EP0329566B1 - Converter for the production of metal - Google Patents
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- EP0329566B1 EP0329566B1 EP89400459A EP89400459A EP0329566B1 EP 0329566 B1 EP0329566 B1 EP 0329566B1 EP 89400459 A EP89400459 A EP 89400459A EP 89400459 A EP89400459 A EP 89400459A EP 0329566 B1 EP0329566 B1 EP 0329566B1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/50—Tilting mechanisms for converters
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- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4633—Supporting means
Definitions
- the subject of the invention is a new embodiment of a metal processing converter.
- the converters used in particular for the preparation and refining of steel by blowing air or oxygen into a cast iron bath, generally consist of a retort in the form of an elongated tank in which is charged a bath of liquid metal to be treated, for example cast iron.
- the tank consists of a side wall, generally of revolution about an axis and limiting a treatment space closed at one end by a bottom and opening at its other end on a loading and pouring orifice, the side wall and the bottom being covered with a refractory lining.
- the retort must be placed in an upright position for blowing air or oxygen and then inverted by rotation around a horizontal axis for the casting of the metal after treatment.
- the tank is placed between two raised fixed supports on which it rests by means of two diametrically opposite rotary support members centered on the same horizontal axis around which the tank can tilt under the action of a control means.
- the support members are subjected, on the one hand, to mechanical loads which depend on the self-weight of the tank and the refractories, on the load of cast iron and / or scrap and on the vibrations caused by the treatment. and, on the other hand, the thermal loads due to the temperature of the pig iron loaded in the tank, to the temperature given off by the blowing of air or oxygen during the preparation and to the radiation during the cleaning or emptying .
- the treatment tank covered internally with a refractory coating so as to withstand the high temperatures due to the treatment and on the other hand its support means which generally comprise a circular belt delimiting an orifice in which the tank can be threaded, bearing on the two fixed supports, by means of pins.
- the tilting movement is applied to the belt which rotates around its pins by driving the tank.
- the tilting torque can advantageously be applied to a crown of fairly large diameter wedged on one of the pins and whose rotation is controlled by a reduction gear (FR-A-1,550,338).
- a crown in the form of a cylindrical ferrule centered on the tilting axis, can also be rotatably mounted on rollers so as to serve as a support member for the belt (FR-A-1257664).
- the treatment function and the support and tilting function are thus ensured by separate members which can be provided accordingly, for example, the belt can be cooled by circulation of water, which is not possible in tank.
- the tank is not generally supported by the belt only by isolated support points.
- Such an embodiment is, however, very heavy and expensive since the belt must support not only the weight of the tank but also the moments due to tilting.
- the self-weight of the belt can, moreover, be of the same order as that of the tank.
- the subject of the invention is a new embodiment of the converter making it possible to satisfactorily resolve all of these difficulties thanks to a much simpler support mode.
- the invention therefore applies, in general, to a converter of the type comprising an elongated tank placed between two raised fixed supports and constituted by a hollow side wall centered on an axis and limiting a closed treatment space to a end by a bottom, the assembly being internally covered with a refractory lining, two diametrically opposite rotary support members, taking support, respectively, on the two fixed supports and centered on the same transverse axis of tilting orthogonal to the axis of the tank, and means for controlling the tilting of the tank around the transverse axis.
- each rotary support member of the tank comprises a piece in the shape of a large-diameter circular ferrule, on which are formed a plurality of regularly distributed notches limiting a plurality of spaced connecting blades whose ends are turned towards the tank are fixed directly to the side wall thereof along an internal connecting edge, said connecting blades being calculated so as to withstand the various forces of bending, compression and shearing, while allowing the deformations of the tank so that the use of a support belt independent of the tank is not necessary.
- each ferrule may be between a quarter and a half of the diameter of the tank.
- each rotary support member comprises a circular track formed on the external face of the ferrule and bearing on at least two rotary rollers mounted on the corresponding fixed support and spaced from one another .
- each support member preferably comprises a series of gussets placed inside the shell and associated respectively with said connecting blades, each gusset having two perpendicular sides fixed respectively on the side wall of the tank and on the internal face of the shell.
- each support is provided with at least two counter-rollers for holding the ferrule, bearing on the latter on the side opposite to the support rollers.
- These counter-rollers can be carried by an annular frame surrounding the ferrule by bearing from the outside on the same circular track as the support rollers, at the upper part thereof.
- the rollers and the circular tracks have rounded shapes, respectively convex and concave, cooperating with each other to compensate for misalignments, any mechanical or thermal distortions and the lateral retention of the track on the rollers. .
- the invention also has the advantage of simplifying the control of the tilting of the tank by using one of the support rings as a drive ring on which a tilting mechanism acts.
- a circular flange fixed on its periphery on one of the support ferrules and in the center of which is fixed a control shaft centered on the tilting axis and connected by a reducing mechanism to at least one tilt control motor.
- each pinion could be mounted in a casing carrying rollers rolling on circular tracks adjacent to the ring gear to maintain the meshing of the pinion with the latter.
- FIG. 1 there is shown, in elevation, the assembly of a converter comprising, generally, a retort 1 placed between two supports 2 and 2 ′ and resting on the latter by means of two members rotary support 30 and 30 diam diametrically opposite and centered on a horizontal axis (15) around which the tank can rotate, under the action of a mechanism 4 for tilting control, so as to be first directed towards the high for the loading of the liquid metal and, if necessary, of the scrap, as well as for the processing of processing, then inclined downwards for the casting of the metal.
- a mechanism 4 for tilting control so as to be first directed towards the high for the loading of the liquid metal and, if necessary, of the scrap, as well as for the processing of processing, then inclined downwards for the casting of the metal.
- the tank 1 is constituted by a side wall 11 of revolution about an axis 10 orthogonal to the tilting axis 15, closed at one end by a bottom 12 and opening at its other end on an orifice 13.
