EP1568790A1 - Dispositif pour le traitement de métal liquide en poche - Google Patents

Dispositif pour le traitement de métal liquide en poche Download PDF

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EP1568790A1
EP1568790A1 EP04100723A EP04100723A EP1568790A1 EP 1568790 A1 EP1568790 A1 EP 1568790A1 EP 04100723 A EP04100723 A EP 04100723A EP 04100723 A EP04100723 A EP 04100723A EP 1568790 A1 EP1568790 A1 EP 1568790A1
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EP
European Patent Office
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bell
bearing
rotary
liquid metal
engage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04100723A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Emile Lonardi
Jean-Jacques Willieme
Frederic Parasch
Alphonse Decker
Dominique Rocchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Mevac GmbH
Original Assignee
SMS Mevac GmbH
Paul Wurth SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Mevac GmbH, Paul Wurth SA filed Critical SMS Mevac GmbH
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D27/00—Stirring devices for molten material

Definitions

  • the present invention relates to a device for the treatment of metal liquid, in particular steel in the pocket.
  • the liquid metal contained in the pocket is subjected to different treatments in a confined area, delimited by the bell diving into the liquid metal. Below the bell, we inject a gas of bubbling into the liquid metal to homogenize during the treatment. He is therefore forms on the surface of the liquid metal turbulences which lead to increased local wear of the bell on its lower edge.
  • PCT Patent Application WO98 / 31841 describes a method for minimize local wear of a bell during liquid metal processing in the pocket.
  • the bell is rotated around its perpendicular axis in order to minimize local wear of the bell during the treatment of liquid metal in poached.
  • a increased wear at a given location due to turbulence in the liquid metal no longer to be feared.
  • the bell wears in effect regularly on all its sound periphery.
  • the problem underlying the invention therefore consists in proposing a rotary bell for the treatment of liquid metal in a pocket which can be maintained at a certain depth of penetration determined in the metal in all conditions.
  • the penetration depth of such a bell is approximately 10-50 cm and preferably between 20 and 40 cm, ie the edge
  • the bottom of the bell is immersed over a distance of 10 to 50 cm below the surface of the liquid metal covered if necessary with slag.
  • the bell Even though slag fattening is formed on the lower edge of the bell that increase buoyancy, the bell may be maintained at a predetermined immersion depth. The device drive of the bell is thus also protected.
  • the first means of locking of the rotary bell comprises a first clip that can engage the bell below the lower part of the thrust bearing.
  • the second locking means of the rotary bell can meanwhile either include one or more jacks bearing on the top of the part lower part of the bearing or a second clamp able to engage the bell above the lower part of the thrust bearing.
  • the first blocking means and the second blocking device are made in one piece comprising a V-shaped notch that can snap into the bottom of the bearing.
  • the training device may advantageously comprise a toothed ring integral with the bell driven by a motor through a gear wheel.
  • the rotation speed of the bell is usually between 0.5 and 2 rpm during the treatment of the liquid metal.
  • the rotation speed of the bell can be adapted according to the diameter of the bell, depending on the treatment applied to the liquid metal and / or depending on the composition and viscosity of the slag which covers the liquid metal in the pocket.
  • the bell may continue to rotate around its axis even when removed bath after the treatment of the liquid metal.
  • the bell is rotated about a vertical axis, substantially perpendicular to the surface of the liquid metal respectively of the liquid steel.
  • a pocket 10 comprising a refractory lining 15 filled with of liquid steel 20 is placed on a carriage 25 and is brought below a refractory bell 30. In the working position, during the treatment of the metal liquid, the bell 30 is lowered until its lower edge 40 is immersed in liquid steel 20.
  • the bell 30 is connected to a supply duct 50 (FIG. combustible materials and alloying elements are introduced into the steel 20. It includes a training device 60 that can cause the bell in a rotational movement about a vertical axis.
