LU86321A1 - Lance de soufflage d'oxygene - Google Patents

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Description

* A 800
Demande de brevet ,a de ...................................................
Désignation de l’Inventeur , . , LEITZ Paul, ingénieur, Administration Centrale de l’ARBEt (1) Le soussigné.........................................................................’..................................................................................................
...........................................
agissant en qualité XféXâépMâôï — de mandataire du déposant — O ...................................ARB.ED-...S.A·.·..........................................................................................................................................
............................................Ayenu§....de...la..LÂi?.êrt:é........................................................................................................
L - 2930 LUXEMBOURG
(3) de l’invention concernant : .....................L.anc.e.....de...s.au.££lag.e.....d_.!..o.xy.g.è.n.e..................................................................................................
désigné comme inventeur(s) : 1. Nom et prénoms ...................................................................................................................................
Adresse ........................lZ...J.u.e...Franz...L.is.2.t.,....L....-.....l,9..4.4....Luxe.m.b.o..ur.g.................................
2. Nom et prénoms ..............................................................................................................
Adresse ........................I27...rue...JeanrPi.erre...llichel.s.,....L...r...J.?J..3....ES.C.H/AL.Z.E.T.TE
3. Nom et prénoms ...LIESCH .Jean-..............................................................................................................................
Adresse lrueGasto.n^ .............
il affirme la sincérité des indications susmentionnées et déclare en assumer l’entière responsabilité.
4. HEINTZ Carlo, 2 Square Aloyse Meyer, L - 2154 LUXEMBOURG
5. KLEIN Henri, 141 Avenue de la Liberté, L - 4602 NIEDERCORN
6. LIESCH Jean-François, 109A, Clair-Chêne, L - 4062 ESCH/ALZETTE
...................................................................... le ........................................................... 19............
Luxembourg 25 février 86
Le. ..manda.ta.3^.e....LEI.T.Z...Rau.l................
(signature) A 68026 (1) Nom, prénoms, firme, adresse.
Mnm nrénnms et adresse du dénnsant * A 800 λ
Demande de brevet Déposant: ARBED S.A.
Avenue de la Liberté L - 2930 Luxembourg
Lance de soufflage d'oxygène - 1 - ' Lance de soufflage d'oxygène.
L’invention concerne une lance de soufflage pour l’affinage de métaux respectivement de ferroalliages par soufflage d'oxygène par le 5 haut.
Une lance de soufflage d'oxygène comprend normalement au moins une ; tuyère verticale destinée à fournir un jet d'oxygène pour l'affinage proprement dit. Elle peut en plus comprendre au moins une tuyère la- i 10 térale, destinée à fournir un jet d'oxygène, plus mou que le jet ‘ vertical, pour brûler le monoxyde de carbone formé au cours de l'af finage et créer un surplus d'énergie thermique (voir p.ex. le brevet LU 78 906) ainsi qu'éventuellement une tuyère guidant des matières solides suspendues dans un gaz porteur (voir p. ex. le brevet 15 LU 84 433).
Le jet vertical frappe la surface du bain et doit présenter une impulsion suffisante pour traverser la couche de scorie ou pour la refouler, en vue d'atteindre le métal; il est également nécessaire que 20 le jet provoque un brassage de la scorie avec le bain, pour accélérer les réactions métallurgiques entre ces deux phases liquides. 1 est bien entendu que le point d'impact du jet sur la surface du bain est fixe et se situe plus ou moins au centre de cette surface. 25 On sait depuis longtemps qu'il serait avantageux de pouvoir déplacer ce point d'impact d'une manière contrôlée, et ceci afin de mieux distribuer la chaleur intense qui règne au point d'impact et d'intensifier l'effet de brassage. Ainsi on a proposé des lances ! - 2 - < dont l'axe principale est incliné et où la lance entière peut osciller autour de la verticale. On a également conçu des têtes de * lance dont l'embouchure présente des moyens mécaniques capables de dévier le jet d'oxygène, les dits moyens étant eux-mêmes mobiles et 5 télécommandés.
Le désavantage commun à toutes ces solutions proposées, réside dans la nécessité de faire fonctionner des moyens mécaniques qui sont tous exposés à une chaleur intense, à des poussières en grandes 10 quantités et à l'action de l'oxygène, si bien que l'on rencontre dans la presque totalité des aciéries des lances de soufflage conventionnelles a jet principal unidirectionnel.