- the wall lateral 11 has, generally, a cylindrical shape in its central part and tightens at its open end so as to limit the orifice 13.
- the whole of the lateral wall 11 and of the bottom 12 is covered internally by a refractory lining 14.
- Each support member 30, 30 ′ consists essentially of a cylindrical shell 3, 3 ′, centered on the transverse axis 15 and fixed directly to the side wall 11 of the tank 1.
- the two support ferrules 3 and 3 ′ form an integral part of the tank 1 whose side wall 11 is entirely free between the two ferrules 3, 3 ′ since no support belt is necessary.
- Each ferrule 3, 3 ′ is fixed to the side wall 11 of the tank, along its circular edge 31 turned towards the latter and the diameter of the ferrule must therefore be determined so that the connection is provided over a length sufficient for absorb the stresses resulting from the forces applied in service and from differential expansions.
- Each ferrule will therefore have a much larger diameter than that of conventional pins and which may for example be of the order of half the diameter of the tank.
- Each support ring 3, 3 ′ rests, along its external face 36, on a pair of support rollers 5 rotatably mounted each around an axis 50 parallel to the transverse axis 15 on a frame 51 fixed itself- even at the top of the support block 2, 2 ′.
- the two rollers 5 are spaced from each other, on either side of the median plane P1 of the tank passing through the axis 10 of the tank and the tilting axis 15, so as to provide a good seat.
- the ferrule 3 is mounted on a series of gussets 32 directed along radial planes passing through the axis 15, distributed regularly around this axis and comprising two perpendicular sides fixed respectively on the internal face 33 of the shell 3 and on the side wall 11.
- the latter is advantageously provided with notches 34 separated from each other and regularly distributed along the shell 3 on the side facing the wall. lateral 11, the ferrule 3 being therefore connected to the wall 11 only by spaced blades 35 left between the notches 34 and by the gussets 32 which are placed in the center of the blades 35.
- the connecting edge 31 of the ferrule 3 with the side wall of the tank is then formed by the ends of the blades 35 facing the tank.
- the diameter of the ferrule 3, as well as the dimension and the number of the notches 34 must be determined so that, in total, the connection with the side wall (11) is ensured over a sufficient length.
- each ferrule 3 therefore constitutes a circular running track on the two support rollers 5, which can advantageously be constituted by a bandage 36 threaded or welded on the ferrule 3.
- each ferrule 3 on the pair of support rollers 5 are associated with a pair of counter-rollers 52 resting on the ferrule on the opposite side.
- the rollers 5 are mounted on a frame 51 of annular shape with clearance surrounding the ferrule 3 and at the top of which are mounted the counter-rollers 52, each rotating around d 'an axis parallel to the transverse axis 15 and bearing on the same circular track as the support rollers 5, formed by the tire 36.
- These rollers are applied with a controlled force so as to avoid vibrations, in particular during the phase of elaboration.
- the rollers are provided with a convex side wall and the external face 37 of the tire 36 has a corresponding concave shape, which makes it possible to center the rollers 5 and 52 on the track 36 as well as a good distribution. loads over the entire surface of the roller even when the deformations of the tank due to the stresses supported cause a slight misalignment of the ferrules 3, the axis 15 then being slightly curved.
- the means 4 for controlling the tilting of the tank comprises one or more motors associated with a reduction mechanism 42.
- the reduction mechanism 42 can, for example, be simply mounted in overhang on a control shaft 44 integral with the flange 43 and centered on the axis 15.
- the flange 43 is held laterally between two pairs of rollers 53 mounted on the chassis 51 for supporting the rollers 5.
- the second rotary support member placed on the side opposite to the control mechanism 4, is arranged so as to be able to move slightly by compared to these supports.
- the support rollers 5 ′ and retaining rollers 52 ′ of the shell 3 ′ can be slidably mounted on their axes so as to move laterally in the event of an increase in the diameter of the tank.
- the annular frame 51 ′ on which the rollers 5 ′ and the counter-rollers 52 ′ are mounted is articulated around a horizontal axis 21 on a yoke 22 fixed on the upper part of the support frame 2 ′.
- the possibility of the chassis pivoting is limited by springs which are not shown or else by a torsion bar which distributes the loads on the two rollers.
- the support ferrules 3 and 3 ′ are molded parts made in one piece with the gussets 32 and the corresponding part 16 of the side wall 11 of the tank which is made up of a portion of cylindrical wall limited by a circular edge of diameter a little larger than that of the shell 3 and which is welded along a circular orifice of the same diameter formed on the side of the wall 11.
- the molded part 3 is calculated to resist the forces exerted and the circumference of the circular part 16 must be sufficient for the welded connection with the wall 11 to absorb the stresses.
- FIG. 5 there is shown a mechanically welded embodiment which allows in particular to produce the side wall 11 of the tank in a homogeneous manner.
- the ferrule 3 is then a simple circular sheet welded to the wall 11 along its internal edge 31.
- the elongation of the connecting blades 35 increases the flexibility of these and, consequently, the capacity of adaptation of the shape of the shell to the stresses supported.
- the T-section assemblies formed by each blade 35 associated with a gusset 32, as shown in FIG. 6, are relatively independent of each other and can follow the deformations of the shell 3.
- the support for the support rings 3 and 3 ′ is produced in a more compact manner.
- the support rollers 5 are each associated with a counter-roller 54 placed immediately on the other side of the shell 3, that is to say on the internal face 37 thereof.
- the two pairs of rollers 5 and 54 can then be mounted on a chassis 55 of reduced dimensions which simply covers the lower part of the ferrule 3.
- the chassis 55 for supporting the rollers placed on the side of the tilting mechanism is fixed and also carries guide rollers 53 mounted to rotate on axes directed radially and bearing on either side a side wall 43 ′ which, in this case, has an annular shape so as to allow the counter-rollers 54 to pass; the flange 43 connected to the drive mechanism 4 is then set back and fixed on the internal face 37 of the ferrule 31.
