WO1994025630A1 - Procede pour former un canal d'ecoulement d'un trou de coulee - Google Patents

Procede pour former un canal d'ecoulement d'un trou de coulee Download PDF

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WO1994025630A1
WO1994025630A1 PCT/EP1994/001171 EP9401171W WO9425630A1 WO 1994025630 A1 WO1994025630 A1 WO 1994025630A1 EP 9401171 W EP9401171 W EP 9401171W WO 9425630 A1 WO9425630 A1 WO 9425630A1
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WO
WIPO (PCT)
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sleeve
flow channel
axially
rod
tap hole
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Application number
PCT/EP1994/001171
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English (en)
Inventor
Guy Thillen
Marc Solvi
Roger Thill
Original Assignee
Paul Wurth S.A.
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Publication date
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Priority to DE4492636A priority patent/DE4492636C2/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509Tapping equipment
    • F27D3/1527Taphole forming equipment, e.g. boring machines, piercing tools
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/12Opening or sealing the tap holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings

Definitions

  • the present invention relates to a method for forming a flow channel for withdrawing a molten product from a container provided with a tap hole, into which a plugging mass is injected when it is closed.
  • the flow channel of a tap hole, closed with a plugging mass is formed according to two methods.
  • the channel is drilled through the hardened plugging mass.
  • a piercing rod is introduced into the plugging mass, before it has completely hardened, which is removed, after the plugging mass has hardened, to form the flow channel.
  • the flow channel obtained however exhibits poor resistance to erosion, which results in a rapid increase in the withdrawn flow rate.
  • the objective of the present invention is to provide a method for forming a flow channel for withdrawing a molten product from a container provided with a tap hole, into which a plugging mass is injected during its sealing. ; said method making it possible to have a less rapid increase in the withdrawn flow rate due to the erosion of said flow channel.
  • This object is achieved by a process in which: an oblong body is introduced, preformed in refractory material (s) so as to have good resistance to erosion by the molten product, axially in the mass of plugging injected into the taphole, and said flow channel is opened axially through this preformed oblong body.
  • An essential advantage of the proposed method is that said oblong body material (x) refractory (s) may be preformed and processed in a workshop, in one advantage of the methods known to impart body has such a high resistance to erosion by the molten product.
  • a flow channel is thus obtained which has an erosion resistance at the level of this oblong body which cannot be obtained with a plugging mass which hardens on the spot in the taphole. Since at this oblong body, the flow channel erodes less quickly, there remains a constriction of the flow of molten product, which further limits the withdrawal rate, when the flow channel in the blocking mass is already strongly eroded.
  • the oblong body can for example be introduced using the capper, that is to say that it is propelled like a piston by the plugging mass injected or that the piston of the capper is supported on it.
  • the opening of said flow channel axially through said oblong body can be done for example by drilling, using a conventional drill driven by the drill already present. This drilling is then carried out when the oblong body is in place in the already hardened plugging mass.
  • the final drilling of the flow channel towards the molten product can be carried out using a pointed chisel or a striking bar.
  • Said oblong body may be a solid body, for example, a composite body in which the inner part, or the core, is formed from a material that is less hard than the outer part, or the envelope.
  • a sleeve that is to say an oblong body provided with a preformed axial channel.
  • the flow channel in this sleeve can be treated to give it better resistance to erosion.
  • the preformed channel in said sleeve can be closed, prior to its introduction into the taphole, by a plugging mass, in order to increase the mechanical resistance of the sleeve during this operation.
  • this channel must then be opened by drilling.
  • a sleeve is threaded onto a piercing rod, the piercing rod is introduced together with the sleeve into the plugging mass, so that the sleeve is arranged on the side of the outer end of the hole and that the piercing rod passes through the plugging mass on the side of
  • the inner end of the tap hole to enter the molten product.
  • the opening of the flow channel then takes place in a particularly simple manner, by extracting the piercing rod axially through said sleeve after hardening of the plugging mass.
  • the channel left by the piercing rod in the plugging mass generally has a higher erosion resistance than a channel drilled through the mass of capping. Indeed, when it is inserted into the blocking mass, the rod compacts the latter.
  • said sleeve does not necessarily have to be introduced its entire length into the taphole.
  • only one end of said sleeve is introduced into the closure mass.
  • the sleeve extends axially the taphole outside the wall of said container. This reduces the energy required for the introduction of the sleeve into the taphole and especially reduces the time required for the implementation of the process.
  • the taphole thus formed comprises an "internal channel, located in the wall of the container, and an external conduit, constituted by the sleeve, which is located in the extension of the axis of the taphole outside the wall of the At the interior channel, the flow channel is formed by the hardened plugging mass, this part of the flow channel is therefore quite sensitive to erosion.
  • the flow channel is formed by the sleeve, which is far less sensitive to erosion; this part of the flow channel therefore has a throttling section which reduces the withdrawal rate for a longer time.
  • the sleeve is closed at one end by a plug having the shape of a needle.
