LU87856A1 - BLOWING LANCE - Google Patents
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Description
LANCE DE SOUFFLAGEBLOWING LANCE
La présente invention concerne une lance de soufflage, en particulier une lance de soufflage d'un gaz utilisé pour l'affinage de métaux à leur état liquide.The present invention relates to a blowing lance, in particular a blowing lance for a gas used for refining metals in their liquid state.
Au cours d'un procédé d'affinage comme celui de la fonte ou d'un alliage de fer dans lequel un gaz oxydant, le plus souvent de l'oxygène pur, est injecté ou plutôt soufflé par le haut sur un bain de métal en fusion, il est d'une importance primordiale de pouvoir modifier les caractéristiques du jet du gaz oxydant ainsi que son point d'impact sur la surface du bain de métal suivant l'état d'avancement du procédé d'affinage en question. Ceci devient d'autant plus vrai que les technologies modernes d'affinage utilisent des jets primaires supersoniques de gaz oxydants.During a refining process such as that of cast iron or an iron alloy in which an oxidizing gas, most often pure oxygen, is injected or rather blown from above on a metal bath in melting, it is of paramount importance to be able to modify the characteristics of the jet of oxidizing gas as well as its point of impact on the surface of the metal bath according to the state of progress of the refining process in question. This becomes all the more true as modern refining technologies use primary supersonic jets of oxidizing gases.
La conception de la lance de soufflage utilisée dans le cadre d'un procédé d'affinage tel que décrit ci-avant est' complexe. En effet, le gaz oxydant doit d'une part pouvoir réagir réciproquement avec le bain métallique pour que les réactions, telles que la décarburation puissent se dérouler, et d'autre part pouvoir assurer au dessus de la surface du bain une post-combustion du monoxyde de carbone dégagé. Il faut en plus s'assurer que les quantités de gaz oxydant insufflées puissent être réglées indépendamment de la vitesse du jet de gaz. Un déplacement du point d'impact du jet de gaz sur la surface du bain en cours du procédé d'affinage est en plus souhaitable afin d'accroître la surface où ont lieu les réactions métalliques et d'intensifier son effet de brassage dans le bain. L'oxygène de post-combustion devra, par ailleurs, pouvoir embrasser une zone de réaction la plus étendue possible, tout en assurant que la post-combustion du monoxyde de carbone se déroule à proximité de la surface du bain et non pas dans les régions supérieures où l'énergie dégagée mettrait en péril la lance même.The design of the blowing lance used in the context of a refining process as described above is complex. Indeed, the oxidizing gas must on the one hand be able to react reciprocally with the metal bath so that the reactions, such as decarburization can take place, and on the other hand be able to ensure above the surface of the bath post-combustion of the carbon monoxide released. It must also be ensured that the quantities of oxidizing gas injected can be regulated independently of the speed of the gas jet. A displacement of the point of impact of the gas jet on the surface of the bath during the refining process is moreover desirable in order to increase the surface where the metallic reactions take place and to intensify its stirring effect in the bath. . The post-combustion oxygen must, moreover, be able to embrace the widest possible reaction zone, while ensuring that the post-combustion of carbon monoxide takes place near the surface of the bath and not in the regions where the energy released would jeopardize the lance itself.
