LU86816A1

LU86816A1 - Dispositif pour vidanger des recipients metallurgiques

Info

Publication number: LU86816A1
Application number: LU86816A
Authority: LU
Inventors: Meyer Francis
Original assignee: Arbed
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-11-17
Also published as: FR2612433A1; AU1287288A; ZA881701B; EP0282824A3; DE3807333A1; JPS63255313A; EP0282824A2

Description

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du jv.\... .£ ^ Λ353 CyÈlI^ Monsieur le Ministre gY|süf| de l’Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré......................................... Service de la Propriété Intellectuelle

1 ' LUXEMBOURG

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Demande de Brevet d’invention df> s'I t l I. Requête ......ARBEDS. A. _ ___ (i)

Avenue de la Liberté, L - 2930 LÜÏŒMBÔÜRG

.......représentée par Messieurs NEYEN René, ingénieur__________________________________ (2) LEÏTZ Paul, ingénieur dépose(nt) ce .„.1.9....mars.....1.90.0._^uatr.e.-vingtr.s.ep.t............................................................. (3) à .,iS...3o........heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : .............................................................................................................................................................................................................................................................................. (4)

Dispositif pour vidanger des récipients métallurgiques 2. la délégation de pouvoir, datée de ..L.UX.emb.0..ur..g......................... le 1.9.....mars.....1.9..8..7.___________ 3. la description en langue.......f.r..a.n.Ç.a.i,S..e.............................de l’invention en deux exemplaires; 4.....1.......................planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le 19.....mars 1987............................................................................................................................................__...................................

déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont) : ............................. (5) ......Mons.i.Rux._.MEYER....Ir.an.Qi5..................................................................................................................................................................

26 rue Pasteur _ _ _ __ _ 4642 DÏFFERDÂNGÈ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ revendiquent) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)............................................................................................déposée(s) en (7).............................................................................................................

le ------------------------------------------ (8) au nom de__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg________________ ..ARBED.....S..,A,...,...........,C.as.e.....P..o.s.ta.le........I.8.Û.2.,......L.....=......29.3.0......LUXEMBOURG.__________(10) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes stfsjiientioimées, — avec ajournement de cette délivrance à_________________________.1.8______________mois. (11)

Le _______________________ LEIT2^Paul Π. Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Mini stère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du :

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\T 0 /.*' \\ Pr. lejpnistre à X D h U heures / ί 4\ de l’Économie et dés Classes Moyennes, ............. : il Aà/ |#| Λ/ A 68007 N?*!·/. * ---------------------- - — V ^-

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A 824

Demande de brevet Déposant : ARBED S.A.

Avenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURG

Dispositif pour vidanger des récipients métallurgiques « - 1 -

Dispositif pour vidanger des récipients métallurgiques.

La présente invention concerne un dispositif pour vidanger des récipients métallurgiques, notamment des convertisseurs d'aciérie, 5 contenant du métal et des scories.

Vers la fin de la coulée du métal, en particulier de l’acier, dans un récipient de transport ou de traitement, une certaine quantité de scorie passe a travers le trou de coulée. Il en résulte un risque de 10 rephosphorisation de l'acier. D'autre part, par suite de l'activité élevée de l'oxygène dans la scorie, le traitement métallurgique des aciers calmés et semi-calmés s'effectue alors difficilement. De plus, la désulphuration de l'acier devient critique. Aussi s'efforce-t-on depuis longtemps d'éviter l'entraînement de scorie lors de la vidange 15 de récipients métallurgiques et divers dispositifs utilisables à cette fin ont déjà été développés. Les plus connus de ces dispositifs sont le clapet d'obturation, la fermeture à tiroir et le flotteur massif, dont la section est plus large que celle de l'orifice d'écoulement et qui nage au-dessus de l'embouchure du trou de coulée. Ces flotteurs 20 ont une densité comprise entre celle de la scorie et celle du métal et ont pour fonction d'obturer le trou de coulée, lorsque pratiquement tout le métal s'est écoulé.

Ces dispositifs permettent sans doute de réduire l'écoulement de la 25 scorie dans la poche, mais sont impropres à freiner la quantité de scorie entraînée par le tourbillon, dit vortex, qui se forme au-dessus du trou de coulée et dont le creux central peut traverser la profondeur du bain. On a déjà proposé de diminuer l'effet de ce tourbillon - 2 - par insufflation d’un gaz de barbotage dans le bain métallique, soit par le trou de coulée, soit au voisinage immédiat de ce dernier. Malheureusement les tuyères utilisées pour pratiquer 1’insuffflation nécessitent, pour éviter leur obstruction d’importantes quantités de 5 gaz, non seulement pendant la vidange, mais également pendant la campagne. D’autre part, les tuyères entrant en contact avec la scorie et le métal liquide, présentent des durées de vie nettement inférieures à celles du revêtement avoisinant.

