FR2628756A1 - DEVICE FOR REMOVING IMPURITIES PRESENT IN GAS AND SOLID FORM IN A LIQUID PRODUCT CONTAINED IN A RESERVOIR - Google Patents

DEVICE FOR REMOVING IMPURITIES PRESENT IN GAS AND SOLID FORM IN A LIQUID PRODUCT CONTAINED IN A RESERVOIR Download PDF

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Abstract

Apparatus for removing the impurities present in gaseous and solid form in a liquid product such as liquid metal contained in a conveying ladle. The apparatus is of the type comprising a rotor which essentially includes a rotary shaft (7) carrying at its free end liable to be immersed in the said liquid product a member (8) forming a stirring head, provided with an internal chamber (14) connected through an axial channel (15) made in the said rotary shaft (7) to a source of an inert gas and communicating with the outside by means of passages through the walls of the said head. The apparatus is characterised in that the member forming a head (8) is made of a porous material, such as porous graphite, the walls of the said head exhibiting a porous structure permeable to the gas present in the said chamber (14) inside the head. The invention can be employed for ladles for conveying liquid metals.

Description

L'invention concerne un dispositif pour éliminer des impuretés présentesThe invention relates to a device for removing impurities present

sous forme gazeuse et solide dans un produit liquide tel que du métal liquide contenu dans un réservoir tel qu'une poche de transport, du type comprenant un rotor qui comprend essentiellement un arbre rotatif portant à son extrémité libre susceptible d'être immergée dans ledit produit liquide un organe formant tête de brassage pourvu d'un espace interne relié à travers un canal axial pratiqué dans ledit arbre rotatif à une source d'un gaz inerte et communiquant avec l'extérieur par l'intermédiaire de  in gaseous and solid form in a liquid product such as liquid metal contained in a reservoir such as a transport bag, of the type comprising a rotor which essentially comprises a rotary shaft bearing at its free end capable of being immersed in said product liquid a stirring head member provided with an internal space connected through an axial channel formed in said rotary shaft to a source of an inert gas and communicating with the outside via

passages traversant les parois de ladite tête.  passages passing through the walls of said head.

Dans des dispositifs de ce type, qui sont connus, les passages à travers les parois de ladite tête sont formés par des canaux en nombre limité et débouchant à l'extérieur au niveau des parois latérales par exemple  In devices of this type, which are known, the passages through the walls of said head are formed by limited number of channels and opening outward at the side walls for example

cylindriques de la tête. A chacun de ces canaux est -  cylindrical of the head. To each of these channels is -

associé un canal qui débouche à une extrémité dans le canal de passage de gaz et par l'autre extrémité à l'extérieur au niveau de la surface inférieure de la tête. En état de fonctionnement du dispositif, sous l'effet du mouvement rotatif de la tête et l'écoulement du gaz à travers ces passages vers l'extérieur, le métal liquide est aspiré dans les canaux de gaz et éjecté de ceux-ci sous l'effet de la force centrifuge. On obtient ainsi un brassage du liquide dans le réservoir la formation de bulles de gaz qui, par effet d'entraînement, provoquent la remontée des impuretés en forme de gaz et  associated channel that opens at one end in the gas passage channel and the other end outside at the lower surface of the head. In the operating state of the device, under the effect of the rotary movement of the head and the flow of gas through these passages to the outside, the liquid metal is sucked into the gas channels and ejected from them under the effect of centrifugal force. This produces a stirring of the liquid in the tank the formation of gas bubbles which, by entrainment effect, causes the rise of impurities in the form of gas and

de corps solides.solid bodies.