Le brevet luxembourgeois No. 86 322 (US 4,730,784, EU 0 235 621 ) décrit une tuyère de lance de soufflage d'oxygène pour l'affinage de métaux qui permet de varier la vitesse de sortie (le nombre de Mach) et le débit du jet d'oxygène indépendamment l'un de l'autre. Un développement ultérieur d'une telle lance de soufflage qui permet à l'opérateur de varier, en fonction des différentes phases d'affinage, la quantité d'oxygène introduite dans le bain tout en imposant au jet d'oxygène' la forme et la vitesse optimale requise, fait l'objet du brevet luxembourgeois No. 87 353 (US SN 395,104). Selon le dispositif du brevet luxembourgeois No. 87 353, la lance de soufflage présente une tuyère pour former et guider le jet d'oxygène d'affinage, comportant un conduit à section variable ébauchant un convergent suivi d'un col et d'un divergent, la tuyère étant munie d'une pièce centrale déplaçable le long de l'axe de la tuyère au niveau du col. La pièce centrale épouse une forme ayant un corps sensiblement cylindrique et un nez s'effilant avec concavité vers une pointe. Par le déplacement de cette pièce centrale, la section du col ainsi que le divergent peuvent être modifiés et, de ce fait, les caractéristiques de la tuyère peuvent être changées de façon continue.The Luxembourg patent No. 86 322 (US 4,730,784, EU 0 235 621) describes an oxygen blowing lance nozzle for refining metals which makes it possible to vary the exit speed (the Mach number) and the flow rate of the jet of oxygen independently of each other. A further development of such a blowing lance which allows the operator to vary, depending on the different refining phases, the quantity of oxygen introduced into the bath while imposing on the oxygen jet 'the shape and the optimal speed required, is the subject of Luxembourg patent No. 87 353 (US SN 395,104). According to the device of the Luxembourg patent No. 87 353, the blowing lance has a nozzle for forming and guiding the jet of refining oxygen, comprising a duct with variable section sketching a convergent followed by a neck and a diverging , the nozzle being provided with a central part movable along the axis of the nozzle at the neck. The central part follows a shape having a substantially cylindrical body and a nose which tapers concavely towards a point. By the displacement of this central part, the section of the neck as well as the diverging part can be modified and, therefore, the characteristics of the nozzle can be changed continuously.
La lance de soufflage de la présente invention fait usage du dispositif décrit dans le brevet luxembourgeois No. 87 353 qui sera avantageusement incorporé dans la conception de cette nouvelle lance de soufflage pour l'affinage de métaux.The blowing lance of the present invention makes use of the device described in Luxembourg patent No. 87 353 which will advantageously be incorporated in the design of this new blowing lance for refining metals.
De par le brevet luxembourgeois No. 86 321 (US 4,730,813) on connaît un dispositif de lance de soufflage d'oxygène d'affinage au moyen duquel le jet d'oxygène sortant de la tête de lance peut, dans certaines limites, être dévié par rapport à l'axe de la lance et dirigé sur différents points d'impact avec la surface du bain liquide. Le dispositif selon le brevet luxembourgeois No. 86 321 comprend avant l'embouchure de la tête de lance, une chambre présentant sensiblement la forme d'une poire tronquée. Moyennant des jets de gaz frappant latéralement le jet primaire d'oxygène d'affinage à sa sortie de la tuyère, celui-ci est dévié unilatéralement dans la chambre en forme de poire tronquée, dans laquelle il se déplace le long de la paroi opposée au jet de gaz latéral. De cette manière, le jet supersonique d'oxygène d'affinage sort de l'embouchure de la tête de lance à un angle par rapport à l'axe de la lance, l'angle de déviation dépendant dans une large mesure de la forme de la paroi de ladite chambre. En prévoyant plusieurs sorties de jets de gaz latéraux dirigeant de façon séquentielle des jets contre le jet primaire d'oxygène d'affinage, le point d'impact de celui-ci sur la surface du bain métallique peut être déplacé le long de la circonférence d'un cercle et dirigé sur des endroits déterminés en fonction de la position des jets latéraux.By Luxembourg patent No. 86 321 (US 4,730,813) there is known a refining oxygen blowing lance device by means of which the oxygen jet leaving the lance head can, within certain limits, be deflected by relative to the axis of the lance and directed at different points of impact with the surface of the liquid bath. The device according to Luxembourg patent No. 86 321 comprises, before the mouth of the lance head, a chamber having substantially the shape of a truncated pear. By means of gas jets striking laterally the primary jet of refining oxygen at its exit from the nozzle, the latter is deflected unilaterally in the chamber in the shape of a truncated pear, in which it moves along the wall opposite the lateral gas jet. In this way, the supersonic jet of refining oxygen exits from the mouth of the lance head at an angle to the axis of the lance, the angle of deflection depending to a large extent on the shape of the wall of said chamber. By providing several outlets for lateral gas jets sequentially directing jets against the primary refining oxygen jet, the point of impact thereof on the surface of the metal bath can be moved along the circumference d 'a circle and directed on places determined according to the position of the side jets.