- the support rollers 5 ′ and the counter rollers 54 ′ are advantageously mounted to slide axially on the chassis 51 ′ and the latter, as described above with reference to FIG. 2, is itself even mounted pivoting about a horizontal axis 21 ′ on a yoke 22 ′ fixed on the support mass 2 ′.
- FIG. 9 another particularly advantageous embodiment of the tilting mechanism is shown diagrammatically.
- a toothed ring 45 is applied directly to one of the support rings 3, or to an extension 40 thereof, to which the tilting control movement is directly applied, by means of one or more several pinions driven in rotation.
- the two diametrically opposed casings 61 bear on a torsion bar 64 perpendicular to the plane of the figure, fixed on the support block 2 and carrying at its ends two keyed cranks 65, each connected to the corresponding casing 61 by an articulated connecting rod 66 at its ends.
- the two pinions can be driven by the same motor, for example by means of reducers mounted on each of the casings 61.
- This arrangement makes it possible, on the one hand, to apply the tilting torque on a large circle, by reducing the shear stresses and, on the other hand, to release the entire interior of the shell, as on the non-motorized side, to pass there the various piping of fluids useful to the process.
- the invention has many advantages.
- each ferrule makes it possible to reduce and distribute the support and tilting forces over a larger portion of sheet metal than in conventional systems.
- the possibility of slight deformation of the support ferrules, and in particular the connection to the retort by relatively flexible blades calculated so as to withstand the various bending, compression and shear forces allows the axial expansion to be left free and diametral of the tank under the effect of thermal stresses.
- the tank can be supported isostatically since it is supported only by two support members having a certain possibility of adaptation to the distribution of loads.
- the large diameter of the support ring allows a wide passage for the various fluid pipes necessary for metallurgical processes to be left free.
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un nouveau mode de réalisation d'un convertisseur d'élaboration de métal.The subject of the invention is a new embodiment of a metal processing converter.
Les convertisseurs, utilisés en particulier pour la préparation et l'affinage de l'acier par soufflage d'air ou d'oxygène dans un bain de fonte, sont constitués, d'une façon générale, d'une cornue en forme de cuve allongée dans laquelle est chargé un bain de métal liquide à traiter, par exemple de la fonte.The converters, used in particular for the preparation and refining of steel by blowing air or oxygen into a cast iron bath, generally consist of a retort in the form of an elongated tank in which is charged a bath of liquid metal to be treated, for example cast iron.
La cuve est constituée par une paroi latérale, généralement de révolution autour d'un axe et limitant un espace de traitement fermé à une extrémité par un fond et s'ouvrant à son autre extrémité sur un orifice de chargement et de coulée, la paroi latérale et le fond étant recouverts d'un revêtement réfractaire.The tank consists of a side wall, generally of revolution about an axis and limiting a treatment space closed at one end by a bottom and opening at its other end on a loading and pouring orifice, the side wall and the bottom being covered with a refractory lining.
On sait que la cornue doit être placée en position droite pour le soufflage d'air ou d'oxygène puis renversée par rotation autour d'un axe horizontal pour la coulée du métal après traitement. A cet effet, la cuve est placée entre deux supports fixes surélevés sur lesquels elle repose par l'intermédiaire de deux organes d'appui rotatif diamétralement opposés et centrés sur un même axe horizontal autour duquel la cuve peut basculer sous l'action d'un moyen de commande.It is known that the retort must be placed in an upright position for blowing air or oxygen and then inverted by rotation around a horizontal axis for the casting of the metal after treatment. To this end, the tank is placed between two raised fixed supports on which it rests by means of two diametrically opposite rotary support members centered on the same horizontal axis around which the tank can tilt under the action of a control means.
Ce genre d'appareil, connu depuis le début de l'industrie métallurgique, a évidemment fait l'objet de nombreux perfectionnements liés aux progrès de la technique et le mode de supportage de la cuve par rapport aux organes de support rotatifs qui définissent l'axe de basculement est particulièrement important car c'est de lui que dépend le comportement de la cuve et des organes porteurs et leur évolution dans le temps, d'autant plus que la masse de métal liquide traitée en une opération et, par conséquent, les dimensions et le poids du convertisseur sont devenus très importants.This type of apparatus, known since the beginning of the metallurgical industry, has obviously been the subject of numerous improvements linked to advances in the technique and the method of supporting the tank with respect to the rotary support members which define the tilting axis is particularly important because it is on it that the behavior of the tank and the supporting organs and their evolution over time depends, especially since the mass of liquid metal treated in one operation and, consequently, the dimensions and weight of the converter have become very important.
D'une façon générale, les organes de support sont soumis, d'une part, aux charges mécaniques qui dépendent du poids propre de la cuve et des réfractaires, de la charge de fonte et/ou de ferraille et des vibrations occasionnées par le traitement et, d'autre part, aux charges thermiques dues à la température de la fonte chargée dans la cuve, à la température dégagée par le soufflage d'air ou d'oxygène pendant l'élaboration et au rayonnement lors du décrassage ou de la vidange.In general, the support members are subjected, on the one hand, to mechanical loads which depend on the self-weight of the tank and the refractories, on the load of cast iron and / or scrap and on the vibrations caused by the treatment. and, on the other hand, the thermal loads due to the temperature of the pig iron loaded in the tank, to the temperature given off by the blowing of air or oxygen during the preparation and to the radiation during the cleaning or emptying .
Jusqu'à présent, il a donc semblé naturel de réaliser sous forme d'organes bien distincts, d'une part la cuve de traitement recouverte intérieurement d'un revêtement réfractaire de façon à supporter les hautes températures dues au traitement et d'autre part ses moyens de support qui comprennent, généralement, une ceinture circulaire délimitant un orifice dans lequel peut être enfilée la cuve, prenant appui sur les deux supports fixes, par l'intermédiaire de tourillons.Up to now, it has therefore seemed natural to produce, in the form of very distinct members, on the one hand the treatment tank covered internally with a refractory coating so as to withstand the high temperatures due to the treatment and on the other hand its support means which generally comprise a circular belt delimiting an orifice in which the tank can be threaded, bearing on the two fixed supports, by means of pins.
