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Association sans but lucratif à Bruxelles,(Belgique) et FORGES DE THY-MARCINELLE & MONCEAU, Convertisseur métallurgique.
La présente invention est relative à un convertisseur métallurgique destiné au soufflage par le fond d'oxygène techniquement pur ou d'un gaz oxydant très riche en oxygène.
On sait que l'affinage pneumatique de la fonte avec insufflation par le fond du convertisseur ne se prête généralement pas à l'utilisation d'oxygène pur, à cause notamment de l'attaque subie par le revêtement réfractaire entourant les tuyères qui garnissent le fond du convertisseur.
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Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été préconisé d'employer des tuyères constituées de deux conduits concentriques avec insufflation d'oxygène pr le conduit central et de gaz à réaction endothermique par la conduit périphérique.
Les résultats obtenus avec de telles tuyères ont été intéressants et on a pu constater la bonne tenue des revêtements réfractaires entourant ces tuyères avec la conséquence d'une augmentation de la du@@e de vie des fonds de convertisseurs équipés de la sorte.
Il peut toutefois se produire une obstruction accidentelle du conduit périphérique empêchant tout passage du gaz à réaction endothermique. De ce fait, l'insufflation est effectuée uniquement avec l'oxygène traversant le con- duit central et on constate alors très rapidement que le revêtement réfractaire entourant les tuyères qui garnis3ent le fond du convertisseur se détériore sur une épaisseur relativement importante.
La présente invention a pour objet un conver- tisseur métallurgique dont le fond est équipé de façon à permettre de remédier au danger que présente l'obstruction du conduit périphérique des tuyères d'insufflation pour la bonne tenue du réfractaire entourant le dit conduit.
Le convertisseur métallurgique, objet de la présente invention, dont le fond est muni de tuyères à double conduit concentrique et qui est destiné au soufflage d'une part, d'oxygène techniquement pur ou d'un gaz oxydant très riche en oxygène par le conduit central et d'autre part, de gaz à réaction endothermique par le conduit périphérique, est essentiellement caractérisé en ce que le fond du dit convertisseur est muni de moyens destinés à détecter toute hausse anormale de température dans le conduit périphérique des tuyères d'insufflation, ce qui est l'indice d'une ob- struction du dit conduit périphérique, et/ou de moyens de refroidissement locaux destinés à combattre l'échauffement excessif da à une obstruction du conduit périphérique des
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tuyères d'insufflation,
et à arrêter l'attaque de la masse r6fractaire entourant le dit conduit périphérique.
Suivant l'invention, les moyens destinés à détecter toute hausse anormale de température dans le conduit périphérique des tuyères d'insufflation comportent un thermocouple amovible logé à l'intérieur du dit conduit périphérique à un niveau dépendant des conditions de souf- flage, de l'état d'usure du fond du convertisseur et des risques d'obstruction du dit conduit périphérique.
Suivant une variante de l'invention, les moyens destinés à détecter toute hausse anormale de tempé- rature dans le conduit périphérique des tuyères d'insuf- flation comportent un circuit électrique sous tension com- posé d'un fil électrique entouré d'une gaine isolante noyée dans la masse réfractaire du fond du convertisseur à proximité du conduit périphérique des tuyères d'insuffla- tion, d'une source de courant électrique, d'un avertisseur lumineux et/ou sonore, et de la paroi métallique du conduit périphérique, l'extrémité supérieure du dit fil électrique étant située à un niveau inférieur ou égal à la moitié de la hauteur totale du fond du convertisseur,
le dit circuit électrique éLant destiné à être fermé lors de l'obstruction du conduit périphérique par la présence du bain métallique qui à la suite de la détérioration locale de la partie su- périeure du tond creuse un entonnoir et établit la contact entre le dit fil électrique et le dit conduit périphérique avec pour conséquence la mise en action de l'avertisseur lumineux et/ou sonore.
Egalement suivant l'invention, les moyens de refroidissement locaux destinés à combattre l'échauffement excessif da à une obstruction du conduit périphérique des tuyères d'insufflation comportent un tuyau noyé dans le fond du convertisseur à proximité du dit conduit périphérique l'extrémité supérieure du dit tuyau étant située à un niveau dépendant des conditions de soufflage et des risques d' obstruction du dit conduit périphérique, l'autre extrémité
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du dit tuyau étant située en dessous de la botte à vent et destinée à être raccordée à une source de gaz à réaction endothermique, tel que par exemple de l'azote, de la vapeur d'eau, de l'argon, de l'anhydride carbonique,
le dit tuyau étant destiné à permettre l'insufflation de gaz à réaction endothermique aux environs du conduit périphérique obstrué quand l'attaque de la masse réfractaire atteint le niveau de l'extrémité supérieure du dit tuyau.
