Lance de désulfuration de fonte en poche.
La présente invention est relative à une lance de désulfuration de fonte ou d'acier.
En substance, la lance de désulfuration est constituée essentiellement d'un tube métallique d'injection protégé latéralement par une gaine réfractaire formée de viroles superposées. La lance d'injection est destinée, en service, à être'immergée partiellement dans un bain de fonte ou d'acier pour y injecter au moins un agent de désulfuration véhiculé par un flux gazeux à travers le tube métallique d'injection.
Dans des lances de désulfuration connues, le tube d'injection est recouvert d'une gaine réfractaire appliquée directement contre sa face extérieure et s'étendant continûment sur toute sa longueur.
Dans d'autres lances de désulfuration connues, le tube d'injection est entouré de viroles réfractaires
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autour du tube d'injection, en sorte que l'espace existant entre ce tube et ces viroles sert simplement au montage de la lance de désulfuration.
En conséquence, toutes les lances de désulfuration connues sont dépourvues d'un moyen de refroidissement efficace, capable d'éviter leur détérioration-rapil soit par déformation ou fléchissement du tube d'injecti soit par attaque rapide du réfractaire. Ainsi, les lances de désulfuration. connues, ne permettent de traiter qu'un nombre particulièrement réduit de coulées notamment de fonte en poche. De ce fait, avec les lances de désulfuration connues, le prix de revient, à la tonne d'acier, de l'opération de désulfuration est très élevé. D'autre part, les lances de désulfuration connues nécessitent une main-d'oeuvre pour
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furation connues sont souvent coupées pendant la désulfuration lorsqu'elles sont immergées dans le bain métallique, ce qui fausse alors la désulfuration de cet alliage liquide.
L'invention a pour objet une nouvelle lance de désulfuration permettant de remédier aux inconvénients des cas connus, et en particulier, assurait un nombre de coulées désulfurées nettement plus grand que celui de ces cas connus.
A cet effet, une lance de désulfuration selon l'invention présente entre le tube métallique d'injection et les viroles réfractaires, une chambre annulaire fermée vers le bas et traversée en service de bas en haut par un débit d'un gaz de refroidissement. Le gaz de refroidissement est neutre par rapport à l'agent de désulfuration.
Le débit du gaz de refroidissement assure le refroidissement du tube métallique d'injection et des viroles réfractaires lors de l'opération de désulfuration.
Pour assurer la circulation de bas en haut du gaz de refroidissement dans la nouvelle lance de désulfuration, la chambre annulaire est équipés d'au moins un tube d'amenée du gaz de refroidissement dans sa partie inférieure .En pratique, la chambre annulaire comporte plusieurs tubes d'amenée du gaz de refroidissement qui sont raccordés
par leur partie supérieure à un caisson distributeur de
ce gaz qui est monté autour du tube métallique d'injection, au-dessus des viroles réfractaires. Les tubes d'amenée s'étendent parallèlement à ce tube métallique d'injection et débouchent au voisinage du fond de la chambre annulaire.
Afin que le refroidissement des éléments constitutifs de la nouvelle lance de désulfuration, soit parti-
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compartiments concentriques séparés par un tube intermédiaire coaxial au tube métallique d'injection. Le tube intermédiaire est suspendu à l'appareil porte-lance, par l'intermédiaire d'une rondelle qui est soudée à la partie supérieure de ce tube intermédiaire et qui est fixée sur le manchon du système de suspension de l'appareil portelance. En pratique, la chambre annulaire principale comporte des tubes d'amenée qui s'étendent dans le compartiment intérieur et qui débouchent près du fond pour y amener le gaz de refroidissement. L'échappement du gaz de refroidissement s'effectue par des ouvertures prévues dans la partie supérieure du tube intermédiaire. La chambre
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née qui s'étendent dans ce compartiment intérieur entre les premiers et qui présentent près du fond et à mi-hauteur, des raccords traversant le tube intermédiaire pour permettre ainsi l'injection du gaz de refroidissement dans le compartiment extérieur.
Selon une caractéristique constructive de la nouvelle lance de désulfuration, un disque métallique annulaire est fixé à la base du tube intermédiaire.
Afin de résister davantage aux sollicitations thermiques, la partie inférieure du tube métallique d'injection de la nouvelle lance de désulfuration est protégée par un nez de lance en réfractaire. De préférence, le nez de lance est vissé sur un manchon réfractaire lequel est maintenu en place par un écrou métallique. Cet- écrou est lui-même protégé par le nez de lance et est -vissé sur une buselure métallique filetée à son extrémité inférieure et soudée à sa partie supérieure sur le disque annulaire.
