3 7~
L'inven-tion concerne un el~ment réfractaLre porte-tuyère pour recipient de traitelnent d'un metal liquide, du type comportant une masse réEractaire entourant une tuyère d'in~ection, ladite masse réfractaire étant dotée de passa-ges reliés à une source de fluide auxiliaire sous pression et débouchant dans le bain de métal liquide.
On sait qu'avec les tuyères ~ oxygène protégées actuelles, c'est l'usure du réfractaire environnant e-t non plus celle des tuy~res qui est le facteur déterminant pour la durée de mise en service des fonds de convertisseurs.
Il a dej~ été tenté de protéger les fonds de conver-tisseurs contre les effets thermiques et d'érosion en utili-sant des éléments du type précité avec un fluide auxiliaire gazeux de refroidissement qui d'une part abaisse la tempera~
ture dans la zone autour de l'injecteur, et d'autre part forme un matelas gazeux protégeant la surface de soufflage.
Un tel élément est connu par exemple par le brevet français n 1 347 014. Dans l'élément décrit par ce brevet, lesdits passages sont réalisés de preférence par la masse réfractaire rendue porause à cet effet ou, par des fins canaux menagés artificiellement dans une masse ré~ractaire compacte. Au point de vue technologique, ceci présente le double inconvénient de réserver Ie dispositif au passage d'un fluide auxiliaire à l'état gazeux (car trop de resis-tance s'opposerait au passage d'un ll~uide), et d'autre part, d'être d'une fabrication delicate tnotamment pour la reali-sation de fins canaux artificiels). En outre, l'experience montre que les resultats obtenus ne sont pas pleinement satisfaisants et que le domaine d'application reste limite.
L'invention a pour but de proposer un element exempt des inconvenients precités, facile ~ réaliser, et permettant .~
une protection efficace des r~fractaires envi.ronnant les tuyères de convertisseur.
Ce but est attelnt, conformément ~ l'lnvention, du fait que l'~lément réfractaire comprend un assemblage de plusieurs sous-éléments réfractaires compacts séparés par des fentes minces réalisant le rôle desdits passages et reliées ~ une source d'agent carboné liquide ou gazeux susceptible d'apporter, par impreynation des couches supé-rieures de l'élément réfractaire, du carbone protecteur.
L'assemblage de sous-éléments peut 8tre avantageuse-ment ceinturé par une enveloppe de tôle et être maintenu a distance d'une plaque de fond de maniere à former un espace de répartition de l'agent carboné, lequel est de préférence un hydrocarbure, et. avantageusement du fuel liquide.
L'invention concerne également un procede de préven-tion de l'usure des refractaires du fond d'un recipient metallurgique comportant des elements porte-tuyere du type mentionné en tête de ce mémoire. Selon le procédé de l'inven-tion, on injecte au travers de fentes minces traversant la masse refractaire un agent carbone liquide ou gazeux, de preference un hydrocarbure tel que du fuel liqulde, suscepti-ble d'apporter, par imprégnation des couches supérieures de l'élément réfractaire, du carbone protecteur.
Comme on le comprend, l'un des aspects determinants de l'invention réside dans le fait que l'on crée autour du nez de la tuyere o~ débouche l'oxygene d'affinage, une aire de difiusion du fuel pour imprégner de carbone la surface et les couches supérieures du réfractaire.
Ce carbone a un double rôle de protection chimique contre les oxydes de fer (tel du FeO) agressant le réfrac-taire, et de protection thermomécanique en créant une couche ~L~Z~
dot~e d'une certai.ne élasticite.
L'invention sera mleux comprise grace ~ la descrlp-tion de deux modes de realisation preferes, en s~ r~f~rant aux dessins annexes sur lesquels:
. la figure 1 represente une coupe verticale, et sans respect des proportions reelles, de la partie inferieure d'un premier mode de realisation de l'invention;
. la figure 2 est une coupe verticale d'un second mode de realisation de l'invention;
. la figure 3 est une sec-tion horizontale III-III de la figure 2.
La figure 1 montre un element refractaire 1 dont la forme est sensiblement celle d'un tronc de pyramide à base rectangle se retr~cissant legèrement vers le haut. A titre purement indicatif,l'element peut avoir une base de 150 x 110 mm2 à la partie inferieure et de 142 x 105 mm2 à la partie superieure, pour 275 mm de hauteur.
L'element 1 est constitue de quatre sous-elements 3 7 ~
The invention relates to a refractory element.
nozzle for a liquid metal treatment container, type comprising a refractory mass surrounding a nozzle in ~ ection, said refractory mass being provided with passa-ges connected to a source of auxiliary pressurized fluid and opening into the liquid metal bath.