Le but de la présente invention est de concevoir une lance capable 15 de fournir un jet de gaz dirigeable, dans laquelle les moyens mécaniques mobiles sont réduits à un minimum pour éviter les problèmes énoncés plus haut.
Ce but est atteint grâce à la lance telle qu'elle est caractérisée 20 dans la revendication 1. Des variantes d'exécution préférentielles sont décrites dans les sous-revendications.
Si l'on souffle à travers une tuyère verticale un jet d'oxygène, ce jet aura une direction verticale et se comportera de manière conven-25 tionnelle, bien connue par les aciéristes. Or, si l'on souffle en même temps de l'oxygène, ou n'importe quel autre gaz, par une tuyère latérale, il est créé dans la chambre une zone de surpression qui s'étend depuis l'embouchure de la tuyère latérale à la sortie de la tête et qui provoque une déviation du jet sortant de l'orifice de la 30 tête. Il est bien entendu que l'on munira les tuyères latérales de vannes de réglage du débit de gaz, afin de créer à l'intérieur de la chambre les conditions nécessaires pour former le jet, tant du point de vue de son impulsion que du point de vue de sa direction, ou plus précisément de son angle de déviation par rapport à la verticale.
Un avantage majeur réalisable à l'aide de l'invention réside dans le fait qu'elle permet de dévier le jet d'oxygène et de déplacer le 35 - 3 - point d'impact sur la surface du bain, a. volonté et a vitesse variable, sans interruption du soufflage. Il en résulte un élargissement virtuel de la zone d'impact et un brassage plus prononcé du métal avec la scorie en surface du bain. A côté des effets favorables 5 5 sur le processus d'affinage, le déplacement du point d'impact pro voque également un élargissement de la zone de postcombustion - voir à ce sujet le brevet LU 81 207-. Un autre avantage offert par l'invention réside dans une distribution plus poussée de la chaleur qui règne au point d'impact, si bien que d'un côté la température du 10 bain peut monter et que de l'autre côté la zone de chaleur intense, où il existe le risque de la nitruration, peut être déplacée et par : ce fait diluée.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront par la descrip-15 tion des dessins qui représentent de manière non-limitative une forme d'exécution possible de la lance suivant l'invention et où - la fig.l est une coupe longitudinale schématique a travers une tête de la lance selon l'invention, tandis que - la fig.2 est un schéma représentant la variabilité de l'emplace-20 ment du point d'impact du jet, suivant une forme d'exécution de la tête de lance.
On distingue en fig.l une partie (sans tuyères secondaires etc.) d'une tête de lance 1 avec des moyens de refroidissement par circu-25 lation d'eau 2. La tuyère verticale 4 guide un jet d'oxygène d'affinage 3, dont les propriétés physiques sont déterminées par la pression de la source d'oxygène, la vanne de réglage du débit et le profil et le dimensionnement des conduits d'oxygène depuis la source jusqu'à la chambre 6 située dans le prolongement de la tuyère 3. 30 Cette chambre 6, qui relie la tuyère 4 a 1'embouchure 7 de la lance, a une longueur de quelque 30 cm; elle n'aurait qu'une influence négligeable sur la dynamique du jet d'oxygène 3 (légère augmentation de vitesse, fonction de la section d'embouchure 7) s'il n'y avait, au voisinage de l'endroit 9 où la tuyère 4 s'évase dans la chambre ; 35 6, l'embouchure 5 de plusieurs conduits latéraux 10. Pour ne pas ‘ surcharger la figure, on n'a représenté qu'un seul conduit latéral, mais dans la variante décrite, il y a huit embouchures 5, disposées ψ ' - 4 - symétriquement autour de l'embouchure 9 de la tuyère 4. Ces conduits guident un gaz, qui est de préférence de l'oxygène ou de l'air, de façon que sa direction d'écoulement près de l'embouchure 5 soit pratiquement transversale à celle du jet principal d'oxygène 3. Le 5 débit de gaz, traversant les différents conduits 10 est réglé par l'intermédiaire de vannes 11, qui peuvent être du type on-off.