Bien qu'on puisse dévier de cette façon le jet supersonique d'oxygène d'affinage, la lance est soumise à d'importantes forces latérales de réaction qui sollicitent les points de suspension et d'ancrage de la lance de façon tellement extrême, qu'il s'avère difficile de trouver en pratique une solution fiable à ces problèmes de fixation. Par ailleurs, le dispositif selon le brevet luxembourgeois ne permet la déviation du jet d'oxygène d'affinage qu'à certains points ou endroits bien déterminés.Although the supersonic refining oxygen jet can be deflected in this way, the lance is subjected to strong lateral reaction forces which stress the suspension and anchoring points of the lance so much that 'it is difficult to find a reliable solution to these fixing problems in practice. Furthermore, the device according to the Luxembourg patent only allows the deflection of the refining oxygen jet at certain points or well-defined locations.
Le but de la présente invention est de concevoir une lance de soufflage capable de fournir un jet de gaz dont la vitesse et le débit se laissent régler indépendamment l'un de l'autre, et dont le point d'impact sur la surface du bain liquide peut être déplacé de façon continue lors de l'opération d'affinage.The object of the present invention is to design a blowing lance capable of providing a jet of gas whose speed and flow can be adjusted independently of one another, and whose point of impact on the surface of the bath liquid can be moved continuously during the refining operation.
Le but est atteint par la lance selon 1'invention telle qu'elle est caractérisée dans la revendication 1.The object is achieved by the lance according to the invention as characterized in claim 1.
Des variantes d'exécution préférentielle sont décrites dans les revendications dépendantes. L'invention est décrite plus en détails à l'aide des dessins qui représentent une forme d'exécution préférée de la lance de soufflage selon l'invention et dans lesquels : les Figures 1a et 1b montrent une coupe longitudinale de la lance selon l'invention, dans laquelle la tête de rotor est montrée suivant deux coupes différentes désaxées de 90° l'une par rapport à l'autre, . - la Figure 2 montre une coupe longitudinale du corps de la tête de rotor de la lance selon l'invention, - la Figure 3 montre une coupe transversale au plan A-A de la Figure 2.Preferential variant embodiments are described in the dependent claims. The invention is described in more detail using the drawings which represent a preferred embodiment of the blowing lance according to the invention and in which: FIGS. 1a and 1b show a longitudinal section of the lance according to invention, in which the rotor head is shown in two different sections offset 90 ° from one another,. - Figure 2 shows a longitudinal section through the body of the rotor head of the lance according to the invention, - Figure 3 shows a cross section through the plane A-A of Figure 2.
Comme il apparaît sur les Figures 1a et 1b, la lance de soufflage (1) selon l'invention comprend un corps de lance ( 2 ) soudé à une tête de lance ( 3 ). Le corps de lance (2) comprend un manteau'à quatre parois (4, 5, 6 et 7) concentriques en tubes d'acier soudés, espacés moyennant des pièces intercalaires et reliés à la tête de lance ( 3 ), pour former un circuit de refroidissement à l'eau (9) entre les parois (4, 5 et 6) et celles de la tête de lance (3).As shown in Figures 1a and 1b, the blowing lance (1) according to the invention comprises a lance body (2) welded to a lance head (3). The lance body (2) comprises a mantle with four walls (4, 5, 6 and 7) concentric in welded steel tubes, spaced apart by intermediate pieces and connected to the lance head (3), to form a water cooling circuit (9) between the walls (4, 5 and 6) and those of the lance head (3).