Le mouvement de basculement est appliqué sur la ceinture qui tourne autour de ses tourillons en entraînant la cuve. A cet effet, le couple de basculement peut avantageusement être appliqué sur une couronne d'assez grand diamètre calée sur l'un des tourillons et dont la rotation est commandée par un réducteur (FR-A-1.550.338). Une telle couronne, en forme de virole cylindrique centrée sur l'axe de basculement, peut aussi être montée rotative sur des galets de façon à servir d'organe d'appui de la ceinture (FR-A-1257664).The tilting movement is applied to the belt which rotates around its pins by driving the tank. To this end, the tilting torque can advantageously be applied to a crown of fairly large diameter wedged on one of the pins and whose rotation is controlled by a reduction gear (FR-A-1,550,338). Such a crown, in the form of a cylindrical ferrule centered on the tilting axis, can also be rotatably mounted on rollers so as to serve as a support member for the belt (FR-A-1257664).
La fonction de traitement et la fonction de support et de basculement sont ainsi assurées par des organes séparés qui peuvent être prévus en conséquence par exemple, on peut prévoir un refroidissement de la ceinture par circulation d'eau, ce qui n'est pas possible dans la cuve. D'autre part, pour permettre les mouvements relatifs et les dilatations, la cuve n'est généralement supportée par la ceinture que par des points d'appui isolés.The treatment function and the support and tilting function are thus ensured by separate members which can be provided accordingly, for example, the belt can be cooled by circulation of water, which is not possible in tank. On the other hand, to allow relative movements and expansions, the tank is not generally supported by the belt only by isolated support points.
Un tel mode de réalisation est, cependant, très lourd et onéreux puisque la ceinture doit supporter non seulement le poids de la cuve mais également les moments dûs au basculement. Le poids propre de la ceinture peut, d'ailleurs, être du même ordre que celui de la cuve.Such an embodiment is, however, very heavy and expensive since the belt must support not only the weight of the tank but also the moments due to tilting. The self-weight of the belt can, moreover, be of the same order as that of the tank.
En outre, la répartition des efforts de supportage de la cornue sur la ceinture est délicate et rarement isostatique si bien que des contraintes différentielles apparaissent, la répartition des charges est perturbée et les sollicitations déséquilibrées.In addition, the distribution of the support forces of the retort on the belt is delicate and rarely isostatic so that differential stresses appear, the distribution of loads is disturbed and the stresses unbalanced.
D'une façon générale, cependant, un tel mode de réalisation donne, apparemment, satisfaction et s'est donc généralisé, ses inconvénients pouvant être combattus par divers artifices mécaniques ou thermiques. Mais toutes ces dispositions compliquent l'installation, son exploitation et son entretien et en augmentent le coût sans, cependant, faire disparaître tous les problèmes.In general, however, such an embodiment apparently gives satisfaction and has therefore become generalized, its drawbacks being able to be combated by various mechanical or thermal devices. But all these provisions complicate installation, operation and maintenance and increase the cost without, however, eliminating all the problems.
L'invention a pour objet un nouveau mode de réalisation du convertisseur permettant de résoudre de façon satisfaisante l'ensemble de ces difficultés grâce à un mode de supportage beaucoup plus simple.The subject of the invention is a new embodiment of the converter making it possible to satisfactorily resolve all of these difficulties thanks to a much simpler support mode.
L'invention s'applique donc, d'une façon générale, à un convertisseur du type comprenant une cuve allongée placée entre deux supports fixes surélevés et constituée d'une paroi latérale creuse centrée sur un axe et limitant un espace de traitement fermé à une extrémité par un fond, l'ensemble étant recouvert intérieurement d'un revêtement réfractaire, deux organes d'appui rotatifs diamétralement opposés, prenant appui, respectivement, sur les deux supports fixes et centrés sur un même axe transversal de basculement orthogonal à l'axe de la cuve, et des moyens de commande du basculement de la cuve autour de l'axe transversal.The invention therefore applies, in general, to a converter of the type comprising an elongated tank placed between two raised fixed supports and constituted by a hollow side wall centered on an axis and limiting a closed treatment space to a end by a bottom, the assembly being internally covered with a refractory lining, two diametrically opposite rotary support members, taking support, respectively, on the two fixed supports and centered on the same transverse axis of tilting orthogonal to the axis of the tank, and means for controlling the tilting of the tank around the transverse axis.
Conformément à l'invention, chaque organe d'appui rotatif de la cuve comprend une pièce en forme de virole circulaire de grand diamètre, sur laquelle sont ménagées une pluralité d'échancrures régulièrement réparties limitant une pluralité de lames de liaison espacées dont les extrémités tournées vers la cuve sont fixées directement sur la paroi latérale de celle-ci le long d'un bord interne de liaison, lesdites lames de liaison étant calculées de manière à résister aux différents efforts de flexion, compression et cisaillement, tout en permettant les déformations de la cuve de sorte que l'emploi de ceinture de support indépendante de la cuve ne soit pas nécessaire.According to the invention, each rotary support member of the tank comprises a piece in the shape of a large-diameter circular ferrule, on which are formed a plurality of regularly distributed notches limiting a plurality of spaced connecting blades whose ends are turned towards the tank are fixed directly to the side wall thereof along an internal connecting edge, said connecting blades being calculated so as to withstand the various forces of bending, compression and shearing, while allowing the deformations of the tank so that the use of a support belt independent of the tank is not necessary.