  • Inert or reducing sparge gas can be introduced into the steel liquid 20 or by a porous plug (not shown) arranged in the bottom of the pocket 10 is by a lance (not shown) which is introduced into the This splash gas serves to homogenize the liquid steel 20 contained in the pocket 10 during the treatment of steel 20.
  • This bubbling gas creates turbulence on the surface of the steel 20 which causes local wear of the bell 30 and in particular the lower edge 40 of the bell 30.
  • Figure 2 shows an enlarged view of the training device 60 of the bell 30.
  • the upper end of the bell 30 comprises a ball bearing 70 integral with the bell 30 which allows the bell 30 to make a movement of rotation around its vertical axis.
  • the upper part 75 of the level 70 is attached to the bell 30 while the lower portion 80 of the bearing 70 can rotate freely.
  • the bearing 70 is not under stress, the lower part 80 leans against an abutment 85 arranged below the landing 70.
  • this bearing 70 must be protected against the penetration of impurities.
  • the bell 30 is held in position by means of a locking system taking support from below and from above on the lower part 80 of bearing 70 which pushes the bell 30 against the supply conduit 50.
  • On the upper part 75 of the bearing 70 is fitted with a ring gear 90.
  • the rotation of the bell 30 is carried out using a motor 100 comprising preferably a gearbox 110 for varying the speed of rotation of the bell 30.
  • the motor 100 drives the ring gear 90 via of a gear 120 integral with the motor 100.
  • the sealing of the supply duct 50 with respect at the bell 30 is provided by a baffle 130.
  • the bell 30 and the conduit feed 50 comprise an inner liner of refractory material. This coating is not shown in the figures for the sake of clarity drawing.
  • the pocket 10, placed on a carriage 140 is brought into below a bracket 150 which includes a mobile platform 160, equipped of a bell 10, a mat 170 and a drive device 180 on the part superior of it.
  • the platform 160 is connected to the training device 180 by means of a belt 190 thanks to which the platform can be moved vertically on the mat 170 using the wheels 200 that take support on the mast of the gallows.
  • FIGS 4, 5 and 6 show, in section, sequences interlocking three different locking mechanisms of the bell. To do not overload the drawings, only the lower part 80 of the level 70 has been represented.
  • the first series of Figures 4a), 4b), 4c) and 4d) show, in section, a first embodiment of the present invention in which the first locking means and the second locking device are made in one piece comprising a V-shaped notch that can engage on the lower part of the landing.
  • the platform 160 is lowered on the upper part 210 of the bell 10 to below the lower portion 80 of the bearing. The platform 160 is then raised until the blocking device V-shaped 220 is located at the lower portion 80 of the bearing (FIG. 4b).
  • the blocking devices are made of two separate rooms.
  • the platform 160 is lowered on the upper part 210 of the bell 10 to below the lower portion 80 of the bearing.
  • the first blocking device 230 in this case a clamp - is then brought to the closed position (FIG. 5b) and the platform 160 is then raised until the first locking device 230 touches the lower part 80 bearing from below ( Figure 5c).
  • the second blocking device is then closed and prevents any movement of the bell upwards.
  • the bell is then raised and brought to rest position.
  • the second locking device comprises four spaced jacks regularly (only two are shown in Fig. 5). They went up on the platform using arms 250.
  • the cylinders 240 are then brought into position. closed position and support from above the lower part of the bearing of the bell ( Figure 5d)).
  • the second blocking device is a clamp 260 superimposed on the first clamp 230.
  • the second clamp 260 is closed and thus blocks the bearing to prevent any upward movement.

Abstract

La présente invention décrit un dispositif de traitement de métal liquide en poche comprenant une cloche rotative équipée d'un palier permettant un mouvement de rotation de la cloche, le palier comprenant une partie supérieure solidaire de la cloche et une partie inférieure pouvant tourner librement, un dispositif d'entraînement permettant d'entraîner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical et un dispositif de manipulation de la cloche. Le dispositif de manipulation comprend un premier moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le bas de façon à supporter le poids de la cloche ainsi qu'un deuxième moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le haut de façon à empêcher le mouvement vertical vers le haut de la cloche. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un dispositif pour le traitement de métal liquide, en particulier d'acier en poche.