La suspension de la lance ainsi que ses sources d'alimentation en fluide, oxygène, azote et eaux de refroidissement, n'ont pas été montrées sur les Figures 1a et 1b, étant donné qu'elles ne font pas partie de l'objet de la présente invention.The suspension of the lance as well as its sources of supply of fluid, oxygen, nitrogen and cooling water, have not been shown in FIGS. 1a and 1b, since they are not part of the object of the present invention.
La paroi intérieure (7) du corps de lance (2) forme une chambre annulaire (10) traversée le long de son axe a-a' par une tige concentrique (11) de support pour un ensemble formant une tuyère de Laval (12). La tige de support (11) est formée de préférence par un tube qui permet l'installation de connections électriques (non- montrées sur les Figures) pour alimenter en courant électrique les différents mécanismes de commande qui seront décrits par la suite. Suivant un autre mode d'exécution, la tige (11) et la paroi intérieure (7) peuvent elles-mêmes faire fonction de conducteurs pour l'alimentation en courant électrique desdits mécanismes de commande. L'ensemble formant la tuyère de Laval (12) comprend un corps de translation (13) attaché à la tige de support (11) par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande composé par un servomoteur linéaire (14) et une gaine cylindrique (15) dans laquelle le corps de translation (13) peut se déplacer dans le sens de l'axe a-a' de la lance de soufflage (1). Ainsi qu'il ressort de la Figure 1b, l'extrémité du corps de translation (13) a la forme d'une sorte d'aiguille dont le profil épouse une courbe de transition continue aérodynamique, afin de réduire à un minimum la création de turbulences dans le flux du gaz d'affinage. A 1'intérieur de la paroi (7) du manteau du corps de lance ( 2 ) un conduit concentrique (16) pour le gaz d'affinage, c'est-à-dire l'oxygène primaire, est aménagé. A l'endroit du corps de translation (13), le conduit concentrique (16) comporte une partie convergente et un col, qui, en coopération avec l'aiguille du corps de translation (13), forment une tuyère de Laval, dont les caractéristiques ou paramètres peuvent être modifiés par le déplacement du corps de translation (13) dans le sens de l'axe a-a'. Cette tuyère de Laval permet de contrôler le débit du gaz d'affinage indépendamment de la vitesse supersonique que le jet de gaz d'affinage prendra en quittant la tuyère de Laval en se déversant de façon centrique dans la partie (17) du conduit (16).The inner wall (7) of the lance body (2) forms an annular chamber (10) crossed along its axis a-a 'by a concentric rod (11) for supporting an assembly forming a Laval nozzle (12). The support rod (11) is preferably formed by a tube which allows the installation of electrical connections (not shown in the Figures) for supplying electric current to the various control mechanisms which will be described later. According to another embodiment, the rod (11) and the inner wall (7) can themselves act as conductors for the supply of electric current to said control mechanisms. The assembly forming the Laval nozzle (12) comprises a translation body (13) attached to the support rod (11) by means of a control mechanism composed of a linear servomotor (14) and a cylindrical sheath (15) in which the translation body (13) can move in the direction of the axis aa 'of the blowing lance (1). As shown in Figure 1b, the end of the translation body (13) has the shape of a kind of needle whose profile follows a continuous aerodynamic transition curve, in order to minimize the creation of turbulence in the refining gas flow. Inside the wall (7) of the mantle of the lance body (2) a concentric conduit (16) for the refining gas, that is to say the primary oxygen, is arranged. At the location of the translation body (13), the concentric conduit (16) has a converging part and a neck, which, in cooperation with the needle of the translation body (13), form a Laval nozzle, the characteristics or parameters can be modified by moving the translation body (13) in the direction of the axis a-a '. This Laval nozzle makes it possible to control the flow rate of the refining gas independently of the supersonic speed that the jet of refining gas will take when leaving the Laval nozzle by discharging centrally in the part (17) of the conduit (16 ).
