'1 par la'forme et la disposition des tuyères et ne peuvent pas @ être modifiées.
On a essayé d'éviter en outre que des débits d'oxygène plus importants ne provoquent des impulsions trop élevées,en utili-
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sant les lances a double jet connues jusqu'à présent. Dans ce case on réunit deux jets d'oxygène tout d'abord indénendants- dans l'embouchure de la tuyère, de manière que comme dans le ces des tuyères à un orifice, l'Impulsion importante du jet compact soit atténuée sous l'effet des turbulences provoquées par le jet d'oxygène secondaire. De tels dispositifs sont connus sous le nom de lances à vis et lances à turbulence.
Ces disposi- tifs permettentde contrôler dans une certaine mesure les caracté- ristiques de la répartition de l'impulision sur la surface traitée,
Néanmoins, un maximum d'impulsion est toujours présent au milieu de la surface traitée, 1'impulsion étant plus ou moins atténuée au bord de celle-ci. En outre, il est apparu qu'une telle con- struction ne permet d'utiliser les lances à double jet que pour des convertisseurs allant jusqu'à une certaine taille, c'est-à-dire jusqu'à une certaine surface de bain trai- tée. Cette limitation des conditions d'utilisation de ces dis- positifs connus résulte du fait que le jet de gaz présente mê- me à la sortie de la lance,les caractéristiques du jet de-gaz d'une lance à un orifice.
Ces inconvénients,qui se présentent tant au point de vue de la métallurgie que de la conception,sont évités au moyen du modèle .. de tête de lance suivant l'invention. Suivant cel- le-ci, les orifices d'évacuation des tuyères des jets d'oxygène primaires et secondaires sont séparés l'un de l'autre, et leurs axes ne se recoupent qu'à une distance de 10 x D, D étant le dia- mètre du jet d'oxygène primaire distinct le plus étroit.
Cette conception nouvelle présente l'avantage de per- mettre un contrôle optimum au point de vue de la métallurgie, du bain de métal à affiner. En particulier, il est possible de soumettre des régions diverses de la surface du bain à des courants d'oxygène différents mais déterminés. On pout par exemplo exécuter l'affinage sous une impulsion peu importante au
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centre du bain et sous une impulsion plus importante dans les autres parties du bain, de manière que,pour la distance choisie entre la lance et la surface, les réactions voulues entre le . gaz et le métal puissent être provoquées et maintenues.
De cet- te manière il est également possible, par exemple, de favoriser la formation de scories et la déphosphoration à mesure que l'on s'éloigne du centre du bain.
Dans une forme d'exécution appropriée de l'invention, les axes du ou des jets primaires d'oxygène et des jets secon- daires d'oxygène ne se recoupent pas.
On obtient de cette manière un avantage supplémentaire, étant donné que les jets d'oxygène sortant de la tête n'ont pra- tiquement pas d'influence l'un sur l'autre. On évite de cette . façon la formation de tourbillons dans les jets.
En outre, il est avantageux que les conduites d'alimen- tation en oxygène secondaire soient.prévues pour un débit d'oxy- gène plus important que la ou les conduites d'alimentation en oxygène primaire.
On évite de cette manière l'apparition de teneurs en oxyde de fer trop importantes au bord de la surface du bain, '
On améliore ainsi dans une grande mesure la protection du revê- @ tement du convertisseur et la conservation du convertisseur dans son ensemble.
En outre, la nouvelle lance se prête à l'utilisation la plus 'souple lorsque les différentes conduites d'alimentation en oxygène peuvent être réglées indépendamment les unes des au- tres.
Le,dessin représente à titre d'exemple un$-forme d'exé- cution de l'invention.
Les Fig. 1, 2 et 3 représentent de face et en -coupe longitudinale différentes formes d'exécution de la nouvelle tête de lance; les Fig. 4 et 5 sont deux autres vues de face.
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Sur la Fig. 1, une tuyère centrale'1 pour l'oxygène primaire a un diamètre D, et est entourée de quatre tuyè-. res 2 pour l'oxygène secondaire,de diamètre moins important et disposées en cercle. Les axes 2' des tuyères 2 recoupent !axe 1' de la tuyère 1. Leur point d'intersection 3 est situé à une distance supérieure à 10 x D de la surface d'évacuation 4 de toutes les tuyères constituée par la face antérieure de la tête de lance.
A la Fig. 2, les axes 2' et 1' de toutes les tuyères sont parallèles entre eux. Contrairement à ce qui est le cas dans la première forme d'exécution, la tuyère 2 produisant le jet d'oxygène secondaire est disposée au centre, et les tuyères 1 pour l'oxygène primaire sont disposées en cercle autour d'elle .
La Fig. 3 représente une troisième forme d'exécution de l'invention. Dans ce cas, les axes 2' des tuyères destinées à l'oxygène secondaire,qui sont ici aussi disposés en cercle, s'écartent de l'axe 1' de la tuyère centrale 1 produisant le jet d'oxygène primaire,
A la Fig. 4, plusieurs tuyères 1 destinées à l'oxygène - primaire sont disposées à égale distance sur un cercle.
Ces tuyères sont entourées de plusieurs tuyères 2 destinées à l'oxygène secondaire,disposées à égale distance l'une de l'autre sur un cercle concentrique au premier.
Comme on peut le voir à la Fig. 5, les sections des différents jets d'oxygène et les distances séparant les tuyè- res l'une de l'autre ne doivent pas nécessairement être égales. ' Dans chaque cas particulier, il est possible de réaliser les conditions d'évacuation voulues pour les différents jets d'oxy- gène,et par conséquent de provoquer la réaction voulue dans le bain,en modifiant les distances séparant les tuyères l'une de l'autre ainsi que la section de ces dernières, et éventuellement en effectuant un réglage de cette section.