  • This sleeve is threaded onto a rod, so that the rod bears on the needle, and said sleeve is pressed, with the needle at the front, into the plugging mass until it penetrates with the sleeve. in the molten product.
  • the mouth of the tap hole in the molten product is formed by the sleeve of refractory material, which is distinguished by good resistance to erosion.
  • the channel flow into the sleeve flares at its mouth in the molten material, which further reduces erosion at this critical location. It will also be noted that most of the introduction force is directly transmitted by the rod to the needle.
  • the rod is removed and the plug is pushed into the container using a bar of smaller diameter than the rod.
  • the plug closing the sleeve at its front end consists of a material which is consumed in contact with the molten product.
  • a support fitted with a central tip is mounted on a capper;
  • the coated central point is introduced into the flow channel
  • said plugging mass which has not yet hardened is compressed around the mouth of the flow channel using the support surrounding the central tip; and - the capper is kept in this position until the moment when we want to continue casting.
  • the oblong body used for implementing the proposed method is for example a solid body or a cylindrical or frustoconical sleeve made of refractory ceramic. It is advantageously provided with circumferential grooves which form anchors in the blocking mass.
  • said oblong body comprises: an outer sheath of refractory metal, which is provided with a frustoconical channel flares towards the mouth of the tap hole in said container, and a frustoconical tube of refractory ceramic, which is adjusted in the frustoconical channel and crossed axially by a channel.
  • the outer sheath of refractory metal gives said oblong body better mechanical resistance. It will be noted that, due to its frustoconical shape, the ceramic tube cannot be driven from its outer sheath by the molten product which passes through it. In addition, the refractory tube is always firmly pressed against the outer sheath, even if the latter expands thermally more than the ceramic tube. This characteristic effectively prevents the infiltration of molten products between the ceramic tube and the refractory metal sheath.
  • the outer sheath advantageously describes a truncated cone which tapers towards the mouth of the tap hole in said container.
  • the outer sheath of refractory metal is advantageously provided with a flange. Using this flange, the sleeve can then be locked axially in the taphole. Of course said outer sheath can also be provided with circumferential anchoring grooves.
  • a sleeve intended to extend the taphole axially outside the wall of the container advantageously comprises: a refractory ceramic tube axially traversed by a channel, said tube comprising a front end which tapers towards the mouth of the hole pouring into said container, a rear end, substantially longer than said front end, and a refractory metal sheath at least partially surrounding said rear cylindrical end.
  • Said front end is also advantageously provided with circumferential grooves. It should be noted that in all cases, some of these grooves are advantageously filled with a product which swells under the effect of heat. This swelling product compacts the plugging mass around the sleeve and thus prevents a breakthrough of the molten product between the sleeve and the plugging mass. At the same time it constitutes an additional anchoring of the sleeve in the closure mass.
  • an axial locking mechanism is advantageously used, which makes it possible to block the sleeve axially in the taphole.
  • this locking mechanism comprises for example several keys articulated with one of their ends on the outer shield of the container.
  • a second embodiment of the axial locking mechanism is advantageously used in the process in which the sleeve is only partially introduced into the closure mass.
  • the sleeve is made integral with a support that can be moved between a position opposite the taphole, in which it makes it possible to block the sleeve axially in the taphole, and a position away from the taphole, in which the sleeve can be removed safely from this support.
  • This movable support is then advantageously connected to powerful drive means which make it possible to provide the force necessary for the extraction of the sleeve from the hardened blocking mass.
  • FIG. 1 shows a section through a tank furnace at a tap hole, for a first example of application of the proposed method
  • FIG. 2 shows a view identical to Figure 1, for a second example of application of the proposed method
  • FIG. 3 shows a section through a first embodiment of a sleeve used for the proposed method
  • FIG. 4 shows a section through a second embodiment of a sleeve used for the application of the proposed method
  • - Figure 5 shows a section identical to that of Figures 1 and 2, for a third example of application of the proposed method
  • FIG. 6 shows, in a front view of the tap hole of Figure 5, a first execution of a locking mechanism
  • FIG. 7 shows a top view of the device of Figure 6
  • FIG. 8 and 9 show, in two schematic plan views, an alternative embodiment of a sleeve locking mechanism according to Figure 5;
  • FIG. 10 shows a first execution of a deflection and deceleration device of the jet of molten product from the taphole according to Figure 5;
  • FIG. 11 shows a second embodiment of a deflection and deceleration device for the jet of molten product from the taphole according to Figure 5;
  • - Figures 12 and 13 show sections through a plug for a tap hole made according to the proposed method.
  • FIGS 1, 2 and 5 show longitudinal sections through a crucible 8 of a shaft furnace, for example a blast furnace.
  • the reference 10 indicates the molten product which has accumulated in the crucible 8. In the case of a blast furnace it is of course molten iron.
  • the crucible shown is delimited by a wall 12 comprising, in a manner known per se, a refractory lining 14, cooling panels 16 provided with a refractory coating 18, as well as an outer shielding jacket 20.