Ces dispositifs connus présentent des inconvénients importants. Ainsi, l'organe formant tête de brassage présente une structure complexe et pour fonctionner efficacement, la vitesse rotative de la tête doit avoir une valeur très élevée. Habituellement la valeur minimum est de 400 tours par minute. Malgré cela il s'avère que la répartition du gaz sous forme de bulles dans le liquide n'est pas suffisamment uniforme et les  These known devices have significant disadvantages. Thus, the stirring head member has a complex structure and to function effectively, the rotational speed of the head must have a very high value. Usually the minimum value is 400 revolutions per minute. Despite this it turns out that the distribution of gas in the form of bubbles in the liquid is not sufficiently uniform and the

bulles ne présentent pas une taille suffisamment petite.  bubbles do not have a sufficiently small size.

La présente invention a pour but de proposer un dispositif qui ne présente pas les inconvénients susmentionnés. Pour atteindre ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'organe formant tête est réalisé en un matériau poreux, tel que du graphite poreux, les parois de ladite tête présentant une structure poreuse perméable au gaz contenu dans ladite  The present invention aims to provide a device that does not have the aforementioned drawbacks. To achieve this purpose, the device according to the invention is characterized in that the head member is made of a porous material, such as porous graphite, the walls of said head having a porous structure permeable to the gas contained in said

cavité à l'intérieur de la tête.  cavity inside the head.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la tête présente sur sa surface latérale un certain nombre d'ailettes radiales, avantageusement  According to an advantageous characteristic of the invention, the head has on its lateral surface a number of radial fins, advantageously

réparties uniformément autour de l'axe de la tête.  evenly distributed around the axis of the head.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe dans laquelle s'inscrivent les surfaces radialement externes des ailettes présente une forme tronconique allant en s'élargissant vers  According to yet another characteristic of the invention, the envelope in which the radially outer surfaces of the fins are inscribed has a frustoconical shape widening towards

l'extrémité inférieure libre.the lower end free.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci  The invention will be better understood and other purposes, features, details and advantages thereof

apparaîtront plus clairement au cours de la description  will become clearer during the description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe radiale d'une poche de transport. d'un métal liquide dans laquelle est introduite un dispositif selon la présente invention; - la figire 2 est une vue en coupe partielle selon la ligne II-II de la figure 3, de la partie indiquée en II sur la figure 1, à plus grande échelle; et - la figure 3 est une vue en direction de.la  explanatory text which follows with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating an embodiment of the invention and in which: - Figure 1 is a radial sectional view of a transport bag. a liquid metal into which is introduced a device according to the present invention; FIG. 2 is a partial sectional view along the line II - II of FIG. 3, of the part indicated in II in FIG. 1, on a larger scale; and - Figure 3 is a view towards the

flèche III de la figure 2.arrow III of FIG.

A la figure 1, on montre l'utilisation d'un dispositif 1 selon l'invention pour éliminer des impuretés présentes sous forme gazeuse et solide, d'un métal liquide contenu dans une poche de transport 2 de ce métal. On constate que le dispositif a été introduit à l'intérieur de la poche à travers un orifice 3 pratiqué dans le couvercle de la poche. En 4 on a représenté  In Figure 1, we show the use of a device 1 according to the invention for removing impurities present in gaseous and solid form, a liquid metal contained in a transport bag 2 of this metal. It is noted that the device has been introduced inside the bag through an orifice 3 made in the lid of the bag. In 4, there is shown

schématiquement le chapeau de fermeture de l'orifice 3.  schematically the closing cap of the orifice 3.

La référence 5 désigne le niveau du métal liquide dans la  Reference 5 designates the level of the liquid metal in the

poche 2.pocket 2.