D'une façon générale, le diamètre de chaque virole pourra être compris entre un quart et la moitié du diamètre de la cuve.In general, the diameter of each ferrule may be between a quarter and a half of the diameter of the tank.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, chaque organe d'appui rotatif comprend une piste circulaire ménagée sur la face externe de la virole et prenant appui sur au moins deux galets rotatifs montés sur le support fixe correspondant et écartés l'un de l'autre.In a particularly advantageous embodiment, each rotary support member comprises a circular track formed on the external face of the ferrule and bearing on at least two rotary rollers mounted on the corresponding fixed support and spaced from one another .
Pour encaisser, dans de bonnes conditions, les efforts verticaux, chaque organe d'appui comprend, de préférence, une série de goussets placés à l'intérieur de la virole et associés respectivement auxdites lames de liaison, chaque gousset comportant deux côtés perpendiculaires fixés respectivement sur la paroi latérale de la cuve et sur la face interne de la virole.To collect, under good conditions, the vertical forces, each support member preferably comprises a series of gussets placed inside the shell and associated respectively with said connecting blades, each gusset having two perpendicular sides fixed respectively on the side wall of the tank and on the internal face of the shell.
Selon une autre disposition avantageuse, chaque support est muni d'au moins deux contre-galets de maintien de la virole, prenant appui sur celle-ci du côté opposé aux galets de support. Ces contre-galets peuvent être portés par un châssis annulaire entourant la virole en prenant appui de l'extérieur sur la même piste circulaire que les galets de support, à la partie supérieure de celle-ci. Mais on peut aussi ménager une seconde piste circulaire sur la face interne de la virole sur laquelle prennent appui des contre-galets opposés deux à deux aux galets de support placés de l'autre côté de la virole, l'ensemble des galets étant monté dans un châssis qui coiffe seulement la partie inférieure de la virole.According to another advantageous arrangement, each support is provided with at least two counter-rollers for holding the ferrule, bearing on the latter on the side opposite to the support rollers. These counter-rollers can be carried by an annular frame surrounding the ferrule by bearing from the outside on the same circular track as the support rollers, at the upper part thereof. However, it is also possible to provide a second circular track on the internal face of the ferrule on which are supported counter-rollers opposite in pairs to the support rollers placed on the other side of the ferrule, all of the rollers being mounted in a frame which covers only the lower part of the shell.
Selon une autre caractéristique intéressante, les galets et les pistes circulaires ont des formes arrondies, respectivement convexe et concave, coopérant entre elles pour la compensation des défauts d'alignement, les éventuelles distorsions mécaniques ou thermiques et le maintien latéral de la piste sur les galets.According to another advantageous characteristic, the rollers and the circular tracks have rounded shapes, respectively convex and concave, cooperating with each other to compensate for misalignments, any mechanical or thermal distortions and the lateral retention of the track on the rollers. .
L'invention présente également l'avantage de simplifier la commande du basculement de la cuve en utilisant l'une des viroles d'appui comme une couronne d'entraînement sur laquelle agit un mécanisme de basculement. A cet effet, on peut utiliser un flasque circulaire fixé sur sa périphérie sur l'une des viroles d'appui et au centre duquel est fixé un arbre de commande centré sur l'axe de basculement et relié par un mécanisme réducteur à au moins un moteur de commande du basculement.The invention also has the advantage of simplifying the control of the tilting of the tank by using one of the support rings as a drive ring on which a tilting mechanism acts. For this purpose, it is possible to use a circular flange fixed on its periphery on one of the support ferrules and in the center of which is fixed a control shaft centered on the tilting axis and connected by a reducing mechanism to at least one tilt control motor.
On peut aussi ménager directement sur l'une des viroles d'appui ou sur un prolongement de celle-ci, une couronne dentée engrenant avec un ou plusieurs pignons entraînés en rotation.It is also possible to provide directly on one of the support ferrules or on an extension thereof, a toothed ring meshing with one or more pinions driven in rotation.
Selon une disposition connue dans d'autres applications, chaque pignon pourrait être monté dans un carter portant des galets roulant sur des pistes circulaires adjacentes à la couronne dentée pour maintenir l'engrènement du pignon avec cette dernière.According to an arrangement known in other applications, each pinion could be mounted in a casing carrying rollers rolling on circular tracks adjacent to the ring gear to maintain the meshing of the pinion with the latter.
De la sorte, comme du côté non motorisé, l'intérieur de la virole est entièrement libéré pour le passage de tuyauteries de fluides utiles au procédé métallurgique.In this way, as on the non-motorized side, the interior of the ferrule is entirely freed for the passage of piping of fluids useful for the metallurgical process.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description suivante de certains modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés.
- La figure 1 est une vue d'ensemble en élévation d'un convertisseur selon l'invention, en coupe par le plan passant par l'axe de la cornue et l'axe transversal de basculement.
- La figure 2 et la figure 3 sont des vues de face des deux organes d'appui placés de part et d'autre de la cornue, respectivement suivant les flèches F1 et F2 de la figure 1.
- La figure 4 est une vue de détail représentant une virole d'appui en coupe par un plan horizontal selon la ligne AA de la figure 1.
- La figure 5 est une vue partielle en élévation de la cornue représentant un autre mode de réalisation de la virole d'appui.
- La figure 6 est une vue en coupe de la virole par un plan perpendiculaire à son axe selon la ligne BB de la figure 5.
- La figure 7 est une vue d'ensemble en élévation représentant une variante de réalisation de l'invention.
- La figure 8 est une vue de face de la virole d'appui suivant la ligne F3 de la figure 7.
- La figure 9 est une vue partielle en élévation représentant une variante de réalisation du mécanisme de basculement.
- Figure 1 is an overall elevational view of a converter according to the invention, in section through the plane passing through the axis of the retort and the transverse axis of tilting.
- FIG. 2 and FIG. 3 are front views of the two support members placed on either side of the retort, respectively according to the arrows F1 and F2 of FIG. 1.
- FIG. 4 is a detail view showing a support ring in section through a horizontal plane along the line AA in FIG. 1.