De plus, le nez de lance et le disque métallique annulaire fixé au tube intermédiaire délimitent une chambre annulaire inférieure auxiliaire qui est alimentée en gaz de refroidissement par des tubes d'amenée dont l'extrémité inférieure, de préférence rétrécie, traverse ce disque annulaire, et qui communique avec le compartiment extérieur de la chambre annulaire principale par au moins une ouverture prévue entre ce même disque annulaire et la virole réfractaire inférieure. Le gaz de refroidissement sort de la chambre annulaire inférieure et pénètre dans le compartiment extérieur à travers l'ouverture en question.
Afin de presser élastiquement les viroles les unes contre les autres et l'inférieure contre le nez de lance, il est prévu dans la nouvelle lance de désulfuration, un ressort hélicoïdal appliqué contre la virole supérieure. L'espace entre les spires du ressort héli- <EMI ID=6.1>
froidissement circulant dans le compartiment extérieur de la chambre annulaire principale.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement deux formes de réalisation de l'invention.
- La figure 1 est une coupe axiale verticale d'une première forme de réalisation d'une lance de désulfuration selon l'invention.
- La figure 2 est une coupe transversale de la lance de désulfuration faite suivant la ligne II-II de la figure précédente.
- La figure 3 est une coupe axiale analogue d'une deuxième forme d'exécution plus perfectionnée de la lance de désuif uration selon l'invention.
- Les figures 4,5 et 6 sont des coupes transversales de la deuxième lance de désulfuration, faites suivant les lignes IV-IV, V-V et VI-VI de la première figure. <EMI ID=7.1> inférieure de la deuxième lance de désulfuration.
Dans ces différentes figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
La lance de désulfuration selon l'invention sert à injecter au moins un agent désulfurant dans un bain de fonte ou d'.acier qui est contenu, par exemple dans une poche de coulée.
En substance, la lance de désulfuration comprend un tube d'injection 1 en acier, un nez de lance 2 en matériau réfractaire et des viroles annulaires superposées 3 également en matériau réfractaire.
L'ensemble de la lance de désulfuration est suspendu à un appareil porte-lance non représenté et .
est opérationnel par exemple au-dessus d'une poche de coulée contenant un bain de fonte à désulfurer.
La lance de désulfuration est reliée au système de suspension de l'appareil porte-lance par des moyens conventionnels.
Le tube d'injection 1 est traversé, en service, par une quantité d'agent désulfurant,véhiculée �neumatiquement par un flux de gaz approprié et injectée à la sortie de ce tube 1 dans le bain métallique à désulfurer. L'alimentation du tube d'injection 1 en agent désulfurant et en gaz est reliée à sa partie supérieure par des moyens connus non représentés. Le tube d'injection 1 est protégé latéralement par les viroles réfractaires 3 et par le nez de lance 2.
Conformément à l'idée inventive, la lance de désulfuration présente essentiellement une chambre intérieu-
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tion 1 et les viroles réfractaires 3, au-dessus du nez de lance <2>. La chambre principale 4 sert à la circulation de bas en haut d'un débit de gaz de refroidissement capable de refroidir à la fois le tube d'injection 1, le nez de lance 2 et les viroles réfractaires 3. Le gaz mis en oeuvre pour ce refroidissement est neutre par rapport à l'agen de désulfuration .
Pour assurer l'amenée du gaz de refroidissement dans la partie inférieure de la chambre principale 4, la lance de désulfuration comporte essentiellement des tubes d'amenée 5 tous parallèles au tube d'injection 1. Les extrémités inférieures des tubes d'amenée 5 se trouvent au voisinage du nez de lance 2, tandis que les extrémités supérieures de ces tubes 5 sont raccordées à un caisson 6 de distribution du gaz de refroidissement. Le caisson distributeur 6 entoure hermétiquement le tube d'injection 1 au-dessus des viroles réfractaires 3. L'alimentation du caisson ditributeur 6 en gaz de refroidissement est assurée par une conduite d'alimentation 7 par exemple latérale.
Dans chaque exemple, le.nez de lance 2 est taraudé intérieurement dans sa partie supérieure. De ce fait, le nez de lance 2 est vissé sur un écrou 8 en matériau réfractaire placé sur une buselure métallique 9 elle-même montée sur le tube d'injection 1. L'écrou 8 est maintenu axialement sur la buselure-9 entre la collerette supérieu-
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vissé sur la partie inférieure filetée 12 de cette buselure 9.