Le diamètre du tuyau destiné à assurer le refroidissement local pour combattra l'échauffement exces- sif da à une obstruction du conduit périphérique des tuyères d'insufflation est compris entre 0,5 et 2 fois le diamètre du conduit central à oxygène des dites tuyères d'insuffla- tion.
Le tuyau destiné à assurer le refroidissement local pour combattre l'échauffement excessif dû à une ob- struction du conduit périphérique est avantageusement situé à une distance de l'axe central des tuyères à double con- duit périphérique, inférieure à 8 fois le diamètre du con- duit à oxygène.
Suivant une variante de l'invention, le tuyau destiné à assurer le refroidissement local pour combattre l'échauffement excessif dû à une obstruction du conduit périphérique des tuyères à double conduit d'insufflation est concentrique à ces conduits et son extrémité supérieure se situe à un niveau égal ou inférieur à la moitié de la hauteur totale du fond du convertisseur.
Les figures 1 à 3 données en annexe à titre d'exemple non limitatif représentent trois modes de cons- truction du dispositif décrit ci-dessus.
La figure 1 représente le fond d'un conver- tisseur muni de tuyères à double conduit concentrique. Le réseau de gaz à réaction endothermique comprend d'une part, la tuyauterie principale (1) d'amenée du gaz à la partie inférieur du convertisseur, d'autre part, le collecteur (2)
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et les canalisations rigides (3) d'un cadre amovible situé en-dessous de la plaque de fond (6) du conver- tisseur ainsi que les tuyaux flexibles inoxydables (4) reliant les canalisations rigides (3) au conduit péri- phérique (5) des tuyères d'insufflation garnissant le fond (7) du convertisseur.
Le réseau d'oxygène comprend également d'une part, la tuyauterie principale (8) d'ame- née du gaz à la partie inférieure du convertisseur, d' autre part, le collecteur (9) et les canalisations rigi- des (10) du même cadre amovible situé en-dessous de la plaque de fond (6) du convertisseur, ainsi que les tuyaux fJexibles inoxydables (11) reliant les canalisations ri- gides (10) au conduit central (12) des tuyères d'insuf- flation.
Conformément à l'invention, le conduit périphérique (5) contient un thermocouple (13) amovible et situé à un niveau tel que toute hausse anormale de tempéra- ture dans le conduit périphérique (5) due à une obstruc- tion du dit conduit empêchant le passage du gaz à réaction endothermique soit suffisamment rapidement détectée pour qu'il n'en résulte pas une détérioration exagérée de la masse réfractaire entourant le dit conduit périphérique.
La figure 2 représente un autre fond de convertisseur muni de tuyères à double conduit concen- trique. Le réseau de gaz à réaction endothermique comprend la tuyauterie principale (20) d'amenée du gaz à la partie inférieure du convertisseur, la botte à vent (21) et le conduit périphérique (22) des tuyères d'insufflation gar- nissant le fond (23) du convertisseur. Le réseau d'oxygène compr.end d'une part ,la tuyauterie principale (24), d'autre part, le collecteur (25) et les canalisations rigides (26) d'un cadre amovible (32) situé au-dessus de la boite à vent (21), ainsi que les tuyaux flexibles inoxydables (27) reliant le cadre d'alimentation d'oxygène au conduit central (28) des tuyères d'insufflation.
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Conformément à l'invention, le fond (23) du convertisseur comporte un tuyau (29) noyé dans la masse réfractaire (23) à proximité du conduit périphérique (22)- L'extrémité inférieure du tuyau (29) débouche dans la boite à vent (21) destinée à l' alimentation en gaz à réaction endothermique. L'extrémité supérieure du tuyau (29) est située à un niveau (30) égal ou inférieur à la moitié de la hauteur totale (31) du fond du convertisseur.