Le fonctionnement de la tuyère de Lavâl variable (12) est décrit plus en détails dans le brevet luxembourgeois No. 87 353 dont la description est incorporée à celle de la présente demande de brevet.The operation of the variable Lavâl nozzle (12) is described in more detail in Luxembourg patent No. 87 353, the description of which is incorporated into that of the present patent application.
En aval de la partie (17) du conduit (16) du gaz d'affinage, la lance de soufflage (1) comprend, selon la présente invention, un dispositif (18), (voir Figure 1a), aménagé centralement dans le flux du jet supersonique du gaz d'affinage, pour séparer celui-ci de manière aérodynamiquement correcte en deux jets supersoniques distincts et quasi égaux. Ces deux jets supersoniques de gaz d'affinage débouchent, à la sortie du dispositif séparateur (18), dans la tête de lance (3) dans laquelle ils subissent une déflexion à un angle déterminé, tel qu'il sera encore expliqué par la suite.Downstream of the part (17) of the conduit (16) of the refining gas, the blowing lance (1) comprises, according to the present invention, a device (18) (see Figure 1a), arranged centrally in the flow of the supersonic jet of the refining gas, in order to separate the latter aerodynamically correct into two distinct and almost equal supersonic jets. These two supersonic refining gas jets open, at the outlet of the separating device (18), into the lance head (3) in which they undergo a deflection at a determined angle, as will be explained below. .
Le dispositif séparateur (18) est exécuté sous forme d'un rotor qui est logé dans une pièce concentrique stationnaire (40) fixée de manière étanche à la partie inférieure du conduit (16) et en prolongement de celui- ci. Dans l'exemple d'exécution montré, le rotor (18) est suspendu au support supérieur (21) et au support inférieur (22) qui comportent tous les deux un roulement à billes. Le rotor (18) est muni dans sa partie supérieure d'un mécanisme d'entraînement ou de mise en rotation (41) qui comprend des ailettes motrices (42) en forme d'aubes de turbine. Le jet centrique de gaz quittant la tuyère de Laval (13) heurte les ailettes (42) et met le rotor (18) en mouvement de rotation. La vitesse de rotation du rotor (18) est contrôlée et réglée moyennant des fentes (43), (voir Figures 2 et 3) aménagées dans le rotor (18) en aval des ailettes motrices (42), par lesquelles un gaz de freinage, de préférence de même composition que le gaz d'affinage, est insufflé. Ce gaz de freinage, dit gaz tertiaire, est amené aux fentes (43) par l'espace annulaire formé entre la paroi (7) et le conduit (16), et les ouvertures (44) dans la pièce (40). L'intérieur creux du rotor (18) est divisé en deux chambres séparées par une rampe centrale (45) pour provoquer la séparation aérodynamiquement correcte du jet supersonique central sortant de la tuyère Laval (13) en deux jets supersoniques distincts mais identiques (ou quasi identiques).The separating device (18) is executed in the form of a rotor which is housed in a stationary concentric piece (40) fixed in a sealed manner to the lower part of the duct (16) and in extension thereof. In the embodiment shown, the rotor (18) is suspended from the upper support (21) and the lower support (22) which both have a ball bearing. The rotor (18) is provided in its upper part with a drive or rotation mechanism (41) which comprises drive vanes (42) in the form of turbine blades. The central jet of gas leaving the Laval nozzle (13) collides with the fins (42) and sets the rotor (18) in rotational movement. The rotational speed of the rotor (18) is controlled and adjusted by means of slots (43) (see Figures 2 and 3) arranged in the rotor (18) downstream of the drive fins (42), through which a braking gas, preferably of the same composition as the refining gas, is blown. This braking gas, called tertiary gas, is brought to the slots (43) through the annular space formed between the wall (7) and the conduit (16), and the openings (44) in the part (40). The hollow interior of the rotor (18) is divided into two chambers separated by a central ramp (45) to cause the aerodynamically correct separation of the central supersonic jet leaving the Laval nozzle (13) into two distinct but identical (or almost identical) supersonic jets identical).