Dans chaque cas considéré, la virole réfractaire inférieure 3a repose sur le nez de lance 2 par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité inférieur 13 par exemple en asbeste. D'autre part, les viroles réfractaires 3 sont superposées avec chaque fois entre elles un joint d'étanchéité intermédiaire 14 analogue.
Dans la première forme de réalisation représentée, les virolles réfractaires 3 s'étendent ensemble pratiquement sur toute la hauteur séparant le nez de lance 2 et
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supérieure 3b est adjacente au fond du caisson distribu- teur 6 et en est séparée uniquement par un joint d'étanchéité supérieur 15, par exemple en néoprène.
D'autre part, dans le premier exemple, la chambre principale 4 présente un seul compartiment et ne comporte que des tubes d'amenée 5, tous identiques, répartis régulièrement autour du tube d'injection 1. Le gaz de refroidissement est donc injecté dans la chambre principale 4 près
du nez de lance 2 et remonte dans cette chambre 4 en . lèchant la face extérieure du tube d'injection 1 et les faces intérieures des viroles réfractaires 3. Le gaz de refroidissement sort de la chambre principale 4 par exemple à travers des ouvertures d'échappement 16 prévues de préférence entre le fond du caisson distributeur 6 et la virole réfractaire supérieure 3b et distribuées régulièrement autour du tube d'injection 1.
Le gaz de refroidissement circulant dans la cham-
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tion 1 qui reste ainsi rigide de même que celui des viroles réfractaires 3 et du nez de lance 2 qui sont ainsi sujets à moins de dégradations sous l'effet des sollicitations thermiques qu'ils subissent lors de l'immersion de la lance de désulfuration dans le bain métallique.
Dans la deuxième forme d'exécution représentée, les viroles réfractaires 3 prennent élastiquement appui entre elles et le nez de lance 2 avec interposition des joints d'étanchéité inférieur 13 et intermédiaire 14. A cet effet, les viroles réfractaires 3 sont sollicitées par
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22 entre le caisson distributeur 6 et la virole réfractaire supérieure 3b. La spire supérieure 17a du ressort 17 est logée dans une rainure circulaire aménagée dans un disque annulaire métallique 18 formant le fond du caisson distributeur 6. La spire inférieure 17b est disposée à son tour dans une rainure circulaire d'une rondelle métallique 19 reposant sur la virole supérieure 3b. Après montage, les spires du ressort 17 restent distantes les unes des autres.
Egalement dans le deuxième cas considéré, la chambre principale 4 présente autour du tube d'injection 1, deux compartiments concentriques, l'un intérieur 20 adjacent à ce tube d'injection 1 et l'autre extérieur 21 contigu aux viroles réfractaires 3,
Les deux compartiments 20 et 21 sont séparés radialement par un tube intermédiaire 22 suspendu à l'appareil porte-lance par l'intermédiaire d'une rondelle qui est soudée à la partie supérieure de ce tube intermédiaire
22 et qui est fixée sur le manchon du système de suspension de cet appareil porte-lance. Le compartiment intérieur 20 communique avec le milieu ambiant par des orifices supérieurs 23 prévus dans la partie supérieure du tube intermédiaire 22, par exemple au-dessus de la virole réfractaire
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Le compartiment intérieur 20 est délimité vers le bas par un disque annulaire métallique 24- qui est fixé à la base du tube intarmédiaire 22 et auquel est soudée la collerette supérieure 10 de la buselure 9 précitée.
Le compartiment intérieur 20 est parcouru, en
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lors de sa remontée, à refroidir le tube d'injection. Le gaz de refroidissement est amené dans la partie inférieure du compartiment intérieur 20 par des tubes d'amenée 5a analogues à ceux de la première forme d'exécution. Les tubes d'amenée 5a sont donc raccordés supérieurement au caisson distributeur 6 à travers le fond de ce dernier. Les tubes d'amenée 5a s'étendent aussi vers le bas parallèlement au tube d'injection 1 jusqu'à peu de distance du disque inférieur 24.
Le gaz de refroidissement qui traverse le compartiment intérieur 20 est relativement peu réchauffé à sa sortie à travers les orifices supérieurs 23 par lesquels il passe dans le milieu ambiant entre les spires du ressort
17.