En cas d'obstruction du conduit périphérique (22) et d'un échauffement excessif entraînant la détérioration de la masse réfractaire (23) entourant le dit conduit périphé- rique (22), la dite extrémité supérieure du tuyau (29) est découverte et permet l'insufflation de gaz à réaction endothermique à un débit suffisant pour combattre le dit échauffement excessif sans qu'il en résulte une détério- ration exagérée de la masse réfractaire entourant le dit conduit périphérique (22).
La figure 3 est une variante de la figure 2. et représente un mode de construction conforme à l'inven- tion où le tuyau (13) destiné à assurer le refroidissement local pour co battre l'échauffement excessif dû à une obstruction du conduit périphérique (5) des tuyères à double conduit d'insufflation est concentrique à ces conduits et son extrémité supérieure se situe à un niveau égal ou inférieur à la moitié de la hauteur totale du fond (7) du convertisseur.
Le réseau de gaz à réaction endothermique comprend d'une part, la tuyauterie principale (1) d' amenée du gaz à la partie inférieure du convertisseur, d'autre part, le collecteur (2) et les canalisations rigides (3) d'un cadre amovible situé en dessous de la plaque de fond (6) du convertisseur, ainsi que des tuyaux flexibles inoxydables (4) reliant les canalisa- tions rigide* (3) au conduit périphérique (5) des tuyères d'insufflation garnissant le fond (7) du convertisseur.
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Le réseau d'oxygène comprend également d'une part, la tuyauterie principale (8) d'amenée du gaz à la partie inférieure du convertisseur, d'autre part, le collecteur (9) et les canalisations rigides (10) du même cadre amovible situé en dessous de la plaque de fond (6) du convertisseur, ainsi que les tuyaux flexibles inoxy- dables (11) reliant les canalisations rigides (10) au conduiL central (12) des tuyères d'insufflation.
Le réseau d'alimentation en gaz à réaction endothermique du tuyau (13) est composé de la tuyauterie principale (1), du collecteur (14) raccordé à la dite tuyauterie (1) par l'élément (15), des canalisations rigides (16), ce collecteur (14) et les canalisations rigides (16) faisant partie également du cadre amovible situé en dessous de la plaque de fond (6) du convertis- seur, ainsi que des tuyaux flexibles inoxydables (17) reliant les dites canalisations rigides (16) au tuyau (13) destiné à assurer le refroidissement local pour combattre l'échauffement excessif da à une obstruction du conduit périphérique (5) des tuyères d'insufflation.
Comme dans le cas de la figure 2, le tuyaJ (13) entre en action lorsque le dit échauffement excessif entraî- nant la détérioration de la masse réfractaire entourant le conduit périphérique (5), provoque la mise à découvert de l'extrémité supérieure du tuyau (13).
Bien entendu, le convertisseur métallurgique peut comporter la combinaison d'un moyen d'alarme tel que le thermocouple ou le circuit électrique avertisseur, en cas d'obstruction du conduit périphérique des tuyères d'insufflation et d'un moyen de combattre l'échauffement excessif dû à la dite obstruction, tel que le tuyau noyé dans la masse réfractaire du fond du convertisseur à proximité des tuyères d'insufflation ou le tuyau concen- trique aux deux conduits des dites tuyères d'insufflation.
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Grâce au dispositif décrit ci-dessus, il est possible de détecter l'obstruction éventuelle d'un con- duit périphérique des tuyères d'insufflation et de prendre toute disposition utile pour remédier à cette éventualité, telle que par exemple l'élimination de la dite tuyère d' insufflation par bouchage du trou causé par l'échauffe- ment excessif entraînant la détérioration locale de la masse réfractaire constituant le fond du convertisseur.
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Non-profit association in Brussels, (Belgium) and FORGES DE THY-MARCINELLE & MONCEAU, Metallurgical converter.
The present invention relates to a metallurgical converter intended for bottom blowing of technically pure oxygen or of an oxidizing gas very rich in oxygen.
We know that the pneumatic refining of cast iron with blowing through the bottom of the converter does not generally lend itself to the use of pure oxygen, in particular because of the attack undergone by the refractory lining surrounding the nozzles which line the bottom. of the converter.
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To remedy this drawback, it has already been recommended to use nozzles consisting of two concentric conduits with oxygen blowing in the central conduit and endothermic reaction gas via the peripheral conduit.
The results obtained with such nozzles have been interesting and it has been possible to observe the good behavior of the refractory coatings surrounding these nozzles with the consequence of an increase in the lifetime of the heads of converters equipped in this way.