- Figure 5 is a partial elevational view of the retort showing another embodiment of the support ring.
- FIG. 6 is a sectional view of the ferrule by a plane perpendicular to its axis along the line BB in FIG. 5.
- Figure 7 is an overall elevational view showing an alternative embodiment of the invention.
- FIG. 8 is a front view of the support ring along line F3 in FIG. 7.
- Figure 9 is a partial elevational view showing an alternative embodiment of the tilting mechanism.
Sur la figure 1, on a représenté, en élévation, l'ensemble d'un convertisseur comprenant, d'une façon générale, une cornue 1 placée entre deux supports 2 et 2′ et reposant sur ces derniers par l'intermédiaire de deux organes d'appui rotatif 30 et 30′ diamétralement opposés et centrés sur un axe horizontal (15) autour duquel la cuve peut tourner, sous l'action d'un mécanisme 4 de commande de basculement, de façon à être d'abord dirigée vers le haut pour le chargement du métal liquide et, le cas échéant, de la ferraille, ainsi que pour le traitement d'élaboration, puis inclinée vers le bas pour la coulée du métal.In Figure 1, there is shown, in elevation, the assembly of a converter comprising, generally, a retort 1 placed between two
La cuve 1 est constituée par une paroi latérale 11 de révolution autour d'un axe 10 orthogonal à l'axe de basculement 15, fermée à une extrémité par un fond 12 et s'ouvrant à son autre extrémité sur un orifice 13. La paroi latérale 11 a, généralement, une forme cylindrique dans sa partie centrale et se resserre à son extrémité ouverte de façon à limiter l'orifice 13. L'ensemble de la paroi latérale 11 et du fond 12 est recouvert intérieurement par un revêtement réfractaire 14.The tank 1 is constituted by a
Chaque organe d'appui 30, 30′ est constitué essentiellement d'une virole cylindrique 3, 3′, centrée sur l'axe transversal 15 et fixée directement sur la paroi latérale 11 de la cuve 1.Each
On voit donc que, selon la caractéristique essentielle de l'invention, les deux viroles d'appui 3 et 3′ font partie intégrante de la cuve 1 dont la paroi latérale 11 est entièrement dégagée entre les deux viroles 3, 3′ puisque aucune ceinture de support n'est nécessaire.It can therefore be seen that, according to the essential characteristic of the invention, the two
Chaque virole 3, 3′ est fixée sur la paroi latérale 11 de la cuve, le long de son bord circulaire 31 tourné vers cette dernière et le diamètre de la virole doit donc être déterminé de façon que la liaison soit assurée sur une longueur suffisante pour encaisser les contraintes résultant des efforts appliqués en service et des dilatations différentielles.Chaque virole aura donc un diamètre beaucoup plus grand que celui des tourillons classiques et qui pourra par exemple être de l'ordre de la moitié du diamètre de la cuve.Each
Chaque virole d'appui 3, 3′ repose, le long de sa face externe 36, sur une paire de galets de support 5 montés rotatifs chacun autour d'un axe 50 parallèle à l'axe transversal 15 sur un châssis 51 fixé lui-même à la partie supérieure du massif de support 2, 2′.Each
Comme on le voit sur les figures 2 et 3, les deux galets 5 sont écartés l'un de l'autre, de part et d'autre du plan médian P1 de la cuve passant par l'axe 10 de la cuve et l'axe 15 de basculement, de façon à ménager une bonne assise.As seen in Figures 2 and 3, the two
Pour encaisser dans de bonnes conditions les efforts d'appui, la virole 3 est montée sur une série de goussets 32 dirigés suivant des plans radiaux passant par l'axe 15, répartis régulièrement autour de cet axe et comprenant deux côtés perpendiculaires fixés respectivement sur la face interne 33 de la virole 3 et sur la paroi latérale 11.To collect the support forces under good conditions, the
Comme on le voit sur la figure 4, qui est une vue en coupe par un plan horizontal, la paroi latérale 11 de la cuve est entièrement dégagée sur ses deux faces 17 placées entre les deux viroles d'appui 3, 3′, c'est-à-dire, en fait, sur la plus grande partie de sa périphérie. En revanche, dans les dispositions utilisées jusqu'à présent, la paroi latérale 11 était complètement entourée par la ceinture d'appui qui constituait, avec les attaches de la cuve, des écrans susceptibles de gêner la ventilation de la tôle de la cuve et celle de la ceinture. Dans la disposition, selon l'invention, au contraire, la plus grande partie de la cuve peut être simplement refroidie par circulation naturelle.As seen in Figure 4, which is a sectional view through a horizontal plane, the
Bien entendu, on ne peut pas éviter les dilatations relatives entre la paroi 11 de la cuve et les viroles d'appui mais il est possible de calculer ces contraintes par des méthodes simples et de déterminer en conséquence la longueur et le mode de réalisation de la liaison circulaire entre chaque virole et la paroi latérale.Of course, it is not possible to avoid the relative expansions between the
De plus, pour permettre les dilatations relatives de la paroi latérale 11 par rapport à la virole 3, cette dernière est avantageusement munie d'échancrures 34 séparées les unes des autres et régulièrement réparties le long de la virole 3 sur le côté tourné vers la paroi latérale 11, la virole 3 n'étant, par conséquent, reliée à la paroi 11 que par des lames espacées 35 laissées entre les échancrures 34 et par les goussets 32 qui sont placés au centre des lames 35.In addition, to allow the relative expansions of the
Le bord de liaison 31 de la virole 3 avec la paroi latérale de la cuve est alors constitué par les extrémités des lames 35 tournées vers la cuve. Bien entendu, le diamètre de la virole 3, de même que la dimension et le nombre des échancrures 34 doivent être déterminés pour que, au total, la liaison avec la paroi latérale (11) soit assurée sur une longueur suffisante.The connecting
La face externe de chaque virole 3 constitue donc une piste circulaire de roulement sur les deux galets de support 5, qui peut, avantageusement, être constituée par un bandage 36 enfilé ou soudé sur la virole 3.The external face of each