  • the reference 22 generally indicates a taphole through which the • molten material is drawn off 10.
  • the external shielding 20 forms a kind of window or chapel 24 which exposes the refractory lining 14.
  • the wall 12 which does not include at this location no cooling panels, can have a thickness of the order of 3 meters and more.
  • the tap hole 22 consists, in a manner known per se, of a generally oblique hole 26 made through the refractory lining 18.
  • this hole 26 in the refractory 18 has for example a diameter of the order of 80 to 120 mm.
  • This hole 26 is closed, in a manner known per se, using a plugging mass 28 which is injected using a capper, under high pressure, into the hole 26. It is generally accepted that in the crucible 8 the excess plugging mass injected into the hole 26 constitutes a kind of fungus 30, which protects the refractory lining 14 against excessive erosion at the mouth of the hole 26 in the crucible 8.
  • FIG. 1 A first example of application of the proposed method is described with the aid of FIG. 1.
  • a sleeve 32 is fitted on a piercing rod 34, which is provided with a front end 36 and with one end rear 38.
  • the front end 36 of the rod 34 has a length which is substantially equal to the length of the bore 26. It is separated from the rear end 38 by a collar 40, on which the sleeve 32, which is fitted on the front end 36 is supported. It will be noted that the length of the sleeve 32 is less than the length of the front end 36.
  • the piercing rod 34 provided with the sleeve 32 is inserted, for example using a drilling machine known per se, into the plugging mass 28 before the latter hardens. To facilitate the introduction of the sleeve 32, it is recommended to inject into the last part of the bore 26 a slowly hardening plugging mass.
  • the rod and the sleeve 32 are shown in the position they occupy at the end of the introduction phase.
  • the front end 36 of the rod 34 penetrates with its tip 42 through the fungus 30 into the molten material 10 where the tip 42 is consumed.
  • the part of the front end 36 which is coated with the plugging mass 28 effectively blocks penetration of the molten material 10 into the sleeve 32.
  • the channel flow for the molten material 10 therefore comprises a first part, constituted by the channel left by the rod 10 in the plugging mass, and a second part, constituted by the sleeve 32.
  • the sleeve 32 consists of a refractory material having a high resistance to erosion wear when in contact with the molten material. It follows that the second part of the flow channel has excellent wear resistance, and that the life of the tap hole is significantly increased. In other words, the tap hole delivers longer with a more regular flow.
  • a rod 34 ′ is used which is almost identical to the piercing rod 34 described above.
  • a plug 44 forms the front opening of the sleeve 32 '.
  • This plug 44 has the shape of a needle and is for example made of a refractory material having good mechanical strength. It will be noted that the plug 44 bears directly on the front end 36 'of the rod 34'. Unlike the rod 34, the rod 34 ′ no longer has a point 42, but ends in a flat bearing surface for the plug 44.
  • the piercing rod 34 'provided with the segmented sleeve 32' is pressed, for example using a drilling machine known per se, into the plugging mass 28 before the latter hardens. It will be noted that the rod 34 'transmits the penetration force directly to the needle 44, without passing through the sleeve 32'. The latter is therefore only exposed to friction during its penetration into the plugging mass 28.
  • the rod 34 'and the sleeve 32' are shown in the position they occupy at the end of the introduction phase. .
  • the needle 44 penetrates through the fungus 30 into the molten material 10. It effectively blocks penetration of the molten material 10 into the sleeve 32 '. To open the tap hole, it suffices to drive the needle 44 inside the crucible 8, for example with a bar longer and thinner than the front end 36 'of the rod 34'. It is however also conceivable to work with a needle 44 which is consumed automatically in the molten material 10. In the case of cast iron one can for example use a needle in cast iron. If the material of the rod 34 'does not resist contact with the molten material 10, there is a danger of deformation of the rod 34' which is in direct contact with the molten material, when the needle 44 has consumed.
  • this insulating refractory material can be a solid body, that is to say a kind of refractory cartridge introduced into the channel of the last segment of the sleeve 32 ", or a sand. In both cases the driving force is transmitted by the rod 34 'through the refractory insulation material at the needle 44.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a sleeve. It is more precisely a sleeve composite 50 comprising an outer sheath 52 of refractory steel and an inner sheath 54 of refractory ceramic.
  • the outer sheath 52 has the shape of a truncated cone, the section of which decreases in the direction of introduction of the sleeve 50 into the plugging mass.
  • This outer sheath 52 defines a frustoconical channel 56 whose cross section increases in the direction of the crucible 8.
  • the inner sheath 54 defines a truncated cone fitted in the frustoconical channel 56 and provided with a cylindrical channel 58. It follows that the material molten 10 which flows through the channel 58 and which exerts a significant friction on the latter, presses the inner sheath 54 firmly in the outer sheath 52.
  • the latter is also advantageously provided with a flange 60, which allows to block the sleeve 50 axially, for example using two keys as shown in FIG. 6.