However, there may be accidental obstruction of the peripheral duct preventing any passage of the endothermic reaction gas. As a result, the insufflation is carried out only with the oxygen passing through the central duct and it is then very quickly observed that the refractory lining surrounding the nozzles which line the bottom of the converter deteriorates over a relatively large thickness.
The present invention relates to a metallurgical converter the bottom of which is equipped so as to make it possible to remedy the danger presented by the obstruction of the peripheral duct of the insufflation nozzles for the good resistance of the refractory surrounding said duct.
The metallurgical converter, object of the present invention, the bottom of which is provided with nozzles with double concentric duct and which is intended for blowing on the one hand, technically pure oxygen or an oxidizing gas very rich in oxygen through the duct central and on the other hand, of endothermic reaction gas through the peripheral duct, is essentially characterized in that the bottom of said converter is provided with means intended to detect any abnormal rise in temperature in the peripheral duct of the insufflation nozzles, which is an indication of an obstruction of said peripheral duct, and / or of local cooling means intended to combat the excessive heating due to an obstruction of the peripheral duct of the
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insufflation nozzles,
and to stop the attack of the refractory mass surrounding said peripheral duct.
According to the invention, the means intended to detect any abnormal rise in temperature in the peripheral duct of the insufflation nozzles comprise a removable thermocouple housed inside said peripheral duct at a level depending on the blowing conditions, 'state of wear of the bottom of the converter and the risk of obstruction of said peripheral duct.
According to a variant of the invention, the means intended to detect any abnormal rise in temperature in the peripheral duct of the insufflation nozzles comprise a live electrical circuit made up of an electrical wire surrounded by a sheath. insulator embedded in the refractory mass of the bottom of the converter near the peripheral duct of the blowing nozzles, a source of electric current, a light and / or sound alarm, and the metal wall of the peripheral duct, the upper end of said electric wire being located at a level less than or equal to half the total height of the bottom of the converter,
the said electric circuit elant intended to be closed when the peripheral duct is blocked by the presence of the metal bath which, following the local deterioration of the upper part of the mower, hollows out a funnel and establishes contact between the said wire electrical and said peripheral conduit with the consequence of activating the light and / or sound alarm.
Also according to the invention, the local cooling means intended to combat the excessive heating due to an obstruction of the peripheral duct of the insufflation nozzles comprise a pipe embedded in the bottom of the converter close to said peripheral duct, the upper end of the pipe. said pipe being located at a level depending on the blowing conditions and the risk of obstruction of said peripheral duct, the other end
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said pipe being located below the wind boot and intended to be connected to a source of endothermic reaction gas, such as for example nitrogen, water vapor, argon, carbon dioxide,
said pipe being intended to allow the insufflation of endothermic reaction gas to the surroundings of the blocked peripheral duct when the attack of the refractory mass reaches the level of the upper end of said pipe.
The diameter of the pipe intended to provide local cooling to combat excessive heating due to an obstruction of the peripheral duct of the insufflation nozzles is between 0.5 and 2 times the diameter of the central oxygen duct of said nozzles d breath.
The pipe intended to provide local cooling in order to combat excessive heating due to an obstruction of the peripheral duct is advantageously located at a distance from the central axis of the nozzles with double peripheral duct, less than 8 times the diameter of the pipe. oxygen line.
According to a variant of the invention, the pipe intended to provide local cooling in order to combat the excessive heating due to an obstruction of the peripheral duct of the nozzles with double insufflation ducts is concentric with these ducts and its upper end is situated at a level equal to or less than half of the total height of the bottom of the converter.
FIGS. 1 to 3, given in the appendix by way of nonlimiting example, represent three construction methods of the device described above.
FIG. 1 shows the bottom of a converter fitted with concentric double duct nozzles. The endothermic reaction gas network comprises, on the one hand, the main pipe (1) for supplying the gas to the lower part of the converter, on the other hand, the manifold (2)
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and the rigid pipes (3) of a removable frame located below the bottom plate (6) of the converter as well as the stainless flexible pipes (4) connecting the rigid pipes (3) to the peripheral pipe ( 5) insufflation nozzles lining the bottom (7) of the converter.
