Tube plongeur pour cuve à vide de dégazage
d'un bain d'acier La présente invention est relative à un tube plongeur qui est monté à la partie inférieure de la cuve à vide d'une installation de dégazage sous vide d'un bain d'acier contenu dans une poche.
Dans un premier cas, lors des opérations
de dégazage du bain d'acier placé dans la poche amenée en dessous de la cuve à vide, cette cuve est d'abord mise sous un vide de l'ordre de 1 mm Hg par une pompe adéquate et est ensuite déplacée verticalement et alternativement,de manière que le tube plongeur soit immergé à plusieurs reprises dans le bain d'acier. Chaque
fois que le tube plongeur pénètre dans le bain d'acier, le vide de la cuve provoque l'apiration d'une partie
de ce bain dans cette cuve. Chaque fois que le tube plongeur sort du bain d'acier, la partie aspirée de ce bain retombe dans la poche en y occasionnant un brassage puissant de l'acier liquide. Ainsi, des cycles d'aspiration et de rejet de l'acier sont produits entre la cuve et la poche entraînant un dégazage de cet acier
et en particulier une décarburation par départ de l'oxyde..de carbone préalablement dissous. Après extraction des gaz inclus dans l'acier liquide, celui-ci peut être désoxydé davantage par addition d'éléments de désoxydation et mis à nuance par addition d'éléments d'alliage approprié.
Dans un deuxième cas, lors d'opérations de dégazage similaires, les tubes plongeurs de la cuve
à vide sont immergés dans le bain d'acier. Ensuite,
la cuve est mise sous un vide du même ordre de grandeur que dans le premier cas. De ce fait, une quantité déterminée d'acier liquide remplit les tubes plongeurs et une partie de la cuve vide. Par après, avec les tubes plongeurs constamment immergés, un flux gazeux est
admis dans un des tubes plongeurs et monte dans l'acier liquide contenu dans ce tube plongeur et dans la cuve
à vide. De la sorte, ce flux gazeux entraîne avec lui
de l'acier liquide hors de la poche dans le cuve à
vide. Il en résulte un mouvement tournant de l'acier liquide consistant essentiellement en une montée de cet
acier à travers le tube plongeur en question et en une descente dudit acier à travers le ou les autres tubes plongeurs. Ainsi, ce mouvement tournant de l'acier
liquide provoque le dégazage voulu de cet acier dans
la cuve à vide.
Les tubes plongeurs mis en oeuvre dans les installations de dégazage connues comprennent essentiellement une paroi métallique simple entourée par un revêtement réfractaire qui protège ses faces extérieure
et intérieure et son bord inférieur. La paroi métal-
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étanchéité entre la cuve à vide et le tube plongeur.
Les tubes plongeurs connus présentent
des inconvénients inhérents à leur paroi métallique.
En effet, en service normal, le dégazage
du bain d'une poche de 200 tonnes s'effectue en 20 à 30 minutes. Ainsi, le tube plongeur est fortement sollicité thermiquement et mécaniquement. L'échauffement important du tube plongeur entraîne une dilatation de
sa paroi métallique sensiblement plus forte que celle
de son revêtement réfractaire. De ce fait, il se
produit dans ce revêtement réfractaire, des fissures
dans lesquelles l'acier liquide s'infiltre et atteint
la paroi métallique. Il en résulte des perforations dans le tube plongeur entraînant des entrées d'air dans la cuve à vide avec comme conséquences, un vide sensiblement moins important dans cette cuve et l'acier du
bain moins bien dégazé et traité. En outre, le joint d'étanchéité entre la cuve à vide et le tube plongeur
est également fortement sollicité mécaniquement et thermiquement et donne aussi lieu à des percées engendrant les mêmes conséquences défavorables. De la sorte, les tubes plongeurs connus sont remplacés fréquemment et
par exemple jusqu'à 4 à 5 fois pendant la campagne du revêtement réfractaire de la cuve à vide, laquelle campagne est de 300 à 350 coulées. Le remplacement du
tube plongeur connu est particulièrement long et
dure environ 24 heures ce qui occasionne une perte sensible de rendement des opérations de dégazage des bains d'acier successifs.
L'objet de l'invention est un nouveau tube plongeur du genre susdit permettant de remédier efficacement aux inconvénients précités des cas connus.