Le dispositif 1 selon l'invention est formé par un rotor comprenant essentiellement un arbre 7 en un matériau réfractaire tel que du graphite, qui porte à son extrémité inférieure plongée dans le liquide une tête de brassage-8 et est solidaire à son extrémité supérieure d'un arbre 9 d'entraînement en rotation. Ce dernier est monté sur un support approprié tel qu'un cadre ou bras pivotant, de toute structure connue en soi et de ce fait non représenté. Grâce à ce support, le dispositif selon l'invention est susceptible de pivoter entre une position de repos et une position au-dessus du réservoir à remplir, c'est-à-dire la poche 2. Par le déplacement vertical, le dispositif selon l'invention formé par le  The device 1 according to the invention is formed by a rotor essentially comprising a shaft 7 made of a refractory material such as graphite, which carries at its lower end immersed in the liquid a stirring head-8 and is integral with its upper end. a shaft 9 for rotating drive. The latter is mounted on a suitable support such as a frame or pivoting arm, of any structure known per se and thus not shown. With this support, the device according to the invention is capable of pivoting between a rest position and a position above the reservoir to be filled, that is to say the pocket 2. By the vertical displacement, the device according to the invention the invention formed by the

rotor 1 peut 8tre introduit ou extrait de la poche 2.  rotor 1 can be introduced or extracted from the bag 2.

Dans l'exemple représenté, comme il ressort notamment des figures 2 et 3, l'organe formant tête de  In the example shown, as shown in particular in FIGS. 2 and 3, the head member of

brassage 8 du rotor comprend une partie centrale -  stirring 8 of the rotor comprises a central part -

sensiblement cylindrique 11, qui porte sur sa surface cylindrique externe un certain nombre d'ailettes de brassage 12 qui sont répartis régulièrement autour de la partie centrale 11. La face radialement externe 13 de chaque ailette est inclinée par rapport à l'axe X-X du rotor, selon un angle prédéterminéi de façon que la hauteur a d'une ailette augmente de haut en bas sur la  substantially cylindrical 11, which carries on its outer cylindrical surface a number of stirring fins 12 which are evenly distributed around the central portion 11. The radially outer face 13 of each fin is inclined relative to the axis XX of the rotor at a predetermined angle so that the height of a fin increases up and down on the

tête 8.head 8.

La tête de brassage 8 présente une chambre centrale 14 qui communique à travers un canal axial 15 dans l'arbre de rotor 7 avec une source d'un gaz inerte tel que de l'azote ou de l'argon, par l'intermédiaire d'un canal axial 16 pratiqué dans l'arbre d'entraînement  The stirring head 8 has a central chamber 14 which communicates through an axial channel 15 in the rotor shaft 7 with a source of an inert gas such as nitrogen or argon, via an axial channel 16 formed in the drive shaft

en rotation 9 de la tête de brassage 8.  in rotation 9 of the mixing head 8.

Cette dernière est réalisée en un matériau réfractaire poreux, perméable au gaz inerte, tel que par exemple en graphite poreux. Ainsi le gaz fourni par ladite source et présent dans la chambre 14 peut traverser la paroi de la tête de brassage et parvenir dans le métal liquide qui l'entodre. Grâce à la structure poreuse, le gaz inerte sort de la tête 8 sous forme de très petites bulles qui décollent immédiatement de celle-ci, ce qui évite un regroupement des bulles très fines, c'est-à-dire une formation des bulles plus grandes. La structure poreuse de la tète et les ailettes 8 assurent une répartition excellente de fines bulles dans le bain de métal liquide, ce qui assure un effet optimum d'entraînement des impuretés vers la surface 5 de  The latter is made of a porous refractory material, permeable to inert gas, such as for example porous graphite. Thus the gas supplied by said source and present in the chamber 14 can pass through the wall of the stirring head and reach the liquid metal which entoders it. Thanks to the porous structure, the inert gas leaves the head 8 in the form of very small bubbles that take off immediately from it, which prevents a grouping of very fine bubbles, that is to say a formation of bubbles more large. The porous structure of the head and the fins 8 provide an excellent distribution of fine bubbles in the liquid metal bath, which ensures an optimum effect of impurity entrainment to the surface of the body.

ce bain.this bath.