The oxygen network also comprises, on the one hand, the main pipe (8) for supplying gas to the lower part of the converter, on the other hand, the manifold (9) and the rigid pipes (10 ) of the same removable frame located below the bottom plate (6) of the converter, as well as the stainless steel flexible pipes (11) connecting the rigid pipes (10) to the central duct (12) of the exhaust nozzles. flation.
According to the invention, the peripheral duct (5) contains a removable thermocouple (13) located at a level such that any abnormal temperature rise in the peripheral duct (5) due to an obstruction of said duct preventing the passage of the endothermic reaction gas is sufficiently rapidly detected so that it does not result in an exaggerated deterioration of the refractory mass surrounding said peripheral duct.
FIG. 2 shows another converter bottom provided with nozzles with double concentric ducts. The endothermic reaction gas network comprises the main pipe (20) for supplying the gas to the lower part of the converter, the wind boot (21) and the peripheral duct (22) of the insufflation nozzles lining the bottom. (23) of the converter. The oxygen network comprises on the one hand, the main pipe (24), on the other hand, the manifold (25) and the rigid pipes (26) of a removable frame (32) located above the wind box (21), as well as the flexible stainless pipes (27) connecting the oxygen supply frame to the central duct (28) of the insufflation nozzles.
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According to the invention, the bottom (23) of the converter comprises a pipe (29) embedded in the refractory mass (23) near the peripheral duct (22) - The lower end of the pipe (29) opens into the vent (21) intended for the supply of endothermic reaction gas. The upper end of the pipe (29) is located at a level (30) equal to or less than half the total height (31) of the bottom of the converter.
In the event of obstruction of the peripheral duct (22) and excessive heating resulting in deterioration of the refractory mass (23) surrounding said peripheral duct (22), said upper end of the pipe (29) is uncovered and allows the insufflation of endothermic reaction gas at a rate sufficient to combat said excessive heating without resulting in undue deterioration of the refractory mass surrounding said peripheral duct (22).
Figure 3 is a variant of Figure 2 and shows a method of construction according to the invention where the pipe (13) intended to provide local cooling to counter the excessive heating due to an obstruction of the peripheral duct (5) of the nozzles with double insufflation duct is concentric with these ducts and its upper end is at a level equal to or less than half of the total height of the bottom (7) of the converter.
The endothermic reaction gas network comprises on the one hand, the main pipe (1) for supplying the gas to the lower part of the converter, on the other hand, the manifold (2) and the rigid pipes (3) of a removable frame located below the bottom plate (6) of the converter, as well as flexible stainless pipes (4) connecting the rigid pipes * (3) to the peripheral duct (5) of the insufflation nozzles lining the bottom (7) of the converter.
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The oxygen network also comprises on the one hand, the main pipe (8) for supplying the gas to the lower part of the converter, on the other hand, the manifold (9) and the rigid pipes (10) of the same frame. removable located below the bottom plate (6) of the converter, as well as the stainless steel flexible pipes (11) connecting the rigid pipes (10) to the central pipe (12) of the insufflation nozzles.
The endothermic reaction gas supply network of pipe (13) is made up of the main pipe (1), the manifold (14) connected to said pipe (1) by the element (15), rigid pipes ( 16), this manifold (14) and the rigid pipes (16) also forming part of the removable frame located below the bottom plate (6) of the converter, as well as the flexible stainless pipes (17) connecting the said pipes rigid (16) to the pipe (13) intended to provide local cooling in order to combat excessive heating due to an obstruction of the peripheral duct (5) of the insufflation nozzles.
As in the case of FIG. 2, the pipe (13) comes into action when said excessive heating leading to the deterioration of the refractory mass surrounding the peripheral duct (5), causes the upper end of the pipe to be exposed. pipe (13).
Of course, the metallurgical converter can include the combination of an alarm means such as the thermocouple or the electrical warning circuit, in the event of an obstruction of the peripheral duct of the insufflation nozzles and of a means of combating overheating. excessive due to said obstruction, such as the pipe embedded in the refractory mass of the bottom of the converter near the insufflation nozzles or the pipe concentric with the two conduits of said insufflation nozzles.
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Thanks to the device described above, it is possible to detect the possible obstruction of a peripheral pipe of the insufflation nozzles and to take any useful measure to remedy this eventuality, such as for example the elimination of the air. said insufflation nozzle by plugging the hole caused by excessive heating leading to local deterioration of the refractory mass constituting the bottom of the converter.
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