Sur la Figure 1a, la vue en coupe du rotor a été faite de sorte que la partie gauche montre le canal (46) d'un desdits jets supersoniques d'affinage et la partie droite la rampe de séparation (45). Comme illustré sur la Figure 1a, un conduit (47) est aménagé dans la partie inférieure ( en aval ) de la rampe de séparation ( 45 ), ce conduit débouchant dans la tuyère (48) de la tête de lance ( 3 ) par une paroi perforée ( 49 ). Le conduit ( 47 ) est alimenté, comme il sera encore décrit par après, par un flux subsonique d'oxygène, pour remplir l'espace entre les deux jets supersoniques de gaz d'affinage dans la tuyère de soufflage (48) de la tête de lance (3). Les parois (50) de la tuyère de soufflage (48) ont une courbure telle que sous l'effet dit de "Coanda" le jet supersonique de gaz d'affinage sortant du canal (46) du._ rotor (18) est dévié d'un angle déterminé par rapport à l'axe central a-a' de la lance (1). Cette déviation du jet de gaz d'affinage est soutenue par le flux sous pression du gaz subsonique sortant du conduit (47) qui , fait enveloppe et guide le jet supersonique le maintenant dans la direction déviée par rapport à l'axe central a-a de la lance (1). Ayant décrit la formation d'un des jets supersoniques de gaz d'affinage, il va de soi que l'autre jet d'affinage sort du rotor (18) et de la tuyère de soufflage (48) de façon identique (ou quasi identique) à un même angle (ou quasi même angle) mais dans une direction diamétralement opposée au premier jet d'affinage par rapport à l'axe central (a-a') de la lance (1). De ce fait, la lance de soufflage (1) n'est pas soumise à des forces dynamiques radiales (à part l'existence d'un couple résiduel agissant sur le rotor), étant donné que ces forces, dues aux jets supersoniques, se compensent l'une par l'autre dans le dispositif suivant la présente invention. Les supports de fixation et de guidage de la lance d'affinage (1) de la présente invention ne sont donc pas soumis à des sollicitations dues à la déviation du jet supersonique d'affinage par rapport à l'axe de la lance, comme tel fut le cas pour les dispositifs de l'état de la technique tels que décrits dans le brevet luxembourgeois No. 86 321.In Figure 1a, the sectional view of the rotor has been made so that the left part shows the channel (46) of one of said supersonic refining jets and the right part the separation ramp (45). As illustrated in FIG. 1a, a duct (47) is arranged in the lower part (downstream) of the separation ramp (45), this duct opening into the nozzle (48) of the lance head (3) by a perforated wall (49). The duct (47) is supplied, as will be described below, by a subsonic flow of oxygen, to fill the space between the two supersonic jets of refining gas in the blowing nozzle (48) of the head lance (3). The walls (50) of the blowing nozzle (48) have a curvature such that under the so-called "Coanda" effect the supersonic jet of refining gas leaving the channel (46) of the rotor (18) is deflected at an angle determined with respect to the central axis aa 'of the lance (1). This deflection of the refining gas jet is supported by the pressurized flow of subsonic gas leaving the duct (47) which envelopes and guides the supersonic jet maintaining it in the direction deviated from the central axis aa of the lance (1). Having described the formation of one of the supersonic refining gas jets, it goes without saying that the other refining jet leaves the rotor (18) and the blowing nozzle (48) in an identical (or almost identical) manner. ) at the same angle (or almost same angle) but in a direction diametrically opposite to the first refining jet relative to the central axis (a-a ') of the lance (1). As a result, the blowing lance (1) is not subjected to radial dynamic forces (apart from the existence of a residual torque acting on the rotor), since these forces, due to supersonic jets, are compensate for each other in the device according to the present invention. The supports for fixing and guiding the refining lance (1) of the present invention are therefore not subjected to stresses due to the deflection of the supersonic refining jet relative to the axis of the lance, as such was the case for the devices of the state of the art as described in the Luxembourg patent No. 86 321.