We know that with the protected oxygen nozzles current, it is the wear of the surrounding refractory and not plus that of the pipes which is the determining factor for the duration of commissioning of the converter funds.
He has already been tempted to protect the conversion funds.
weavers against thermal and erosion effects in use health of elements of the aforementioned type with an auxiliary fluid gaseous cooling which on the one hand lowers the tempera ~
ture in the area around the injector, and on the other hand forms a gas mattress protecting the blowing surface.
Such an element is known for example from the patent French No. 1,347,014. In the element described by this patent, said passages are preferably made by mass refractory rendered porause for that purpose or, by ends artificially managed canals in a reactive mass compact. From a technological point of view, this presents the double disadvantage of reserving the device in passing an auxiliary fluid in the gaseous state (because too much resistance tance would oppose the passage of a ll ~ uide), and on the other hand, to be delicate to manufacture especially for the sation of fine artificial canals). In addition, the experience shows that the results obtained are not fully satisfactory and that the scope remains limited.
The object of the invention is to provide an element free aforementioned drawbacks, easy to perform, and allowing . ~
effective protection of refractories envi.ronner les converter nozzles.
This goal is attelnt, in accordance with the invention, fact that the refractory element comprises an assembly of several compact refractory sub-elements separated by thin slits realizing the role of said passages and connected ~ a source of liquid or gaseous carbon agent likely to bring, by impreynation of the upper layers of the refractory element, of protective carbon.
The assembly of sub-elements can be advantageous-ment surrounded by a sheet metal envelope and be maintained distance from a bottom plate so as to form a space for distributing the carbonaceous agent, which is preferably a hydrocarbon, and. advantageously liquid fuel.
The invention also relates to a method for preventing tion of the wear of the refractories from the bottom of a container metallurgical system comprising nozzle-holder elements of the type mentioned at the beginning of this thesis. According to the process of the invention tion, we inject through thin slits crossing the refractory mass a liquid or gaseous carbon agent, preferably a hydrocarbon such as fuel oil, susceptible to ble to bring, by impregnation of the upper layers of the refractory element, protective carbon.
As we understand, one of the determining aspects of the invention lies in the fact that we create around the nose of the nozzle o ~ the refining oxygen opens, an area of oil diffusion to impregnate carbon on the surface and the upper layers of the refractory.
This carbon has a double role of chemical protection against iron oxides (such as FeO) which attack refraction shut up, and thermomechanical protection by creating a layer ~ L ~ Z ~
dot ~ e of a certai.ne elasticity.
The invention will be understood thanks to the ~ descrlp-tion of two preferred embodiments, by securing to the accompanying drawings in which:
. FIG. 1 represents a vertical section, and without respecting the real proportions, of the lower part of a first embodiment of the invention;
. Figure 2 is a vertical section of a second embodiment of the invention;
. Figure 3 is a horizontal section III-III of Figure 2.
Figure 1 shows a refractory element 1 whose shape is substantially that of a pyramid-based trunk rectangle slightly shrinking upwards. As purely indicative, the element may have a base of 150 x 110 mm2 at the bottom and 142 x 105 mm2 at the upper part, for 275 mm in height.
Element 1 is made up of four sub-elements
2, 3, 4, 5 juxtaposes, formes par des plaquettes en materiau refractaire compact classique, par exemple en magnesie. Ces plaquettes sont assemblees par une enveloppe metallique 6 de 1,5 mm d'epaisseur. Une fente etroite 17 est maintenue entre les plaquettes voisines grâce à des entretoises fili-formes 7 calibr~es (par exemple de 0,1 mm de diametre~.
La tôle 6 est soudee à une plaque de fond 8 de 3 mm d'epaisseur, dont les plaquettes refractaires 2, 3, 4, 5 sont maintenues separees par des cales 9 de hauteur calibree permet-tant de reserver un espace 10 de 2 mm d'epaisseur par exemple.
La tuyère de soufflage d'oxygene est logee dans un evidement cylindrique 12 de 22 mm de diametre realise entre les deux plaquettes centrales 3 et 4.
~t2~o~
9ur la figure 1 on a mon-té dans l'~videment 12 une tuya.re double constituee du tube central 11 de soufflage d'oxygène reli~ à une source d'oxygène 1~ et du tube exté-rieur 13 laissan-t un passage annulaire pour du fuel alimenté
par une source lS.
L'espace inférieur 10 est alimenté en fuel par une deuxième source 16, au travers de la plaque de fond 8. Dans cet espace se répartit le fuel ~ une pression de ~ à S bars, qui alimente les fentes 17~ et débouche avec une vitesse sensiblement voisine de zéro dans le metal, ce qui assure sa diffusion.