  • Eyelets 62 and 64 fixed on the flange 60 make it possible to remove the sleeve 50 from the tap hole 22, when the inner sheath 54 is worn.
  • the collar 40 of the rod 34 preferably bears exclusively on the flange 60 and not on the inner sheath 54 which is slightly projecting relative to the flange 60
  • the collar 40 is provided with an annular recess 66 in which the projecting part of the inner sheath 54 can penetrate.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a sleeve.
  • This sleeve 80 is a cylindrical sleeve of refractory ceramic.
  • its cylindrical surface 82 is provided with several circumferential grooves 83, 84, 85, 86.
  • the grooves 83 and 85 are filled with a product which swells under the effect of heat.
  • Anchoring rings 48 are thus created which project from the cylindrical surface 82.
  • These rings anchor 88 also constitute barriers to avoid a breakthrough of the molten material along the outer wall 82. Remains to be noted that grooves, with or without product which swells under the effect of heat, could of course also be fitted in the outer wall of the refractory steel sheath 52 of FIG. 3.
  • a sleeve 100 is introduced, comprising a frustoconical end 102 and a cylindrical end 104, with the frustoconical end 102 in the mass of plugging 28 not yet solidified.
  • the length of the frusto-conical part 102, which penetrates into the plugging mass represents only a relatively small fraction of the total length of the sleeve 100.
  • the cylindrical end 104 of the sleeve 100 which is not pressed into the plugging mass 28, therefore constitutes an axial extension of the taphole proper outside the wall 12.
  • a sheath 106 of refractory steel to increase the mechanical resistance of the sleeve 100 fixed cantilevered in the taphole 22.
  • a collar 108 separates the frustoconical end 102 from the cylindrical end 104. This collar 108 then bears on a flange 110 of the sleeve 110, which is axially blocked, by example using two keys 112 and 114, on the chapel 24.
  • Figure 6 shows an embodiment in which the keys 112 and 114 are articulated with one end on the chapel 24. It is of course possible to provide the keys 112, 114 of a drive mechanism which allows remote locking of the flange 110.
  • the frustoconical end 102 is advantageously provided with circumferential grooves which are filled with a product which swells under the effect of heat. When this product is inflated, the plugging mass 28 is compacted around the end frustoconical 102, which reduces the risk of the molten material 10 breaking through between the ceramic sleeve 100 and the plugging mass 28.
  • the latter is preferably put on a piercing rod 34 which is pressed, for example using a piercing machine known per se, with its front end 36 in the plugging mass 28, before solidification thereof.
  • a collar 40 of the rod 34 bears on the sheath 106 to exert an axial force on the collar 108 of the sleeve 100, in order to make the frustoconical end 102 of the latter penetrate into the plugging mass 28.
  • To open the hole casting 22 then simply remove the rod 34 through the sleeve 100, for example using said drilling machine.
  • FIG. 5 does not reinforce the resistance to erosion of the flow channel at the level of the wall 112 of the shaft furnace.
  • the sleeve 100 creates downstream of this internal channel a linear pressure drop which reduces the flow rate of molten product 10. Since the sleeve 100 has an erosion resistance which is far superior to the erosion resistance of the plugging mass 28, longer casting times are obtained with lower and more regular flow rates.
  • the ceramic sleeve 100 respectively the taphole itself, is too worn, the axial locking of the flange 110 is removed and the sleeve 100 is removed.
  • FIGS. 8 and 9 An embodiment of such a movable support is shown in FIGS. 8 and 9.
  • the arm 120 comprises an arm 120 which is articulated with one end on a pivot axis 122, installed near the shaft furnace represented by its shielding 20 With the other end, the arm 120 can be made integral with the sleeve 100, for example using a clamp 124, which is engaged axially between two juxtaposed shoulders 126 and 128 of the refractory metal sheath 106 of the sleeve 100.
  • Figure 8 shows the arm 120 in a position in which it blocks the sleeve 100 axially in the taphole represented by its axis 22 '.
  • the support arm 120 is for example provided with a lever arm 130 which is connected to a hydraulic cylinder, represented schematically by the reference 132. This cylinder 132 can also develop the 'effort required to extract the sleeve 100 from the hardened plugging mass.
  • Figure 9 shows the arm 120, after extraction of the sleeve 100, in a garage position in which the axial access to the tap hole is released. In this position, the sleeve 100 can be safely removed from the clamp 124.
  • a support that can be displaced in the axis 22 'of the hole of pouring, provided that the spatial constraints at the level of the taphole allow it.
  • the tap hole of Figure 5 is advantageously provided with a device for deflecting and decelerating the jet of molten product leaving the sleeve 100.
  • the main purpose of this device is to brake the molten product and to channel it into a flow channel 204.
  • a first embodiment of a device for deflecting and decelerating the jet of molten product is shown in FIG. 10.
  • This device comprises a support carriage 200 installed, opposite the tap hole 26 , on an inclined plane 202 above the channel 204, and a deflection conduit 206 fixed on this support carriage 200.