Il existe à l'heure actuelle, une série de procédés de traitement de métal liquide, en particulier d'acier en poche, selon lesquels une cloche ou un tube est plongé(e) dans le métal liquide contenue dans une poche. De tels procédés de traitement sont entre autres les procédés dits CAS, CAS-OB, HALT, etc.
Dans ce genre de procédés, le métal liquide contenu dans la poche est soumis à différents traitements dans une zone confinée, délimitée par la cloche plongeant dans le métal liquide. En dessous de la cloche, on injecte un gaz de barbotage dans le métal liquide pour l'homogénéiser pendant le traitement. Il se forme dès lors à la surface du métal liquide des turbulences qui conduisent à une usure locale accrue de la cloche sur son bord inférieur.
La demande de brevet PCT WO98/31841 décrit un procédé visant à minimiser l'usure locale d'une cloche pendant un traitement d'un métal liquide en poche. On fait tourner la cloche autour de son axe perpendiculaire afin de minimiser l'usure locale de la cloche pendant le traitement de métal liquide en poche. Comme la cloche tourne pendant le traitement du métal liquide, une usure accrue à un endroit donné due à des turbulences dans le métal liquide n'est plus à craindre. La cloche s'use en effet régulièrement sur tout son pourtour.
De telles cloches tournantes sont particulièrement utiles lors de la mise en oeuvre du procédé pour le traitement de l'acier liquide en poche décrit dans le brevet européen EP 0 110 809. Dans un tel procédé, par lequel on chauffe l'acier contenu dans la poche par aluminothermie et par lequel on ajoute un certain nombre d'éléments d'alliage à l'acier, la cloche est sollicitée de manière asymétrique:
  • sur un côté "chaud", la cloche ou plus précisément le revêtement réfractaire du bord inférieur de la cloche est attaqué(e) par des chocs thermiques et par corrosion chimique sous l'effet de projections de métal et de laitier . L'usure se fait principalement par écaillage du revêtement réfractaire.
  • sur le côté "froid" et éventuellement en utilisation intermittente lorsque le réfractaire s'est refroidi, la cloche "s'engraisse" par solidification de projections de métal et/ou de laitier.
Ces phénomènes d'usure locale et d"'engraissement" réduisent considérablement la durée de vie de la cloche et augmentent ainsi le coût de production par le procédé d'addition et de chauffage sous cloche. L'utilisation d'une cloche tournante prolonge la durée d'utilisation d'une cloche réfractaire, en minimisant l'usure locale et en réduisant l"'engraissement" local.
Normalement ces cloches tournantes sont suspendues dans une pince de façon à permettre leur rotation autour de leur axe vertical et sont abaissées dans le bain de métal liquide au moyen d'un dispositif approprié.
Il est important pour le bon fonctionnement de telles cloches de pouvoir garantir une certaine profondeur de pénétration du bord inférieur de la cloche dans le métal liquide. Or, il a été constaté d'une manière surprenante que dans certaines conditions, les cloches qui peuvent peser plusieurs tonnes, commencent à flotter sur le métal liquide dans la poche. Dans ces conditions et vu les mécanismes de suspension utilisés, il n'est pas possible de garantir une profondeur d'enfoncement constante.
Le problème à la base de l'invention consiste donc à proposer une cloche rotative pour le traitement de métal liquide dans une poche qui peut être maintenue à une certaine profondeur de pénétration déterminée dans le métal dans toutes conditions.