Comme décrit ci-avant, le rotor (18) entraîne, selon une autre caractéristique de la présente invention, les deux jets supersoniques de gaz d'affinage dans un mouvement de rotation, de telle manière que leurs points d'impact sur la surface du bain liquide de métal soient, en cours du procédé d'affinage, déplacés de façon continue selon un cercle, dont le rayon est déterminé par l'angle de déviation des jets et la distance entre la tête de lance et le bain métallique. L'angle de déviation des jets supersoniques des gaz d'affinage est fonction de la forme de la paroi de déflexion (50) de la tuyère de soufflage (48).As described above, according to another characteristic of the present invention, the rotor (18) drives the two supersonic jets of refining gas in a rotational movement, so that their points of impact on the surface of the liquid metal bath are, during the refining process, moved continuously in a circle, the radius of which is determined by the angle of deflection of the jets and the distance between the lance head and the metal bath. The deflection angle of the supersonic refining gas jets is a function of the shape of the deflection wall (50) of the blowing nozzle (48).
La conception de la tête de lance (3) a été choisie dans l'exemple d'une exécution préférée du dispositif selon l'invention montrée sur la Figure 1a, de façon à permettre son montage et démontage facile et rapide au corps ou tige de la lance. Bien que sur le dessin on ne montre pas tous les détails d'exécution, il devient apparent à l'homme de l'art que toutes les pièces qui forment la tête de lance (3) et le rotor s'imbriquent l'une dans l'autre.The design of the lance head (3) was chosen in the example of a preferred embodiment of the device according to the invention shown in Figure 1a, so as to allow its easy and quick assembly and disassembly to the body or rod. spear. Although in the drawing we do not show all the details of execution, it becomes apparent to those skilled in the art that all the parts which form the lance head (3) and the rotor are nested one in the the other.
Cette conception permet donc un échange rapide de toutes les pièces soumises à l'usure, soit sous l'influence des hautes températures régnant à cet endroit, soit par la projection d'éclaboussures de métal en fusion. Elle permet, par ailleurs, un échange rapide du rotor (18) ainsi que de la paroi (50) de la tête de lance (3).This design therefore allows rapid exchange of all parts subject to wear, either under the influence of high temperatures prevailing at this location, or by the projection of splashes of molten metal. It also allows rapid exchange of the rotor (18) as well as of the wall (50) of the lance head (3).
Comme il peut être constaté sur la Figure 1a, le rotor (18) est installé légèrement en retrait par rapport à l'orifice de sortie (33) de la tête de lance (3), ceci pour le protéger contre la projection de particules de ,métal liquide lors du procédé d'affinage.As can be seen in FIG. 1a, the rotor (18) is installed slightly behind the outlet orifice (33) of the lance head (3), this to protect it against the projection of particles of , liquid metal during the refining process.