10 II est également connu de disposer aux abords du trou de coulée des éléments perméables au gaz, comportant des segments allongés ayant une section rectangulaire et munis du côté froid d’une chambre de distribution de gaz. Ces éléments perméables sont de préférence au nombre de deux ou de quatre et situés autour du trou de coulée à 15 une distance de quelque 0,5 m de l’axe. Le bouillonnement continu de gaz à la surface du métal refoule la scorie, mais uniquement au-dessus des éléments perméables et la scorie risque néanmoins d’atteindre le trou de coulée en s’écoulant entre les plages exemptes de scorie au-dessus des éléments perméables.

20

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et de limiter efficacement les quantités de scories entraînées par le tourbillon qui se forme au-dessus du trou de coulée.

25 Ce but est atteint par le dispositif suivant l’invention, tel qu’il est caractérisé dans la revendication 1. Des variantes d’exécution préférentielles sont décrites dans les revendications dépendantes.

L’agent de barbotage est utilement un gaz neutre comme l’argon, 30 l’azote ou éventuellement l’anhydride carbonique. Les gaz employés servent en même temps comme gaz de lavage favorisant la remontée des inclusions d’impuretés, en suspension dans le métal, vers la surface. Le trou de coulée et les segments sont directement adjacents, l’encombrement est tolérable et le montage facile; de 35 plus, les gaz ayant un effet refroidissant sur les parois du trou de coulée, leur usure est retardée.

- 3 - L'invention est exposée plus en détail à l'aide de la description de dessins schématisés qui en montrent, de manière non-limitative, des formes d’exécution possibles.

5 La Fig. 1 montre de manière schématique une coupe longitudinale à travers une partie d’un convertisseur possédant un trou de coulée selon l'invention, la Fig. 2 une variante d'un trou de coulée selon l'invention et les Fig. 3 et 4, des coupes transversales à travers des trous de 10 coulée.

On distingue en Fig.l un trou de coulée 1 logé dans le revêtement 2 d'un convertisseur en position de vidange. Pour éviter tout écoulement prématuré de scorie et de métal lors du basculement, le trou de 15 coulée 1 était préalablement obturé par un bouchon en bois. Après basculement, ce bouchon se consume rapidement et est refoulé hors du trou de coulée 1, libérant le passage à l'acier 3. Huit éléments perméables à un agent de barbotage sont situés aux abords du trou de coulée 1. Il est essentiel qu'une première série d'éléments permé-20 ables 4 soit adjacente à la pierre comportant le trou qui livre passage à l'acier. Il est représenté également une deuxième série d'éléments perméables 5 qui peuvent être séparés de quelques dizaines de centimètres de la première série; la distance de séparation optimale, le nombre et la dimension de ces éléments, leur 25 degré de perméabilité minimal etc. sont détermines pour chaque convertisseur par des essais de routine.

Les différents éléments perméables sont chacun munis du côté froid d'une chambre de distribution (non représentée) de laquelle part un 30 conduit 7 aboutissant à des vannes de réglage du débit du gaz. On peut prévoir une alimentation individuelle de chaque élément perméable mais habituellement les éléments de la première série sont alimentés en parallèle; il en est de même pour ceux de la deuxième série. Pour des raison d'économie de montage on peut évidemment 35 alimenter tous les éléments perméables en parallèle. Il est cependant avantageux d'avoir à sa disposition des possibilités de réglage différentiel des débits, et ceci surtout vers la fin de la coulée, - 4 - lorsque la couche de scorie devient plus épaisse. A ce moment les éléments perméables 5 extérieurs requièrent un débit de gaz élevé pour refouler la couche de scorie.

5 Notons que pour pallier une percée éventuelle, les corps des éléments perméables 4,5 ne traversent pas toute l'épaisseur du revê tement 2; pour la même raison les conduits 7 possèdent des chicanes (non représentées) capables d'assurer un figeage de l'acier.