Habituellement, la profondeur de pénétration d'une telle cloche est d'environ 10-50 cm et de préférence entre 20 et 40 cm, c'est à dire le bord inférieur de la cloche se trouve immergé sur une distance de 10 à 50 cm en dessous de la surface du métal liquide recouvert le cas échéant de laitier.
Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un dispositif de traitement de métal liquide en poche comprenant une cloche rotative équipée d'un palier permettant un mouvement de rotation de la cloche, le palier comprenant une partie supérieure solidaire de la cloche et une partie inférieure pouvant tourner librement, un dispositif d'entraínement permettant d'entraíner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical et un dispositif de manipulation de la cloche. Ledit dispositif de manipulation comprend :
  • un premier moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le dessous de façon à supporter le poids de la cloche,
  • un deuxième moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le dessus de façon à empêcher le mouvement vertical vers le haut de la cloche.
Même si des engraissements de laitier se forment sur le bord inférieur de la cloche qui augmentent la poussée d'Archimède, la cloche peut être maintenue à une profondeur d'immersion prédéterminée. Le dispositif d'entraínement de la cloche est ainsi également protégé.
Selon un premier mode de réalisation avantageux, le premier moyen de blocage de la cloche rotative comprend une première pince pouvant engager la cloche en dessous de la partie inférieure du palier de la butée.
Le deuxième moyen de blocage de la cloche rotative peut quant à lui soit comprendre un ou plusieurs vérins prenant appui sur le dessus de la partie inférieure du palier ou bien une deuxième pince pouvant pour engager la cloche au-dessus de la partie inférieure du palier de la butée.
Selon un autre mode de réalisation, le premier moyen de blocage et le deuxième dispositif de blocage sont réalisée en une seule pièce comprenant une encoche en forme de V pouvant s'enclencher dans la partie inférieure du palier.
Le dispositif d'entraínement peut avantageusement comprendre une couronne dentée solidaire de la cloche entraínée par un moteur par le biais d'une roue dentée.
La vitesse de rotation de la cloche est habituellement comprise entre 0,5 et 2 tours/min pendant le traitement du métal liquide. La vitesse de rotation de la cloche peut être adaptée en fonction du diamètre de la cloche, en fonction du traitement appliqué au métal liquide et/ou en fonction de la composition et de la viscosité du laitier qui recouvre le métal liquide dans la poche. Bien entendu, la cloche peut continuer à tourner autour de son axe même lorsqu'elle est retirée du bain après le traitement du métal liquide.
La cloche est fait tourner autour d'un axe vertical, sensiblement perpendiculaire à la surface du métal liquide respectivement de l'acier liquide.
Un mode d'exécution préféré d'une installation selon l'invention est décrit à l'aide des dessins ci-annexés, dans lesquels:
  • la Figure 1 montre une section transversale d'une cloche et une poche remplie au repos;
  • la Figure 2 montre un agrandissement en coupe d'un dispositif d'entraínement de la cloche,
  • La Figure 3 montre une vue d'ensemble du dispositif de manipulation de la cloche au moment du chargement d'une cloche,
  • la Figure 4 montre une séquence de couplage d'une cloche selon un premier mode de réalisation,
  • la Figure 5 montre une séquence de couplage d'une cloche selon un deuxième mode de réalisation,
  • la Figure 6 montre une séquence de couplage d'une cloche selon un troisième mode de réalisation,
  • La Figure 7 montre un agrandissement du dispositif de couplage de la figure 6.
Une poche 10 (Fig.1) comprenant un revêtement réfractaire 15, remplie d'acier liquide 20 est placée sur un chariot 25 et est amenée en dessous d'une cloche réfractaire 30. Dans la positon de travail, pendant le traitement du métal liquide, la cloche 30 est abaissée jusqu'à ce que son bord inférieur 40 soit immergé dans l'acier liquide 20.
La cloche 30 est reliée à un conduit d'alimentation 50 (Fig. 2) par lequel les matières combustibles et les éléments d'alliages sont introduits dans l'acier liquide 20. Elle comprend un dispositif d'entraínement 60 pouvant entraíner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical.