A cet effet, dans le nouveau tube plongeur,
la paroi métallique est double et fermée vers le bas. Cette paroi forme ainsi une chambre de refroidissement annulaire qui est parcourue en service par un débit de gaz de refroidissement. Ce gaz est amené dans la partie inférieure de la chambre de refroidissement par plusieurs tubes d'amenée verticaux et est évacué à la partie supérieure de cette chambre. Le gaz de refroidissement refroidit énergiquement la paroi métallique du tube plongeur et, à travers cette paroi, le revêtement réfractaire de ce tube plongeur, ainsi d'ailleurs que
le joint d'étanchéité entre lui et la cuve à vide.
Le refroidissement efficace du tube plongeur et du
joint d'étanchéité assure leur résistance aux chocs thermiques et même aux sollicitations mécaniques et empêche leur percée par l'acier liquide. Le nouveau tube plongeur peut ainsi ne pas être remplacé pendant la campagne du revêtement réfractaire de la cuve à vide.
Selon une caractéristique constructive
du nouveau tube plongeur, les tubes d'amenée sont branchés sur un caisson distributeur du débit du gaz
de refroidissement froid. Le caisson distributeur est monté à la partie supérieure de la paroi métallique du tube plongeur et est raccordé à une source d'alimentation de ce gaz. Cette caractéristique permet une répartition particulièrement uniforme et facile du gaz de refroidissement dans la partie inférieure de la chambre de refroidissement du tube plongeur.
Selon une autre caractéristique constructive du nouveau tube plongeur, une caisson collecteur du débit du gaz de refroidissement chaud est monté à la partie supérieure de la paroi métallique et communique par exemple avec le milieu ambiant. Cette caractéristique permet de protéger les sorties du gaz de refroidissement chaud hors de la chambre de refroidissement du tube plongeur.
Pour simplifier la construction du nouveau tube plongeur, les caissons distributeur et collecteur sont avantageusement.superposés.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et
des dessins annexés au présent mémoire qui illustrent schématiquement et à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe en élévation d'un type d'installation de dégazage sous vide d'un bain d'acier, utilisant le tube plongeur selon l'invention. La figure 2 est une coupe axiale verticale d'un nouveau tube plongeur, faite suivant la ligne II-II de la figure suivante. La figure 3 est une coupe horizontale du tube plongeur, faite suivant la ligne III-III de la deuxième figure. La figure 4 est à plus grande échelle une coupe verticale du tube plongeur, faite suivant la ligne IV-IV de la troisième figure. La figure 5 est une coupe analogue à la précédente mais faite suivant la ligne V-V de la troisième figure.
Dans ces différentes figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Le tube plongeur représenté sert à équiper
la partie inférieure d'une cuve à vide 1 faisant partie d'une installation de dégazage d'acier. La cuve 1 garnie intérieurement d'un revêtement réfractaire est raccordée à sa partie supérieure à une pompe à vide par un conduit 2 également pourvu d'un revêtement réfractaire intérieur.
Le tube plongeur est monté sur le fond de
la cuve 1 par des moyens de fixation conventionnels
et avec interposition d'un joint d'étanchéité 3.
L'acier à dégazer à l'état liquide constitue un bain 4, par exemple de 80 tonnes, contenu dans une poche de coulée 5.
Pour dégazer l'acier du bain 4, la poche 5 est amenée en dessous de la cuve 1. Ensuite, la cuve 1 est mise sous un vide poussé de l'ordre de 1 mm Hg.
Dès lors, la cuve est déplacée alternativement en hauteur de manière que le tube plongeur soit alternativement plongé et immergé dans le bain 4 et
relevé et retiré de ce bain 4. A chaque immersion du tube plongeur dans le bain 4, une masse importante d'acier liquide par exemple 15 tonnes est aspirée
dans la cuve 1 sous l'effet du vide produit. A chaque remontée du tube plongeur hors du bain 4, la masse d'acier en question retombe par gravité dans la poche 5. De la sorte,le bain 4 est puissamment brassé et l'acier est fortement dégazé.
Comme le montre particulièrement la figure 4, le tube plongeur comprend une paroi métallique double constituée de deux cylindres coaxiaux 6 et 7 et fermée vers le bas par un anneau 8. Les cylindres 6 et 7 et l'anneau 8 délimitent entre eux une chambre de refroidissement annulaire 9. En service, la chambre 9 est parcourue de bas en haut par un courant d'un gaz de refroidissement, en général par un courant d'air.
Dans le seul exemple choisi, la chambre de refroidissement 9 communique à sa partie inférieure avec un caisson 10 distributeur du gaz de refroidissement. Le caisson distributeur 10 est solidarisé à la partie supérieure de la paroi métallique double et en particulier aux cylindres 6 et 7. Le caisson distributeur 10 est raccordé par des moyens non représentés
à une source du gaz de refroidissement. Le gaz de refroidissement froid en pénétrant dans le caisson distributeur 10 en contact direct avec le joint d' étanchéité 3 entre la cuve 1 et le tube plongeur, refroidit énergiquement ce joint 3.