Le compartiment extérieur 21 est aussi parcouru en service, par un autre flux du même gaz de refroidissement servant à refroidir efficacement le nez de lance 2 et les viroles réfractaires 3. Le compartiment extérieur 21 est alimenté en gaz de refroidissement par des tubes d'amenée 5b particuliers ayant de préférence le même diamètre que. les précédents 5a.
En fait, les tubes d'amenée 5b sont montés parallèlement au tube d'injection 1 et aux tubes d'amenée 5a en étant répartis régulièrement entre ces derniers. Chaque tube d'amenée 5b s'étend sur toute la hauteur de la chambre annulaire 4 dans le compartiment intérieur 20. L'extré-mité supérieure de chaque tube d'amenée 5b est branchée
au caisson distributeur 6 à travers le fond de ce dernier. L'extrémité inférieure de chaque tube d'amenée 5b débouche dans une chambre auxiliaire inférieure annulaire 25 délimitée essentiellement par le nez de lance 2, le disque inférieur 24 et le joint d'étanchéité inférieur 13. Chaque tube d'amenée 5b communique avec le compartiment extérieur 21 d'une part, dans sa partie inférieure, par des raccords
inférieurs 26 et d'autre part, dans sa partie médiane, par des raccords médians analogues 27, les raccords 26 et 27 traversant le tube intermédiaire 2<2>.
La chambre auxiliaire 25 communique constamment avec le compartiment extérieur 21 par une fente annulaire
28 localisée entre le disque inférieur 24 et la virole réfractaire inférieure 3a.
De la sorte, en service, le gaz de refroidissement qui circule dans chaque tube d'amenée 5b est réparti d'une part,dans le compartiment extérieur 21 à travers les raccords 26 et 27, et d'autre part, dans la chambre auxiliaire <2>5 à travers l'extrémité inférieure rétrécie de ce tube 5b. Ainsi, une première partie du flux du gaz de refroidissement est injectée énergiquement dans la chambre auxiliai-
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remonte ensuite dans le compartiment extérieur 21 de la chambre principale 4. Au niveau des racoords inférieurs 26, une deuxième partie encore froide de ce flux passe dans le compartiment extérieur 21 et s'ajoute à la première partie pour refroidir les viroles réfractaires 3 en remontant.
Au niveau des raccords médians 27, une troisième partie encore froide du même flux arrive dans le compartiment extérieur 21 et s'additionne aussi aux deux précédentes pour continuer de refroidir les viroles réfractaires 3. Dans la partie supérieure du compartiment extérieur 21,le flux du gaz de refroidissement y afférent est évacué dans le milieu ambiant entre les spires du ressort 17. Il est à noter que la section transversale annulaire du compartiment extérieur
21 est nettement plus petite que celle du compartiment intérieur 20, en sorte que, pour des débits sensiblement les mêmes, le gaz de refroidissement circule beaucoup plus vite à travers ce compartiment extérieur 21 qu'à travers l'autre
20. Une telle différence dans les vitesses d'écoulement du gaz de refroidissement permet de refroidir plus énergiquement les viroles réfractaires 3 et le nez de lance 2 que le tube d'injection 1, ces éléments réfractaires 2 et 3 étant d'ailleurs beaucoup plus thermiquement sollicités en service que l'élément métallique 1.
Il est à remarquer que le tube intermédiaire 22 de séparation des compartiments intérieur 20 et extérieur 21
de la chambre principale 4 est maintenu équidistant des viroles réfractaires 3 par exemple par des fils d'acier 29 soudés par points à la face extérieure de ce tube intermédiaire 22.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées '
dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation à condition que ces modifications ne soient pas en contra-. diction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
r
REVENDICATIONS.
1.- Lance de désulfuration de fonte ou d'acier,
constituée essentiellement d'un tube métallique d'injection protégé latéralement par une gaine réfractaire
formée de viroles superposées, cette lance étant desti-
née en service à être immergée partiellement dans un
bain de fonte ou d'acier pour y injecter au moins un agent
de désulfuration véhiculé par un flux gazeux à travers le
tube métallique d'injection, caractérisée en ce qu'elle
présente entre le tube métallique d'injection et les vi-
roles réfractaires, une chambre annulaire fermée vers le
bas et traversée en service de bas en haut par un débit
d'un gaz de refroidissement, lequel gaz est neutre par rap-
port à l'agent de désulfuration, ce débit gazeux assurant
le refroidissement du tube métallique d'injection et des
viroles réfractaires lors de l'opération de désulfuration
de la fonte.