La t te de brassage et de sortie de gaz 8 du dispositif selon l'invention peut être assemblée au rotor 7 de toute façon appropriée, avantageusement par vissage, comme dans l'exemple représenté. A cette fin, la tête 8 présente au-dessus de sa chambre 14 en communication avec celle-ci un évidement fileté 19 dans laquelle on visse un  The gas mixing and output 8 head of the device according to the invention can be assembled to the rotor 7 in any appropriate manner, preferably by screwing, as in the example shown. To this end, the head 8 has above its chamber 14 in communication with it a threaded recess 19 in which one screws a

embout axial fileté 20 de l'arbre de rotor 7.  Threaded axial end 20 of the rotor shaft 7.

Le fonctionnement du dispositif selon  The operation of the device according to

l'invention ressort de la description de sa structure qui  the invention is apparent from the description of its structure which

vient d'être faite. A l'aide de son support non représenté, le dispositif sous forme de rotor 1 de l'invention est amené par pivotement et ensuite par  has just been made. With the aid of its support, not represented, the rotor device 1 of the invention is pivoted and then

mouvement vertical dans sa position de travail repré-  vertical movement in its working position

sentée à la figure 1. Ensuite, le rotor est entra!né en rotation et le gaz inerte est envoyé dans la chambre 14 de la tête, ce qui permet la formation des bulles très fines qui se répartissent régulièrement dans le métal liquide, comme cela a été décrit plus haut. En raison de la structure poreuse de la tête 8 du rotor, il est avantageux de soumettre la tête à un traitement de préchauffage pour chasser l'humidité des pores de la tête. A cette fin, on utilise avantageusement une cuve de préchauffage non représentée, dans laquelle peut être plongée la partie inférieure de la tête, dans sa position de repos avant son pivotement dans la position de  1. The rotor is then rotated and the inert gas is sent into the chamber 14 of the head, which allows the formation of very fine bubbles which are evenly distributed in the liquid metal, as can be seen in FIG. has been described above. Due to the porous structure of the rotor head 8, it is advantageous to subject the head to preheating treatment to drive moisture away from the pores of the head. For this purpose, it is advantageous to use a preheating tank (not shown) in which the lower part of the head can be immersed in its rest position before it is pivoted into its position.

travail.job.

Par rapport aux dispositifs connus, on constate notamment que l'invention permet une formation de bulles beaucoup plus fines et une meilleure répartition de celles-ci dans le liquide. Il s'avère en outre que la vitesse de rotation de la tête 8 peut être plus faible dans le cas de l'invention, par exemple de l'ordre de 200 à 300 tours par minute, tandis que dans les dispositifs connus, la vitesse doit être en principe supérieure à 400 tours par minute. Toutes ces particularités de l'invention permettent non seulement un meilleur effet d'épuration du liquide, par brassage et dégazage, mais procure également un gain de temps considérable par rapport aux dispositifs connus. De plus, grâce à la vitesse de rotation relativement faible du rotor, on évite dans le cas de l'invention la formation d'un  Compared to the known devices, it is found in particular that the invention allows a formation of much finer bubbles and a better distribution thereof in the liquid. It is furthermore found that the speed of rotation of the head 8 may be lower in the case of the invention, for example of the order of 200 to 300 revolutions per minute, whereas in the known devices the speed should in principle be greater than 400 revolutions per minute. All these features of the invention not only allow a better effect of cleaning the liquid by stirring and degassing, but also provides a considerable time advantage over known devices. Moreover, thanks to the relatively low rotational speed of the rotor, it is avoided in the case of the invention the formation of a

vortex dans la poche de transport.vortex in the transport pocket.

Bien entendu, des multiples modifications  Of course, many changes

peuvent être apportées au dispositif selon l'invention.  can be made to the device according to the invention.