Pour pouvoir communiquer à sa partie inférieure avec le caisson distributeur 10, la chambre de refroidissement 9 est traversée par plusieurs tubes d'amenée 11 verticaux et angulairement équidistants. L'extrémité supérieure de chaque tube 11 est branchée sur le fond du caisson distributeur 10, tandis que l'extrémité inférieure de ce tube 11 se trouve près de l'anneau 8, c'est-à-dire près du fond de la chambre de refroidissement 9.
De la sorte, le débit du gaz de refroidissement admis froid dans le caisson distributeur 10 est réparti dans les tubes d'amenée 11. Dans ceux-ci, le
gaz de refroidissement circule de haut en bas et
débouche dans la partie inférieure de la chambre de refroidissement 9. Dès lors, le gaz de refroidissement remonte dans la chambre de refroidissement 9, entre
les cylindres 6 et 7 et les tubes 11 et devient de plus en plus chaud. A la sortie des tubes 11, le gaz de refroidissement froid refroidit énergiquement l'anneau 8
et la partie inférieure des cylindres 6 et 7. Lors de
sa remontée, le gaz de refroidissement refroidit les cylindres 6 et 7 de la paroi métallique double du
tube plongeur.
A la partie supérieure de la chambre de refroidissement 9, le gaz de refroidissement chaud
passe dans un caisson collecteur 12 d'où il est évacué par exemple dans le milieu ambiant. Le caisson
collecteur 12 est solidarisé à la partie supérieure
de la paroi métallique et en particulier au cylindre extérieur 7 notamment par des goussets 13.
Dans l'exemple choisi, les caissons distributeur 10 et collecteur 12 sont avantageusement superposés. Ces caissons 10 et 12 présentent une paroi horizontale commune et sont latéralement dans le même alignement cylindrique.
La paroi métallique double et les caissons
10 et 12 du tube plongeur sont protégés thermiquement
par un revêtement réfractaire 14 entourant le cylindre extérieur 7 et le cylindre intérieur 6 sur toute leur hauteur et chevauchant sur l'anneau 8 et les bords inférieurs de ces cylindres 6 et 7. Le gaz de refroidissement.
circulant dans la paroi métallique double du tube plongeur refroidit également le revêtement réfractaire
14 dont la tenue en est ainsi améliorée.
Pour faciliter le placement du revêtement réfractaire 14 contre le fond du caisson collecteur 12, il est prévu une collerette métallique annulaire 15 prolongeant radialement ce fond. La collerette 15 est soudée au caisson collecteur 12 et est renforcée par des goussets verticaux 16 soudés aussi aux deux caissons 10 et 12.
Lors du montage du tube plongeur sur la cuve à vide 1, la paroi supérieure du caisson distributeur 10 est appliquée et fixée à la partie métallique inférieure de cette cuve 1 avec interposition du joint 3.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée à la forme de réalisation représentée 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 contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
REVENDICATIONS
1. Tube plongeur monté à la partie inférieure de la cuve à vide d'une installation de dégazage sous vide d'un bain d'acier contenu dans une poche et destiné à être immergée dans le bain, ce tube
plongeur comprenant essentiellement une paroi métallique montée sur la cuve et protégée par un revêtement réfractaire recouvrant ses faces extérieure et intérieure et son bord inférieur,
caractérisé
en ce que la paroi métallique (6,7,8) est double et fermée vers le bas et forme ainsi une chambre de refroidissement annulaire (9) qui est parcourue par
un débit de gaz de refroidissement amené dans sa partie inférieure par plusieurs tubes d'amenée verticaux (11) et évacué à sa partie supérieure, ce gaz de refroidissement refroidissant énergiquement le tube plongeur
et le joint d'étanchéité (3) entre celui-ci et la
cuve (1).
Dip tube for degassing vacuum tank
The present invention relates to a dip tube which is mounted at the bottom of the vacuum tank of a vacuum degassing installation of a steel bath contained in a pocket.
In the first case, during operations
degassing of the steel bath placed in the pocket brought below the vacuum tank, this tank is first put under a vacuum of the order of 1 mm Hg by a suitable pump and is then moved vertically and alternately, so that the dip tube is repeatedly immersed in the steel bath. Each
once the dip tube enters the steel bath, the vacuum in the tank causes part of the suction
of this bath in this tank. Each time the dip tube leaves the steel bath, the aspirated part of this bath falls back into the pocket, causing strong mixing of the liquid steel. Thus, suction and rejection cycles of steel are produced between the tank and the ladle, resulting in degassing of this steel.
and in particular decarburization by leaving the carbon oxide..dissolved beforehand. After extraction of the gases included in the liquid steel, the latter can be further deoxidized by adding deoxidizing elements and nuanced by adding elements of suitable alloy.