10 Au début de la vidange, lorsque les risques de formation du vortex sont réduits, la quantité totale de gaz injectée est moyenne. Elle se fait en majeure partie par les éléments 4, adjacents au trou de coulée, de sorte à avoir une quantité donnée de gaz entraînée par le flot de métal s'écoulant du récipient; c'est ce gaz qui influe sur 15 le profil d'usure de l'entrée et de la paroi du trou de coulée. La quantité restante du gaz sortant des éléments forme un rideau 8 en agent de barbotage autour du trou et remonte à la surface où il crée une plage 9 circulaire. Cette plage est dénuée de scorie, de sorte que l'acier peut s'écouler sans être chargé d'inclusions.

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Vers la fin de la coulée, lorsque les risques de formation d'un vortex s'accroissent, la quantité de gaz injectée par les éléments adjacents au trou de coulée est augmentée au maximum. Pareillement la quantité de gaz traversant les éléments 5 est augmentée, moins 25 pour contrecarrer la création du vortex, mais plutôt pour repousser la scorie au-dessus du trou.

O

Pendant la campagne, un débit de gaz de ca. deux tr/heure assure la perméabilité d'un élément réfractaire. Au moment du basculement

O

30 le débit est augmenté jusqu'à une dixaine de m /heure pour atteindre

O

une vingtaine de mJ/heure vers la fin de la coulée. Notons que des débits exagérés de gaz vers la fin de la coulée provoquent des projections de métal et de scorie peu favorables à une coulée propre. Pareillement, il n'est pas indiqué d'injecter des quantités 35 exagérées de gaz dans le bain, pour éviter un refroidissement notable du métal.

- 5 -

En Eig. 2 est représentée une variante, dans laquelle la deuxième série d'éléments perméables 25 est séparée d'une distance minimale de la première série 4. Une telle exécution peut être imposée par des contraintes provenant de détails constructifs du revêtement 2. 5 Elle doit également être choisie, lorsque la perméabilité des éléments réfractaires 4 n'est pas suffisante pour contrecarrer efficacement la création du vortex.

La Fig. 3 montre des détails d'un trou de coulée 1 entouré d'une 10 première série de quatre éléments perméables 4. Chacun des quatre éléments perméables est constitué par deux segments avoisinants en matériau réfractaire 31, entourés par un caisson métallique 32. Du côté froid de l'élément, une chambre de distribution (non visible) est soudée aux parois de ce caisson . Le passage du gaz se fait en 15 majeure partie à l'interface des segments. Une des faces adjacentes peut présenter un profilage, tel que raies ou sillons. Il est également possible d'intercaler des plaques métalliques entre les segments du matériau. Lorsqu'on envisage d'injecter dans le métal un gaz susceptible de décomposer le matériau des segments, il faut 20 entourer ceux-ci de tous les côtés d'une enveloppe métallique protectrice ou bien loger des canaux métalliques entre les segments, tel qu'expliqué p.ex. dans le brevet LU 85.131. Pour limiter le passage de gaz incontrôlé à l'interface des éléments réfractaires et du caisson, il est en général conseillé de monter les éléments 25 dans le caisson en utilisant un béton réfractaire.

La Fig. 4 montre une variante dans laquelle le trou de coulée est entouré d'un unique élément perméable 44, ayant la forme d'un cône tronqué creux.

Claims

1. Dispositif pour vidanger des récipients métallurgiques contenant du métal et des scories, lequel dispositif est constitué par un 5 trou de coulée avoisiné de moyens pour insuffler un agent de barbotage dans le bain, caractérisé en ce que ces moyens sont immédiatement adjacents au trou de coulée et sont constitués par au moins quatre éléments réfractaires perméables, comportant au moins un segment allongé en matériau réfractaire, ayant de 10 préférence une section rectangulaire, cet élément réfractaire étant muni sur son côté froid de moyens de distribution de gaz, qui sont reliés par l'intermédiaire d'un conduit à une source d'agent de barbotage.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une première série de quatre éléments réfractaires perméables, adjacents au trou de coulée, ainsi que quatre éléments réfractaires perméables supplémentaires, faiblements distants de la première série, de préférence d'une quinzaine de centimètres. 20

3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de distribution sont constitués par une chambre dans la prolongation du caisson métallique qui entoure les segments en matériau réfractaire. 25

4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des canaux métalliques, guidant le gaz, sont logés dans le matériau réfractaire.

5. Dispositif suivant une des revendications 1-4 , caractérisé en ce que la source d'agent de barbotage est une source d'argon, d'azote ou d'anhydride carbonique.