Ainsi, l'angle d'inclinaison i des ailettes peut varier en fonction de la nature du liquide pour optimaliser le fonctionnement du dispositif selon l'invention. D'autre part, la partie centrale 11 de la tête de brassage et de dégazage 8 peut présenter toute forme appropriée, différente de la forme cylindrique représentée. De plus, il est évident que le dispositif selon l'invention peut 8tre utilisé pour éliminer des impuretés de tout autre produit que de métal liquide. Il est à noter encore que l'envoi du gaz inerte dans la t8te du rotor peut débuter avant la mise en rotation de ce dernier et encore avoir  Thus, the angle of inclination i fins may vary depending on the nature of the liquid to optimize the operation of the device according to the invention. On the other hand, the central portion 11 of the stirring and degassing head 8 may have any suitable shape, different from the cylindrical shape shown. In addition, it is obvious that the device according to the invention can be used to remove impurities from any other product than liquid metal. It should also be noted that the sending of the inert gas into the head of the rotor can begin before the rotation of the latter and still have

lieu après son arrêt.place after his stop.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Dispositif pour éliminer des impuretés présentes sous forme gazeuse et solide dans un produit liquide tel que du métal liquide, contenu dans un réservoir tel qu'une poche de transport, du type comprenant un rotor qui comprend essentiellement un arbre rotatif portant à son extrémité libre susceptible d'être immergée dans ledit produit liquide un organe formant tête de brassage pourvu d'une chambre interne reliée à travers un canal axial pratiqué dans ledit arbre rotatif à une source d'un gaz inerte et communiquant avec l'extérieur par l'intermédiaire de passages traversant les parois de ladite tête, caractérisé en ce que l'organe formant tête (8) est réalisé en un matériau poreux, tel que du graphite poreux, les parois de ladite tête présentant une structure poreuse perméable au gaz contenu  A device for removing impurities present in gaseous and solid form in a liquid product such as liquid metal, contained in a reservoir such as a transport bag, of the type comprising a rotor which essentially comprises a rotary shaft carrying at its end free-fit member capable of being immersed in said liquid product a stirring head member provided with an internal chamber connected through an axial channel formed in said rotary shaft to a source of an inert gas and communicating with the outside by the intermediate passages passing through the walls of said head, characterized in that the head member (8) is made of a porous material, such as porous graphite, the walls of said head having a porous structure permeable to the contained gas dans ladite chambre (14) à l'intérieur de la tête.  in said chamber (14) inside the head. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la-tête de rotor (8) porte sur sa surface latérale un certain nombre d'ailettes radiales (12), avantageusement réparties uniformément autour de  2. Device according to claim 1, characterized in that the-rotor head (8) carries on its lateral surface a number of radial fins (12), advantageously evenly distributed around l'axe de la t8te.the axis of the head. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ailettes (12) présentent une hauteur radiale (a) qui augmente de haut en bas sur la  3. Device according to claim 2, characterized in that the fins (12) have a radial height (a) which increases from top to bottom on the tête (8).head (8). 4. Dispositif selon l'une des revendications  4. Device according to one of the claims précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (7) du rotor et la tête (8) sont assembés par filetage, le rotor étant avantageusement pourvu d'un embout axial fileté (20) destiné à s'engager dans un orifice fileté (19) de la  preceding, characterized in that the shaft (7) of the rotor and the head (8) are threaded together, the rotor being advantageously provided with a threaded axial end (20) intended to engage in a threaded hole (19). ) of the tête de rotor (8).rotor head (8). 5. Dispositif selon l'une des revendications  5. Device according to one of the claims précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de rotor (7) est réalisé en un matériau réfractaire tel que du graphite.  previous, characterized in that the rotor shaft (7) is made of a refractory material such as graphite. 6. Dispositif selon l'une des revendications  6. Device according to one of the claims précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de préchauffage de la tête de rotor (8), pour chasser l'humidité contenue dans celle-ci, ces moyens étant avantageusement formés par une cuve de chauffage dans laquelle l'extrémité inférieure du rotor (1) peut être plongée.  preceding, characterized in that it comprises means for preheating the rotor head (8), to drive the moisture contained therein, these means being advantageously formed by a heating vessel in which the lower end of the rotor (1) can be dipped.
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