  • the deflection conduit 206 is a gooseneck conduit defining a flow channel 208 which has a passage section far greater than the passage section of the sleeve 100.
  • the latter opens with its free end into one end of the deflection conduit 206.
  • the other end of the deflection conduit 206 opens almost tangent ily in the channel 204. In this way we not only avoid the formation of splashes and fumes, but also prevents the formation of eddies in the channel 204 and thus increases the service life thereof.
  • the length of the main channel, in which separation of the pig iron and the slag can take place is in this way significantly increased.
  • FIG. 11 A second embodiment of a device for deflecting and decelerating the jet of molten product is shown in FIG. 11.
  • This device comprises a support carriage 220, installed, opposite the tap hole, on an inclined plane 222 at above the channel 204, and a deflection box 224 fixed on this support carriage 222.
  • This deflection box 224 is preferably made up of several refractory pieces, for example two bases 226 and 228 connected by side walls to form a box with rectangular section.
  • This box 224 could however also constitute a hollow cylinder. It will be noted that in Figure 11 only the lower and upper walls 232 and 230 are shown. These parts are for example assembled by interlocking and fixed by tie rods 234.
  • the base 226, which faces the tap hole 26, is provided with a passage orifice 238 for the free end of the sleeve 100.
  • This orifice 238 is preferably provided with a labyrinth to reduce the risk of a leak of the molten product between the sleeve 100 and the passage orifice 238.
  • the free end of the sleeve 100 may be provided with a diffuser which causes the bursting of the jet of molten product.
  • the opposite base 228 serves as a deflection surface 239 for the jet leaving the sleeve 100.
  • the refractory wall 232 On the side of this base 228, the refractory wall 232 is provided with an outlet orifice 240 for the molten product deflected by the deflection surface 239 which overhangs the orifice 240. It will be noted that the refractory wall 232, which serves as the bottom of the box 224, has a slight downward slope in the direction of the orifice 240. In the orifice 240 is arranged a sort of funnel which is extended by a conduit 244 up to the level of the channel 204, into which it opens almost tangentially.
  • the inclined plane the slope of which roughly corresponds to the slope of the sleeve 100, makes it possible to extract the deflection and deceleration device outside the sleeve 100 without problem, in order to be able to exchange the latter.
  • the carriages 202 and 220 could of course be provided with drive means making it possible to control their movement remotely.
  • the box 224 is advantageously provided with at least one injection head for a product for treating the molten product.
  • such an injection head is shown schematically by the reference 250, while reference 252 schematically represents a distribution network for a gaseous, liquid or pulverulent treatment product.
  • the turbulence of the molten product is particularly high, which guarantees a very homogeneous mixture of the treatment product and the molten product.
  • An analogous connection could be provided for an inert gas, which makes it possible to create in the box 224 an inert atmosphere if necessary.
  • the life of the deflection and deceleration device of Figures 10 and 11 may be increased by an adequate cooling system.
  • a plug as shown in the figures is advantageously used.
  • Such a stopper comprises a support 250 provided with a central tip 252.
  • the support 250 is mounted on the nose 254 of the capper and the central tip 252 is coated with a sealing mass 256.
  • the capper 254 introduces the tip 252 axially into the channel 258 of the refractory sleeve 260 (cf. FIG. 13).
  • the plugging mass 256 compressed between the support 250 and the sleeve 260 and partially penetrating into the channel 258 then, together with the tip 252, obturates the tap hole. To reopen the latter, simply move the nose 254 of the capper back.
  • the pressure of the molten product in channel 258 is in fact generally sufficient to expel the plugging mass 256 which has hardened in channel 258.

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Abstract

On présente un procédé pour former un canal d'écoulement d'un trou de coulée (22). Après avoir injecté une masse de bouchage (28) dans le trou de coulée, on introduit un corps oblong, préformé en matériau(x) réfractaire(s) de façon à avoir une bonne résistance à l'érosion par le produit en fusion, axialement dans cette masse de bouchage (28) et l'on ouvre le canal d'écoulement axialement à travers le corps oblong. Le corps oblong est avantageusement un manchon (32) enfilé sur une tige de perçage (34). Il peut être enfoncé entièrement ou partiellement dans la masse de bouchage.

Description

PROCEDE POUR FORMER UN CANAL D'ECOULEMENT D'UN
TROU DE COULEE
La présente invention concerne un procédé pour former un canal d'écoulement servant à soutirer un produit en fusion d'un récipient muni d'un trou de coulée, dans lequel on injecte lors de son obturation une masse de bouchage.
Il est connu de soutirer un produit en fusion d'un récipient à travers un trou de coulée et d'obturer celui-ci par injection d'une masse de bouchage lorsque l'opération de soutirage doit être interrompue ou est terminée. Cette technique est surtout appliquée sur des fours à cuve, et plus spécialement sur des hauts fourneaux.