Des tuyères (34) de post-combustion sont aménagées dans la tête de lance (3) autour de l'orifice central (33). Les tuyères (34) sont au nombre de huit dans l'exemple d'exécution montré, disposées uniformément sur le pourtour de la tête de lance. De préférence, ces tuyères de post-combustion (34) sont du type à "double effet de Prandtl-Meyer", telles que décrites dans le brevet luxembourgeois No. 87 354. Elles forment un écran pratiquement non-interrompu, en forme de parapluie, autour des deux jets supersoniques de gaz d'affinage. Les tuyères de post-combustion (34) sont alimentées en oxygène, par un flux secondaire de gaz circulant dans l'espace annulaire entre les parois (6) et (7) du manteau de la lance (1). Ce même flux secondaire de gaz à vitesse subsonique alimente, par l'intermédiaire d'ouvertures (51) prévues dans la paroi du conduit (16) et d'une chambre annulaire (52), le conduit (47) de la rampe (45) du rotor (18). Le dimensionnement des ouvertures (51) a été choisi, sur l'exemple montré, de façon à acheminer à proportions substantiellement égales, le flux de gaz secondaire vers les tuyères (34) de post-combustion et vers le conduit (47) de la rampe (45).Post-combustion nozzles (34) are arranged in the lance head (3) around the central orifice (33). The nozzles (34) are eight in number in the embodiment shown, arranged uniformly around the periphery of the lance head. Preferably, these post-combustion nozzles (34) are of the "double Prandtl-Meyer" type, as described in Luxembourg patent No. 87 354. They form a practically uninterrupted screen, in the form of an umbrella. , around the two supersonic jets of refining gas. The post-combustion nozzles (34) are supplied with oxygen by a secondary flow of gas circulating in the annular space between the walls (6) and (7) of the mantle of the lance (1). This same secondary flow of gas at subsonic speed feeds, via openings (51) provided in the wall of the duct (16) and an annular chamber (52), the duct (47) of the ramp (45 ) of the rotor (18). The dimensioning of the openings (51) has been chosen, in the example shown, so as to route, in substantially equal proportions, the flow of secondary gas to the post-combustion nozzles (34) and to the conduit (47) of the ramp (45).
La présente invention met à disposition pour un procédé d'affinage d'un bain métallique en fusion, une lance de soufflage qui, de par sa conception astucieuse, permet de modifier, même en cours d'affinage, les caractéristiques du jet du gaz d'affinage moyennant une tuyère de Laval réglable (13) et de déplacer son point d'impact sur le bain liquide en cours d'affinage moyennant un mécanisme de division de rotation et direction (18, 27).The present invention makes available for a method of refining a molten metal bath, a blowing lance which, by its clever design, makes it possible to modify, even during refining, the characteristics of the jet of gas d refining by means of an adjustable Laval nozzle (13) and of displacing its point of impact on the liquid bath during refining by means of a mechanism for dividing rotation and direction (18, 27).
Une pénétration du ou des jets supersoniques du gaz d'affinage dans le bain métallique en fusion et un barbotage de ce dernier par le ou lesdits jets peuvent donc être assurés tout au long du procédé d'affinage.Penetration of the supersonic jet (s) of the refining gas into the molten metal bath and sparging of the latter by the said jet (s) can therefore be ensured throughout the refining process.
La conception de la lance est telle qu'elle n'est pas soumise en service à des sollicitations mécaniques qui mettraient en question son emploi opérationnel effectif. Un écoulement secondaire de gaz protège les parties tournantes contre des effets destructeurs provenant du bain métallique, et des jets de gaz secondaires pourvoient à une post-combustion des gaz s'échappant du bain métallique en fusion lors du procédé d'affinage.The design of the lance is such that it is not subjected in service to mechanical stresses which would question its effective operational use. A secondary gas flow protects the rotating parts against destructive effects from the metal bath, and secondary gas jets provide for post-combustion of the gases escaping from the molten metal bath during the refining process.
Bien que l'invention ait été décrite à base d'un exemple préféré d'exécution, il est parfaitement pensable de la réaliser avec un dispositif séparateur qui divise le jet supersonique du gaz d'affinage non seulement en deux parties mais en un nombre pair supérieur de jets sensiblement identiques.Although the invention has been described on the basis of a preferred embodiment, it is perfectly conceivable to carry it out with a separating device which divides the supersonic jet of the refining gas not only into two parts but into an even number upper of substantially identical jets.
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