Un gaz de barbotage inerte ou réducteur peut être introduit dans l'acier liquide 20 soit par un bouchon poreux (non représenté) aménagé dans le fond de la poche 10 soit par une lance (non représentée) qui est introduite dans la poche 10. Ce gaz de barbotage sert à homogénéiser l'acier liquide 20 contenu dans la poche 10 pendant le traitement de l'acier 20. Ce gaz de barbotage crée des turbulences à la surface de l'acier 20 qui provoquent une usure locale de la cloche 30 et en particulier du bord inférieur 40 de la cloche 30.
La Figure 2 reprend une vue agrandie du dispositif d'entraínement 60 de la cloche 30. L'extrémité supérieure de la cloche 30 comprend un palier à bille 70 solidaire de la cloche 30 qui permet à la cloche 30 d'effectuer un mouvement de rotation autour de son axe vertical. La partie supérieure 75 du palier 70 est fixée à la cloche 30 tandis que la partie inférieure 80 du palier 70 peut tourner librement. Lorsque le palier 70 n'est pas sous contrainte, la partie inférieure 80 s'appuie contre une butée 85 aménagée en dessous du palier 70. Bien entendu, ce palier 70 doit être protégé contre la pénétration d'impuretés.
La cloche 30 est maintenue en position à l'aide d'un système de blocage prenant appui par en dessous et par au-dessus sur la partie inférieure 80 du palier 70 qui pousse la cloche 30 contre le conduit d'alimentation 50. Sur la partie supérieure 75 du palier 70 est aménagée une couronne dentée 90. La rotation de la cloche 30 est effectuée à l'aide d'un moteur 100 comprenant de préférence un réducteur 110 permettant de varier la vitesse de rotation de la cloche 30. Le moteur 100 entraíne la couronne dentée 90 par l'intermédiaire d'une roue dentée 120 solidaire du moteur 100. Bien entendu, il existe d'autres moyens bien connus des hommes de métier pour imprégner un mouvement de rotation à une telle cloche. L'étanchéité du conduit d'alimentation 50 par rapport à la cloche 30 est assurée par une chicane 130. La cloche 30 et le conduit d'alimentation 50 comprennent un revêtement interne en matériau réfractaire. Ce revêtement n'est pas représenté sur les figures pour des raisons de clarté du dessin.
Sur la figure 3, la poche 10, placée sur un chariot 140, est amenée en dessous d'une potence 150 qui comprend une plate-forme 160 mobile, équipée d'une cloche 10, un mat 170 et un dispositif d'entraínement 180 sur la partie supérieure de celui-ci. La plate-forme 160 est relié au dispositif d'entraínement 180 moyennant une courroie 190 grâce à laquelle la plate-forme peut être déplacée verticalement sur le mat 170 à l'aide des roues 200 qui prennent appui sur le mat de la potence.
Les figures 4, 5 et 6 montrent, en coupe, des séquences d'enclenchement de trois mécanismes de blocage différents de la cloche. Afin ne pas surcharger les dessins, seule la partie inférieure 80 du palier 70 a été représentée.
La première série de figures 4a), 4b), 4c) et 4d) montrent, en coupe, un premier mode de réalisation de la présente invention dans lequel le premier moyen de blocage et le deuxième dispositif de blocage sont réalisée en une pièce comprenant une encoche en forme de V pouvant s'enclencher sur la partie inférieure du palier.
Sur la figure 4a), la plate-forme 160 est abaissée sur la partie supérieure 210 de la cloche 10 jusqu'en dessous de la partie inférieure 80 du palier. La plate-forme 160 est ensuite relevée jusqu'à ce que le dispositif de blocage en forme de V 220 se trouve au niveau de la partie inférieure 80 du palier (figure 4b).