Lors de la conduite d'un haut fourneau il est usuel de réaliser ou d'ouvrir un trou de coulée, de soutirer la fonte par une coulée qui dure environ 1,5 heures, de refermer ensuite le trou de coulée en injectant la masse de bouchage dans le trou de coulée et de reformer le trou de coulée pour réaliser la coulée suivante. La durée relativement limitée d'une coulée s'explique essentiellement par une usure rapide du trou de coulée. En effet, au cours d'une coulée le canal d'écoulement du trou de coulée est soumis à une érosion intense par le produit en fusion. Vu que la masse de bouchage résiste relativement mal à cette érosion, il s'ensuit que le diamètre du canal d'écoulement augmente rapidement, c'est-à-dire que le débit du produit en fusion augmente fortement au cours d'une coulée. Dans le cas d'un haut fourneau cette augmentation rapide du débit de la fonte réduit naturellement la durée d'une coulée, puisque le niveau de la fonte dans le creuset descend très rapidement en-dessous de l'embouchure du trou de coulée dans le creuset.
Il est rappelé qu'il est actuellement connu de former le canal d'écoulement d'un trou de coulée, obturé avec une masse de bouchage, selon deux procédés. Selon le premier procédé on fore, à l'aide d'un foret, le canal à travers la masse de bouchage durcie. Selon le deuxième procédé, on introduit dans la masse de bouchage, avant son durcissement complet, une tige de perçage qu'on retire, après durcissement de la masse de bouchage, pour former le canal d'écoulement. Dans les deux cas, le canal d'écoulement obtenu présente cependant une mauvaise tenue à l'érosion, ce qui entraîne une rapide augmentation du débit soutiré.
L'objectif de la présente invention est de proposer un procédé pour former un canal d'écoulement servant à soutirer un produit en fusion d'un récipient muni d'un trou de coulée, dans lequel on injecte lors de son obturation une masse de bouchage; ledit procédé permettant d'avoir une augmentation moins rapide du débit soutiré due à l'érosion dudit canal d'écoulement. Ce but est atteint par un procédé dans lequel: l'on introduit un corps oblong, préformé en matériau(x) réfractaire(s) de façon à avoir une bonne résistance à l'érosion par le produit en fusion, axialement dans la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée, et l'on ouvre ledit canal d'écoulement axialement à travers ce corps oblong préformé.
Un avantage essentiel du procédé proposé est que ledit corps oblong en matériau(x) réfractaire(s) peut être préformé et traité dans un atelier, en1 profitant des procédés connus pour conférer a un tel corps une très bonne résistance à l'érosion par le produit en fusion. On obtient ainsi un canal d'écoulement qui a au niveau de ce corps oblong une résistance à l'érosion qu'on ne saurait obtenir avec une masse de bouchage qui durcit sur place dans le trou de coulée. Puisqu'au niveau de ce corps oblong, le canal d'écoulement s'érode moins vite, il subsiste un étranglement du flux de produit en fusion, qui limite encore le débit de soutirage, lorsque le canal d'écoulement dans la masse de bouchage est déjà fortement érodé. Dans le cas d'un haut fourneau on sait ainsi augmenter de façon appréciable la durée des différentes coulées, ce qui permet, par exemple, d'avoir un niveau de fonte moins variable dans le creuset et de favoriser la décantation dans la rigole d'écoulement. De plus, un espacement des bouchages du 'trou de coulée permet de réaliser des économies de main-d'oeuvre et de réduire la consommation de masse de bouchage, de forets et/ou de tiges de perçage.
Il sera aussi noté que la mise en oeuvre du procédé peut très bien se faire à l'aide des machines déjà présentes autour du haut fourneau. Le corps oblong peut par exemple être introduit à l'aide de la boucheuse, c'est-à- dire qu'il est propulsé comme un piston par la masse de bouchage injectée ou que le piston de la boucheuse prend appui sur lui. L'ouverture dudit canal d'écoulement axialement à travers ledit corps oblong peut se faire par exemple par forage, à l'aide d'un foret classique entraîné par la foreuse déjà présente. Ce forage s'effectue alors lorsque le corps oblong est en place dans la masse de bouchage déjà durcie. Pour éviter le contact du foret avec le produit en fusion, le percement final du canal d'écoulement vers le produit en fusion peut être réalisé à l'aide d'un ciseau pointu ou d'une barre de frappe.