Pour assurer le maintien de chaque virole 3 sur la paire de galets de support 5, ces derniers sont associés à une paire de contre-galets 52 s'appuyant sur la virole du côté opposé. Par exemple, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les galets 5 sont montés sur un châssis 51 de forme annulaire entourant avec jeu la virole 3 et à la partie supérieure duquel sont montés les contre-galets 52, chacun tournant autour d'un axe parallèle à l'axe transversal 15 et prenant appui sur la même piste circulaire que les galets de support 5, constituée par le bandage 36. Ces galets sont appliqués avec une force contrôlée de manière à éviter les vibrations, notamment pendant la phase d'élaboration.To maintain each
De préférence, les galets sont munis d'une paroi latérale convexe et la face externe 37 du bandage 36 a une forme concave correspondante, ce qui permet d'assurer le centrage des galets 5 et 52 sur la piste 36 ainsi qu'une bonne répartition des charges sur toute la surface du galet même lorsque les déformations de la cuve dues aux contraintes supportées entraînent un léger désaxement des viroles 3, l'axe 15 étant alors légèrement courbé.Preferably, the rollers are provided with a convex side wall and the
Le moyen 4 de commande du basculement de la cuve comprend un ou plusieurs moteurs associés à un mécanisme réducteur 42. L'utilisation, selon l'invention, d'organes d'appui circulaires de diamètre relativement important, simplifie la commande. En effet, le mouvement peut être transmis directement à la virole 3 de l'un des organes d'appui 30 par l'intermédiaire d'un flasque 43 fixé sur le bord circulaire 38 de la virole du côté opposé à la cuve 1. Le mécanisme réducteur 42 peut, par exemple, être simplement monté en porte-à-faux sur un arbre de commande 44 solidaire du flasque 43 et centré sur l'axe 15.The means 4 for controlling the tilting of the tank comprises one or more motors associated with a
De préférence, le flasque 43 est maintenu latéralement entre deux paires de galets 53 montés sur le châssis 51 de support des galets 5.Preferably, the
Pour assurer la libre déformation de l'ensemble des éléments sous l'action des contraintes mécaniques et thermiques supportées, le second organe d'appui rotatif, placé du côté opposé au mécanisme de commande 4, est amménagé de façon à pouvoir se déplacer légèrement par rapport à ces supports. En particulier, les galets de support 5′ et de maintien 52′ de la virole 3′, représentés sur la figure 2, peuvent être montés coulissants sur leurs axes de façon à se déplacer latéralement en cas d'augmentation du diamètre de la cuve. D'autre part, comme on le voit sur la figure 2, le châssis annulaire 51′ sur lequel sont montés les galets 5′ et les contre-galets 52′, est articulé autour d'un axe horizontal 21 sur une chape 22 fixée sur la partie supérieure du massif de support 2′. La possibilité du pivotement du châssis est limitée par des ressorts non représentés ou bien par une barre de torsion qui répartit les charges sur les deux galets.To ensure the free deformation of all the elements under the action of the mechanical and thermal stresses supported, the second rotary support member, placed on the side opposite to the control mechanism 4, is arranged so as to be able to move slightly by compared to these supports. In particular, the
L'invention se prête à différents modes de réalisation. Par exemple, sur les figures 1 et 4, les viroles d'appui 3 et 3′ sont des pièces moulées réalisées en une seule pièce avec les goussets 32 et la partie correspondante 16 de la paroi latérale 11 de la cuve qui est constituée d'une portion de paroi cylindrique limitée par un bord circulaire de diamètre un peu plus grand que celui de la virole 3 et qui est soudé le long d'un orifice circulaire de même diamètre ménagé sur le côté de la paroi 11. Dans ce cas, la pièce moulée 3 est calculée pour résister aux efforts supportés et la circonférence de la partie circulaire 16 doit être suffisante pour que la liaison soudée avec la paroi 11 permette d'encaisser les contraintes.The invention lends itself to different embodiments. For example, in FIGS. 1 and 4, the
Sur la figure 5, on a représenté un mode de réalisation mécanosoudée qui permet notamment de réaliser la paroi latérale 11 de la cuve de façon homogène. La virole 3 est alors une simple tôle circulaire soudée sur la paroi 11 le long de son bord interne 31. On peut alors donner une plus grande possibilité de déformation à la virole 3 en donnant à celle-ci une plus grande largeur, ce qui conduit à allonger les lames de liaison 35 et augmenter la section des échancrures 34, les bandages 36 étant alors plus écartés de la paroi latérale 11 que dans le mode de réalisation précédent. L'allongement des lames de liaison 35 augmente la flexibilité de celles-ci et, par conséquent, la capacité d'adaptation de la forme de la virole aux contraintes supportées. De même, les ensembles à section en T constitués par chaque lame 35 associée à un gousset 32, comme on l'a représenté sur la figure 6, sont relativement indépendants les uns des autres et peuvent suivre les déformations de la virole 3.In Figure 5, there is shown a mechanically welded embodiment which allows in particular to produce the
Dans un autre mode de réalisation représenté sur les figures 7 et 8, le supportage des viroles d'appui 3 et 3′ est réalisé de façon plus compacte. En effet, les galets de support 5 sont associés chacun à un contre-galet 54 placé immédiatement de l'autre côté de la virole 3, c'est-à-dire sur la face interne 37 de celle-ci. Les deux paires de galets 5 et 54 peuvent alors être montées sur un châssis 55 de dimensions réduites qui coiffe simplement la partie inférieure de la virole 3.In another embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the support for the support rings 3 and 3 ′ is produced in a more compact manner. In fact, the
Comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, le châssis 55 de support des galets placés du côté du mécanisme de basculement est fixe et porte également des galets de guidage 53 montés rotatifs sur des axes dirigés radialement et s'appuyant de part et d'autre d'une paroi latérale 43′ qui, dans ce cas, a une forme annulaire de façon à laisser passer les contre-galets 54; le flasque 43 relié au mécanisme d'entraînement 4 est alors placé en retrait et fixé sur la face interne 37 de la virole 31.As in the previously described embodiment, the