In a second case, during similar degassing operations, the dip tubes of the tank
vacuum are immersed in the steel bath. Then,
the tank is placed under a vacuum of the same order of magnitude as in the first case. As a result, a determined quantity of liquid steel fills the dip tubes and part of the empty tank. Then, with the dip tubes constantly submerged, a gas flow is
admitted into one of the dip tubes and rises in the liquid steel contained in this dip tube and in the tank
empty. In this way, this gas flow carries with it
liquid steel out of the ladle into the tank
empty. This results in a rotating movement of the liquid steel consisting essentially of a rise of this
steel through the dip tube in question and downhill from said steel through the other dip tube (s). So this rotating movement of steel
liquid causes the desired degassing of this steel in
the vacuum tank.
The dip tubes used in known degassing installations essentially comprise a simple metal wall surrounded by a refractory lining which protects its outer faces
and inner and its lower edge. The metal wall-
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sealing between the vacuum tank and the dip tube.
Known dip tubes have
disadvantages inherent in their metal wall.
Indeed, in normal service, degassing
bathing a 200-ton bag takes 20 to 30 minutes. Thus, the dip tube is highly stressed thermally and mechanically. The significant heating of the dip tube leads to expansion of
its metal wall noticeably stronger than that
of its refractory lining. Therefore, it
produced in this refractory lining, cracks
into which the liquid steel infiltrates and reaches
the metal wall. This results in perforations in the dip tube causing air to enter the vacuum tank with the consequences, a significantly lower vacuum in this tank and the steel of the
less degassed and treated bath. In addition, the seal between the vacuum tank and the dip tube
is also highly stressed mechanically and thermally and also gives rise to breakthroughs generating the same unfavorable consequences. In this way, the known dip tubes are replaced frequently and
for example up to 4 to 5 times during the campaign of the refractory lining of the vacuum tank, which campaign is 300 to 350 castings. Replacement of
known dip tube is particularly long and
lasts approximately 24 hours, which results in a significant loss of efficiency in the degassing operations of successive steel baths.
The object of the invention is a new dip tube of the above type making it possible to effectively remedy the aforementioned drawbacks of known cases.
To this end, in the new dip tube,
the metal wall is double and closed down. This wall thus forms an annular cooling chamber which is traversed in service by a flow of cooling gas. This gas is brought into the lower part of the cooling chamber by several vertical supply tubes and is evacuated to the upper part of this chamber. The cooling gas vigorously cools the metal wall of the dip tube and, through this wall, the refractory lining of this dip tube, as well as
the seal between it and the vacuum tank.
Efficient cooling of the dip tube and
seal ensures their resistance to thermal shock and even mechanical stress and prevents them from being pierced by liquid steel. The new dip tube can thus not be replaced during the campaign of the refractory lining of the vacuum tank.
According to a constructive characteristic
of the new dip tube, the supply tubes are connected to a gas flow distributor box
cold cooling. The distributor box is mounted on the upper part of the metal wall of the dip tube and is connected to a supply source for this gas. This characteristic allows a particularly uniform and easy distribution of the cooling gas in the lower part of the cooling chamber of the dip tube.
According to another constructive characteristic of the new dip tube, a collector box for the flow of hot cooling gas is mounted at the upper part of the metal wall and communicates, for example, with the ambient environment. This feature protects the hot cooling gas outlets from the cooling chamber of the dip tube.
To simplify the construction of the new dip tube, the distributor and collector boxes are advantageously superposed.
Other details and particularities of the invention will become apparent during the description and
of the drawings annexed to the present specification which illustrate schematically and by way of example only, an embodiment of the invention.
Figure 1 is a sectional elevation of a type of vacuum degassing installation of a steel bath, using the dip tube according to the invention. Figure 2 is a vertical axial section of a new dip tube, taken along line II-II of the following figure. Figure 3 is a horizontal section of the dip tube, taken along line III-III of the second figure. Figure 4 is on a larger scale a vertical section of the dip tube, taken along line IV-IV of the third figure. Figure 5 is a section similar to the previous one but made along the line V-V of the third figure.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
The dip tube shown is used to equip
the lower part of a vacuum tank 1 forming part of a steel degassing installation. The tank 1 internally lined with a refractory lining is connected at its upper part to a vacuum pump by a conduit 2 also provided with an interior refractory lining.