Ledit corps oblong peut être un corps plein, par exemple, un corps composite dans lequel la partie intérieure, ou l'âme, est formée d'un matériau moins dur que la partie extérieure, ou l'enveloppe. Il constitue cependant avantageusement un manchon, c'est-à-dire un corps oblong muni d'un canal axial préformé. Comme le canal d'écoulement dans ce manchon est préformé dans l'atelier, on peut le traiter pour lui conférer une meilleure résistance à l'érosion. Dans l'atelier il est par exemple possible d'appliquer au canal dans le manchon un traitement de surface, qui lui confère une meilleure résistance à l'usure par érosion. Il est aussi possible de conférer au canal d'écoulement préformé dans le manchon un profil particulier. On peut par exemple former un canal d'écoulement qui s'évase en direction de l'intérieur du récipient, afin de réduire l'érosion par le produit en fusion au niveau de la section d'entrée. On peut aussi former un canal dans ce manchon qui comporte une ou plusieurs chambres à sections plus importantes, provoquant une décélération du produit en fusion. Si on veut augmenter la perte de charge dans le canal du manchon, il est aussi possible de munir ce canal de saignées circonférentielles. Dans ce contexte il convient de souligner qu'on a naturellement tout intérêt à avoir une proportion importante de la perte de charge totale dans ledit corps oblong préformé, afin de rendre le débit de coulée plus indépendant de l'état d'érosion du canal d'écoulement formé dans la masse de bouchage. Il va de soi que toutes ces variantes d'exécution du canal d'écoulement ne sont pas possibles, si ce dernier est formé dans la masse de bouchage selon un procédé classique.
Le canal préformé dans ledit manchon peut être obturé, préalablement à son introduction dans le trou de coulée, par une masse de bouchage, afin d'augmenter la résistance mécanique du manchon lors de cette opération. Lorsque le manchon est en place dans le trou de coulée ce canal doit alors être ouvert par forage .
Dans une exécution préférentielle du procédé proposé, on enfile un manchon sur une tige de perçage, on introduit la tige de perçage ensemble avec le manchon dans la masse de bouchage, de façon que le manchon soit agencé du côté de l'extrémité extérieure du trou de coulée, et que la tige de perçage traverse la masse de bouchage du côté de
1'extrémité intérieure du trou de coulée pour pénétrer dans le produit en fusion. L'ouverture du canal d'écoulement s'opère alors de façon particulièrement simple, en extrayant la tige de perçage axialement à travers ledit manchon après durcissement de la masse de bouchage. Il sera aussi noté que le canal laissé par la tige de perçage dans la masse de bouchage a généralement une résistance à l'érosion supérieure qu'un canal foré à travers la masse de bouchage. En effet, lors de son enfoncement dans la masse de bouchage la tige compacte celle-ci. De plus, on ne risque pas d'abîmer la surface, éventuellement traitée, du canal du manchon lors de 1'ouverture dudit canal d'écoulement.
Il sera noté que ledit manchon ne doit pas nécessairement être introduit de toute sa longueur dans le trou de coulée. Dans une exécution avantageuse, seulement une extrémité dudit manchon est introduite dans la masse de bouchage. De cette façon le manchon prolonge axialement le trou de coulée en-dehors de la paroi dudit récipient. On réduit ainsi l'énergie nécessaire à l'introduction du manchon dans le trou de coulée et on réduit surtout le temps nécessaire à la mise en oeuvre du procédé. Le trou de coulée ainsi formé comprend un" canal intérieur, situé dans la paroi du récipient, et un conduit extérieur, constitué par le manchon, qui est situé dans le prolongement de l'axe du trou de coulée en-dehors de la paroi du récipient. Au niveau du canal intérieur, le canal d'écoulement est formé par la masse de bouchage durcie; cette partie du canal d'écoulement est par conséquent assez sensible à l'érosion.
Au niveau du conduit extérieur, le canal d'écoulement est formé par le manchon, qui est de loin moins sensible à l'érosion; cette partie du canal d'écoulement présente dès lors une section d'étranglement qui réduit plus longtemps le débit de soutirage.
Selon une autre variante d'exécution, le manchon est fermé à une extrémité par un bouchon ayant la forme d'un pointeau. On enfile ce manchon sur une tige, de façon que la tige prenne appui sur le pointeau, et on enfonce à l'aide de la tige ledit manchon, pointeau à l'avant, dans la masse de bouchage jusqu'à pénétrer avec le manchon dans le produit en fusion. De cette façon l'embouchure du trou de coulée dans le produit en fusion est formée par le manchon en matériau réfractaire, qui se distingue par une bonne résistance à l'érosion. De préférence, le canal d'écoulement dans le manchon s'évase à 1'endroit de son embouchure dans la matière en fusion, ce qui réduit encore davantage l'érosion à cet endroit critique. Il sera aussi noté que l'essentiel de l'effort d'introduction est directement transmis par la tige sur le pointeau.
Bien entendu on peut aussi enfiler plusieurs segments de manchon sur la tige, de façon à former un canal continu en matière réfractaire sur toute la longueur du trou de coulée. Pour ouvrir ledit canal d'écoulement fermé par un bouchon, on retire la tige et l'on chasse le bouchon dans le récipient à l'aide d'une barre de diamètre plus faible que la tige. Dans une variante d'exécution, le bouchon fermant le manchon à son extrémité avant est constitué d'une matière qui se consomme en contact avec le produit en fusion. Dans ce cas il est cependant recommandé d'introduire entre le bouchon et la tige un matériau réfractaire, qui est chassé en-dehors du canal d'écoulement par la matière en fusion lorsqu'on retire la tige. On évite ainsi le contact direct entre le produit en fusion et la tige, qui pourrait gêner l'extraction de la tige et/ou constituer une source de fuites.