Du côté opposé au mécanisme, les galets de support 5′ et les contre-galets 54′ sont avantageusement montés coulissants axialement sur le châssis 51′ et ce dernier, comme on l'a décrit précédemment en se référant à la figure 2, est lui-même monté pivotant autour d'un axe horizontal 21′ sur une chape 22′ fixée sur le massif de support 2′.On the side opposite the mechanism, the
Sur la figure 9, on a représenté schématiquement un autre mode de réalisation, particulièrement avantageux, du mécanisme de basculement. Dans ce cas, on ménage directement sur l'une des viroles d'appui 3, ou sur un prolongement 40 de celle-ci, une couronne dentée 45 sur laquelle est appliqué directement le mouvement de commande du basculement, au moyen d'un ou plusieurs pignons entraînés en rotation.In FIG. 9, another particularly advantageous embodiment of the tilting mechanism is shown diagrammatically. In this case, a
Comme représenté sur la figure 9, il est intéressant d'utiliser deux pignons 6 diamètralement opposés, montés chacun dans un carter 61 porté par une ou plusieurs paires de galets 62 roulant sur une piste 63 ménagée sur la face interne du prolongement 40 de la virole.As shown in FIG. 9, it is advantageous to use two diametrically
Les deux carters 61 diamétralement opposés prennent appui sur une barre de torsion 64 perpendiculaire au plan de la figure, fixée sur le massif d'appui 2 et portant à ses extrémités deux manivelles clavetées 65, chacune reliée au carter correspondant 61 par une bielle 66 articulée à ses extrémités.The two diametrically
Les deux pignons peuvent être entraînés par un même moteur, par exemple au moyen de réducteurs montés sur chacun des carters 61.The two pinions can be driven by the same motor, for example by means of reducers mounted on each of the
D'autres modes d'entraînement sont envisageables, par exemple celui qui fait l'objet du brevet français n° 1.550.338 et qui comprend deux pignons écartés montés dans un carter flottant.Other drive modes are conceivable, for example that which is the subject of French Patent No. 1,550,338 and which includes two spaced apart gears mounted in a floating casing.
Cette disposition permet, d'une part, d'appliquer le couple de basculement sur un grand cercle, en diminuant les contraintes de cisaillement et, d'autre part, de libérer tout l'intérieur de la virole, comme du côté non motorisé, pour y faire passer les différentes tuyauteries de fluides utiles au procédé.This arrangement makes it possible, on the one hand, to apply the tilting torque on a large circle, by reducing the shear stresses and, on the other hand, to release the entire interior of the shell, as on the non-motorized side, to pass there the various piping of fluids useful to the process.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des différents modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple, d'autres variantes pouvant encore être imaginées, sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendications.Of course, the invention is not limited to the details of the different embodiments which have just been described by way of example, other variants which can still be imagined, without departing from the protective framework defined by the claims.
C'est ainsi que d'autres systèmes d'appui ou d'autres mécanismes connus pour commander le basculement de la cuve, par exemple au moyen de plusieurs moteurs, pourraient être adaptés à l'invention en apportant leurs avantages propres.Thus other support systems or other known mechanisms for controlling the tilting of the tank, for example by means of several motors, could be adapted to the invention by providing their own advantages.
En résumé, l'invention présente de nombreux avantages.In summary, the invention has many advantages.
La suppression de la ceinture simplifie la construction, allège l'ensemble et permet un meilleur refroidissement de la cuve qui n'est plus masquée et enfermée sous des capots mal ventilés.The removal of the belt simplifies construction, lightens the whole and allows better cooling of the tank which is no longer hidden and enclosed under poorly ventilated covers.
Le grand diamètre du bandage formé par chaque virole permet de réduire et de répartir les efforts de supportage et de basculement sur une portion de tôlerie plus importante que dans les systèmes classiques. En outre, la possibilité de légère déformation des viroles d'appui, et notamment la liaison à la cornue par des lames relativement flexibles calculées de manière à résister aux différents efforts de flexion, compression et cisaillement, permet de laisser libre l'expansion axiale et diamétrale de la cuve sous l'effet des contraintes thermiques.The large diameter of the tire formed by each ferrule makes it possible to reduce and distribute the support and tilting forces over a larger portion of sheet metal than in conventional systems. In addition, the possibility of slight deformation of the support ferrules, and in particular the connection to the retort by relatively flexible blades calculated so as to withstand the various bending, compression and shear forces, allows the axial expansion to be left free and diametral of the tank under the effect of thermal stresses.
Contrairement aux modes de réalisation classiques utilisant une ceinture indépendante, la cuve peut être supportée isostatiquement puisqu'elle est supportée uniquement par deux organes d'appui ayant une certaine possibilité d'adaptation à la répartition des charges.Unlike the conventional embodiments using an independent belt, the tank can be supported isostatically since it is supported only by two support members having a certain possibility of adaptation to the distribution of loads.
De plus, l'utilisation de simples galets pour supporter les bandages est moins onéreuse et plus facile d'entretien que les paliers utilisés hermétiquement pour supporter les tourillons des poches.In addition, the use of simple rollers to support the bandages is less expensive and easier to maintain than the bearings used hermetically to support the pins of the pockets.
Enfin, le grand diamètre de la virole d'appui permet de laisser libre un large passage pour les différentes tuyauteries de fluides nécessaires aux procédés métallurgiques.Finally, the large diameter of the support ring allows a wide passage for the various fluid pipes necessary for metallurgical processes to be left free.
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