Sur la Figure 4c), le dispositif de blocage en forme de V est fermé pour bloquer la cloche 10 empêchant ainsi des mouvements vers le bas et vers le haut de la cloche 10. La cloche est ensuite soulevée (Figure 4d) jusqu'à sa position de repos (voir Figure 1)
Sur les deux séries suivantes, les dispositifs de blocages sont réalisés en deux pièces distinctes.
Sur la figure 5a), la plate-forme 160 est abaissée sur la partie supérieure 210 de la cloche 10 jusqu'en dessous de la partie inférieure 80 du palier. Le premier dispositif de blocage 230 dans ce cas-ci une pince - est ensuite amenée en positon fermée (figure 5b) et la plate-forme 160 est ensuite relevée jusqu'à ce que le premier dispositif de blocage 230 touche la partie inférieure 80 du palier par en dessous (figure 5c). Le deuxième dispositif de blocage est ensuite fermé et empêche tout mouvement de la cloche vers le haut. La cloche est ensuite soulevée et amenée en positon de repos. Dans le cas de la figure 5, le deuxième dispositif de blocage comprend quatre vérins espacés régulièrement (deux seulement sont représentés sur la fig. 5). Ils sont montés sur la plate-forme à l'aide de bras 250. Les vérins 240 sont ensuite amenés en position fermée et prennent appui par au-dessus de la partie inférieure du palier de la cloche (Figure 5d)).
Dans le cas de la figure 6, le deuxième dispositif de blocage est une pince 260 superposée sur la première pince 230. La deuxième pince 260 est fermé et bloque ainsi le palier pour empêcher tout mouvement vers le haut.
Sur la figure 7, les deux pinces 230, 260 de blocage sont représentées avec plus détails en position ouverte autour de la partie supérieure de la cloche.
Tableau des références
10 poche
15 revêtement réfractaire
20 acier liquide
25 chariot pour la poche
30 cloche réfractaire
40 bord inférieur
50 conduit d'alimentation
60 dispositif d'entraínement
70 palier à bille
75 partie supérieure du palier
80 partie inférieure du palier
85 butée
90 couronne dentée
100 moteur
110 réducteur
120 roue dentée
130 chicane
140 chariot pour la cloche
150 potence
160 plate-forme
170 mat
180 dispositif d'entraínement
190 courroie
200 roues
210 partie supérieure de la cloche
220 dispositif de blocage en forme de V
230 premier dispositif de blocage (première pince)
240 vérin
250 bras
260 deuxième dispositif de blocage (deuxième pince)

Claims (6)

  1. Dispositif de traitement de métal liquide en poche comprenant une cloche rotative équipée d'un palier permettant un mouvement de rotation de la cloche, le palier comprenant une partie supérieure solidaire de la cloche et une partie inférieure pouvant tourner librement, un dispositif d'entraínement permettant d'entraíner la cloche dans un mouvement de rotation autour d'un axe vertical et un dispositif de manipulation de la cloche, ledit dispositif de manipulation comprenant :
    un premier moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le bas de façon à supporter le poids de la cloche
    un deuxième moyen de blocage de la cloche rotative pouvant engager la partie inférieure du palier par le haut de façon à empêcher le mouvement vertical vers le haut de la cloche.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de blocage de la cloche rotative comprend une première pince pouvant entourer la cloche en dessous de la partie inférieure du palier de la butée.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième moyen de blocage de la cloche rotative comprend un ou plusieurs vérins prenant appui sur le dessus de la partie inférieure du palier.
  4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième moyen de blocage de la cloche rotative comprend une deuxième pince pouvant entourer la cloche au-dessus de la bague
  5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de blocage et le deuxième dispositif de blocage sont réalisée en une pièce comprenant une encoche en forme de V pouvant s'enclencher sur la partie inférieure du palier.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif d'entraínement comprend une couronne dentée solidaire de la cloche entraínée par un moteur par le biais d'une roue dentée.
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