~ ans le mode de réalisation de la figure 2, on met ~ profit le jeu de montage entre le tube 11 et l'évidement 12 dans lequel il est directement monté, pour lui faire jouer le rôle de l'espace annulaire de la tuyere double. Cet espace annulaire peut alors être alimenté directement par l'espace 10 de répartition de fuel, ce qui supprime la nécessité d'une alimentation indépendante lS.
Des bossages 18 du tube 11 permettent de maintenir l'écartement radial suffisant (par exemple 1 mm) entre le tube 11 et l'évidement 12.
Si l'on ne désire pas protéger la tuyère, on peut bourrer le jeu de montage par un produit de jointement adéquat.
Les plaquettes 2, 3, 4, 5 peuvent etre nues, ou, au moins partiellement entôl~es, par exemple sur leurs faces delimitant des fentes 17 afin de iaciliter l'écoulement du fuel ou d'éviter une infiltration de celui-ci dans la masse de l'~lément. Par ailleurs, les entretoises d'espacement faites ne sont pas absolument indispensables, de sorte que les fentes de passage 17 peuvent parfaitement être obtenues par simple juxtaposition des plaquettes réfractaires entre - elles.
ff2~
Comme on l'a déj~ men-tionné, l'invention ne se limi~e pas ~ l'utilisation du fuel mais s'accommode de tout autre agent hydrocarboné, de pr8ference liquide, et susceptible, par imprégnation des couches supérieures du réfractaire, d'y apporter du carbone protecteur.
En outre, la tuyere n'est pas nécessairement placée entre deux plaquettes réEractaires mais peut ort bien etre logée dans un évidement ménagé au sein meme d'une plaquette.
Par ailleurs, l'invention est d'application généra-lisée à tout traitement d'un métal en fusion dans un réci-pient métallurgique pourvu d'injecteurs pour l'insufflation d'un agent de traitement sous le niveau du bain.
Elle s'applique notamment aux convertisseurs d'aciérie a soufflage d'oxygene par le fond, éventuellement combiné avec un soufflage par le haut au moyen d'une lance émergée débou-chant au-dessus du bain. 2, 3, 4, 5 juxtaposes, formed by plates of material classic compact refractory, for example in magnesia. These plates are assembled by a metal envelope 6 1.5 mm thick. A narrow slot 17 is maintained between neighboring inserts thanks to threaded spacers forms 7 calibrated ~ (for example 0.1 mm in diameter ~.
The sheet 6 is welded to a bottom plate 8 of 3 mm thick, of which the refractory plates 2, 3, 4, 5 are kept separated by shims 9 of calibrated height allowing so much to reserve a space 10 of 2 mm thick for example.
The oxygen blowing nozzle is housed in a cylindrical recess 12 of 22 mm in diameter made between the two central plates 3 and 4.
~ t2 ~ o ~
9 on Figure 1 we got in the ~ emptying 12 a double nozzle made up of the central blowing tube 11 of oxygen connected to a source of oxygen 1 and to the external tube laughing 13 leaving an annular passage for fuel oil by an lS source.
The lower space 10 is supplied with fuel by a second source 16, through the bottom plate 8. In this space distributes the fuel ~ a pressure of ~ to S bars, which feeds the slots 17 ~ and opens with a speed substantially close to zero in metal, which ensures its dissemination.
~ years the embodiment of Figure 2, we put ~ profit the mounting clearance between the tube 11 and the recess 12 in which he is directly mounted, to make him play the role of the annular space of the double nozzle. This space annular can then be fed directly from space 10 fuel distribution, which eliminates the need for a lS independent power supply.
Bosses 18 of tube 11 make it possible to maintain sufficient radial spacing (e.g. 1 mm) between the tube 11 and the recess 12.
If you don't want to protect the nozzle, you can stuff the assembly kit with a suitable sealant.
Platelets 2, 3, 4, 5 may be bare, or, at less partially entôl ~ es, for example on their faces delimiting slots 17 in order to facilitate the flow of the fuel or to avoid infiltration thereof into the mass of the element. In addition, the spacers are not absolutely essential, so the passage slots 17 can perfectly be obtained by simple juxtaposition of the refractory plates between - them.
ff2 ~
As already mentioned, the invention is not limited to not ~ the use of fuel but accommodates any other hydrocarbon agent, preferably liquid, and susceptible, by impregnation of the upper layers of the refractory, provide protective carbon.
In addition, the nozzle is not necessarily placed between two refractory pads but may well be housed in a recess in the center of a wafer.
Furthermore, the invention is generally applicable related to any treatment of a molten metal in a container metallurgical pient with injectors for insufflation a treatment agent below the bath level.
It applies in particular to steelworks converters oxygen blowing from the bottom, possibly combined with blowing from above using an emerging lance song above the bath.