The dip tube is mounted on the bottom of
tank 1 by conventional fixing means
and with the interposition of a seal 3.
The steel to be degassed in the liquid state constitutes a bath 4, for example of 80 tonnes, contained in a ladle 5.
To degas the steel of the bath 4, the pocket 5 is brought below the tank 1. Then, the tank 1 is placed under a high vacuum of the order of 1 mm Hg.
Consequently, the tank is moved alternately in height so that the dip tube is alternately immersed and immersed in the bath 4 and
raised and removed from this bath 4. Each time the dip tube is immersed in the bath 4, a large mass of liquid steel, for example 15 tonnes, is sucked
in tank 1 under the effect of the vacuum produced. Each time the dip tube rises from the bath 4, the mass of steel in question falls by gravity into the pocket 5. In this way, the bath 4 is strongly stirred and the steel is strongly degassed.
As shown particularly in Figure 4, the dip tube comprises a double metal wall consisting of two coaxial cylinders 6 and 7 and closed downwards by a ring 8. The cylinders 6 and 7 and the ring 8 define between them a chamber annular cooling 9. In service, the chamber 9 is traversed from bottom to top by a stream of a cooling gas, generally by a stream of air.
In the only example chosen, the cooling chamber 9 communicates at its lower part with a box 10 distributing the cooling gas. The distributor box 10 is secured to the upper part of the double metal wall and in particular to the cylinders 6 and 7. The distributor box 10 is connected by means not shown
to a source of the cooling gas. The cold cooling gas, penetrating into the distributor box 10 in direct contact with the seal 3 between the tank 1 and the dip tube, vigorously cools this seal 3.
In order to be able to communicate at its lower part with the distributor box 10, the cooling chamber 9 is crossed by several vertical and angularly equidistant supply tubes 11. The upper end of each tube 11 is connected to the bottom of the distributor box 10, while the lower end of this tube 11 is located near the ring 8, that is to say near the bottom of the chamber cooling 9.
In this way, the flow of cooling gas admitted cold in the distributor box 10 is distributed in the supply tubes 11. In these, the
cooling gas flows up and down and
opens into the lower part of the cooling chamber 9. Consequently, the cooling gas rises in the cooling chamber 9, between
cylinders 6 and 7 and tubes 11 and becomes increasingly hot. At the outlet of the tubes 11, the cold cooling gas vigorously cools the ring 8
and the lower part of cylinders 6 and 7. When
as it rises, the cooling gas cools the cylinders 6 and 7 of the double metal wall of the
dip tube.
At the upper part of the cooling chamber 9, the hot cooling gas
passes into a collecting box 12 from which it is discharged, for example into the ambient environment. The box
collector 12 is secured to the upper part
of the metal wall and in particular to the outer cylinder 7 in particular by gussets 13.
In the example chosen, the distributor 10 and collector 12 boxes are advantageously superimposed. These boxes 10 and 12 have a common horizontal wall and are laterally in the same cylindrical alignment.
The double metal wall and the boxes
10 and 12 of the dip tube are thermally protected
by a refractory lining 14 surrounding the outer cylinder 7 and the inner cylinder 6 over their entire height and overlapping on the ring 8 and the lower edges of these cylinders 6 and 7. The cooling gas.
circulating in the double metal wall of the dip tube also cools the refractory lining
14 whose behavior is thus improved.
To facilitate the placement of the refractory lining 14 against the bottom of the collecting box 12, an annular metal flange 15 is provided which extends this bottom radially. The flange 15 is welded to the collecting box 12 and is reinforced by vertical gussets 16 also welded to the two boxes 10 and 12.
When the immersion tube is mounted on the vacuum tank 1, the upper wall of the distributor box 10 is applied and fixed to the lower metal part of this tank 1 with the interposition of the seal 3.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiment shown and that many modifications can
be made in the form, arrangement and constitution of some of the elements involved
in its implementation, provided that these modifications are not inconsistent with the subject of each of the following claims.
CLAIMS
1. Immersion tube mounted at the bottom of the vacuum tank of a vacuum degassing installation of a steel bath contained in a pocket and intended to be immersed in the bath, this tube
plunger essentially comprising a metal wall mounted on the tank and protected by a refractory coating covering its outer and inner faces and its lower edge,
characterized
in that the metal wall (6,7,8) is double and closed downwards and thus forms an annular cooling chamber (9) which is traversed by
a flow of cooling gas brought into its lower part by several vertical supply tubes (11) and evacuated at its upper part, this cooling gas vigorously cooling the dip tube
and the seal (3) between it and the
tank (1).