La chambre 6 présente sensiblement la forme d'une poire, tronquée des côtés supérieur et inférieur. La section de l'embouchure 7 est 10 comparable à celle de l'endroit 9 où la chambre est raccordée à la tuyère 4. Le profil de l'évasement près de la tuyère 4 est peu critique mais doit être assez prononcé pour réaliser sur une distance de quelques dizaines de cm une déviation progressive du jet jusqu'à la déviation A désirée. A l'approche de l'embouchure 7, 15 l'angle que prend le profil intérieur de la chambre avec l'axe longitudinal BB' de la tuyère 4 tend vers l'angle de déviation A désiré. Il s'ensuit que le profil intérieur de la chambre 6 est réalisé en tenant compte de la distance embouchure 7 - surface du bain ainsi que des dimensions du convertisseur ou, plus précisément, 20 de la section horizontale du convertisseur à la hauteur normale du niveau du bain. La chambre 6 peut être de révolution où présenter vis à vis de chaque embouchure 5 des rainures dans lesquelles le jet 3 dévié vient se loger. Ces rainures peuvent avoir une profondeur telle qu'elles entourent un tiers de la section du jet 3 et présen-25 ter éventuellement une disposition en spirale autour de l'axe BB'. Dans cette dernière forme d'exécution le corps de lance est le siège, non seulement d'une force de réaction qui passe par l'axe BB', mais également d'un couple de rotation.
30 Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Au départ uniquement la tuyère 4 est reliée à la source d'oxygène, les différentes vannes 11 sont fermées; un jet dur et vertical d'oxygène primaire frappe la surface du bain. Dès qu'une déflection du jet est désirée, une des vannes 11 est actionnée et un jet de gaz pénètre dans la chambre 35 6, et créé une zone de surpression 8, hachurée. Cette zone de surpression provoque une déviation du jet 3 qui s'appuie, tout en gardant sa forme, contre la paroi de la chambre qui est opposée à - 5 - l'embouchure 5 qui crée la zone de surpression 8. Par suite de phénomènes d'aspiration par le jet d'oxygène primaire, la quantité de . gaz nécessaire pour créer la poche 8 est substantielle; par contre, dès que le jet de gaz 3 est dévié, il ne faut plus qu'une quantité > 5 de gaz minime pour conserver la zone de surpression et maintenir le jet dévié.
Une forme d'exécution possible prévoit de commander à l'aide d'un ordinateur les différentes vannes 11 en fonction du déroulement du 10 processus d'affinage. En ouvrant, en fonction de la distribution de la température dans le convertisseur (profil de température à la surface du bain et profil de température au-dessus du bain conditionné par la combustion du monoxyde de -carbone) une à une les différentes vannes 11, on peut promener le point d'impact suivant un i 15 trajet plus ou moins circulaire sur la surface du bain. On peut également ouvrir et refermer une après l'autre les vannes 11 à une fréquence préétablie, ce qui aura comme effet de réaliser tantôt un point d'impact central et tantôt un point d'impact qui se déplace sur des segments de cercle autour du centre du bain.
20
La fig.2 montre de manière schématique les différents points d'impact réalisables sur la surface du bain métallique, grâce à une tête de lance comportant une tuyère verticale dont le jet peut être dévié par huit conduits latéraux 10 tel que décrit plus haut. Le point 25 Jq est réalisé en gardant les huit vannes 11 fermées. En ouvrant une après l'autre une des vannes 11, il est possible de déplacer le jet pour réaliser par exemple le point d'impact J^q, puis Jjq etc.
Ainsi la tête de lance suivant l'invention permet de diriger le jet 30 vers chacun des points d'impact représentés, dans le sens des flèches et on imagine que l'on peut préétablir des programmes de balayage de la surface, suivant des schémas empiriques, ou procéder suivant une situation donnée. On peut p.ex. constater qu'il s'est formé un loup dans le convertisseur dans une zone déterminée; en 35 procédant à un balayage intense à l'oxygène dans cette zone, on peut faire fondre le loup.

Claims (5)

  1. 2. Lance suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins trois conduits latéraux (10) sont disposés symétriquement autour de l'embouchure (9) de la dite tuyère (4). 20
  2. 3. Lance suivant les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la chambre (6) est de révolution et présente sensiblement la forme d'une poire tronquée du côté supérieur et inférieur.
  3. 4. Lance suivant les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la paroi intérieure de la chambre (6) est munie de rainures.
  4. 5. Lance suivant une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le profil intérieur de la chambre (6) est dimensionné de 30 manière à ce que l'angle du profil, à la sortie de la tête, correspond à l'angle (A) de déviation du jet, tel que désiré.
  5. 6. Lance suivant une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'embouchure (9) de la dite tuyère (4) et l'embouchure (7) de 35 la tête de lance ont des dimensions comparables. i
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