Il sera noté que, si on veut passagèrement interrompre une coulée sans devoir refaire le canal d'écoulement après cette interruption, on peut avantageusement utiliser le procédé suivant:
- l'on monte sur une boucheuse un support muni d'une pointe centrale;
- l'on enrobe cette pointe centrale d'une masse de bouchage;
- à 1'aide de la boucheuse 1'on introduit la pointe centrale enrobée dans le canal d'écoulement ;
- l'on comprime en même temps ladite masse de bouchage non encore durcie autour de 1'embouchure du canal d'écoulement à l'aide du support entourant la pointe centrale; et - l'on maintient la boucheuse dans cette position jusqu'au moment lorsqu'on veut continuer la coulée.
Le corps oblong utilisé pour la mise en oeuvre du procédé proposé est par exemple un corps plein ou un manchon cylindrique ou tronconique en céramique réfractaire. Il est avantageusement muni de saignées circonférentielles qui forment des ancrages dans la masse de bouchage.
Dans une exécution préférentielle ledit corps oblong comprend: une gaine extérieure en métal réfractaire, qui est munie d'un canal tronconique s'évasent en direction de l'embouchure du trou de coulée dans ledit récipient, et un tube tronconique en céramique réfractaire, qui est ajusté dans le canal tronconique et traversé axialement par un canal.
La gaine extérieure en métal réfractaire confère audit corps oblong une meilleure résistance mécanique. Il sera noté que, dû à sa forme tronconique, le tube céramique ne peut pas être chassé de sa gaine extérieure par le produit en fusion qui le traverse. De plus, le tube réfractaire est toujours fermement pressé contre la gaine extérieure, même si celle-ci se dilate thermiquement davantage que le tube en céramique. Cette caractéristique évite efficacement l'infiltration de produits en fusion entre le tube en céramique et la gaine en métal réfractaire.
Pour faciliter 1'introduction de ce manchon dans la masse de bouchage, la gaine extérieure décrit avantageusement un tronc de cône qui s'amincit en direction de l'embouchure du trou de coulée dans ledit récipient.
La gaine extérieure en métal réfractaire est avantageusement munie d'une bride. A l'aide de cette bride le manchon peut alors être bloqué axialement dans le trou de coulée. Bien entendu ladite gaine extérieure peut elle aussi être munie de saignées circonférentielles d'ancrage. Un manchon destiné à prolonger axialement le trou de coulée en-dehors de la paroi du récipient comprend avantageusement: un tube en céramique réfractaire traversé axialement par un canal, ledit tube comprenant une extrémité avant qui s'amincit en direction de l'embouchure du trou de coulée dans ledit récipient, une extrémité arrière, sensiblement plus longue que ladite extrémité avant, et une gaine en métal réfractaire entourant au moins partiellement ladite extrémité cylindrique arrière.
Ladite extrémité avant est elle aussi avantageusement munie de saignées circonférentielles. Reste à noter que dans tous les cas, certaines de ces saignées sont avantageusement remplies par un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur. Ce produit gonflant compacte la masse de bouchage autour du manchon et évite ainsi une percée du produit en fusion entre le manchon et la masse de bouchage. En même temps il constitue un ancrage supplémentaire du manchon dans la masse de bouchage. Pour appliquer le procédé proposé, on utilise avantageusement un mécanisme de verrouillage axial, qui permet de bloquer le manchon axialement dans le trou de coulée. Dans une première exécution, ce mécanisme de verrouillage comprend par exemple plusieurs clavettes articulées avec une de leurs extrémités sur le blindage extérieur du récipient.
Une deuxième exécution du mécanisme de verrouillage axial est avantageusement utilisée dans le procédé dans lequel le manchon n'est introduit que partiellement dans la masse de bouchage. Dans cette exécution le manchon est rendu solidaire d'un support déplaçable entre une position en face du trou de coulée, dans laquelle il permet de bloquer le manchon axialement dans le trou de coulée, et une position à l'écart du trou de coulée, dans laquelle on peut enlever en toute sécurité le manchon de ce support. Ce support déplaçable est alors avantageusement connecté à de puissants moyens d'entraînement qui permettent de fournir l'effort nécessaire à l'extraction du manchon de la masse de bouchage durcie.
Des exemples d'application du procédé proposé et des modes d'exécution de dispositifs utilisés pour l'application du procédé proposé, sont décrits en détail, à titre d'exemple uniquement, en se basant sur les Figures en annexe, dans lesquels:
- la Figure 1 montre une coupe à travers un four à cuve au niveau d'un trou de coulée, pour un premier exemple d'application du procédé proposé;
- la Figure 2 montre une vue identique à la Figure 1, pour un deuxième exemple d'application du procédé proposé;
- la Figure 3 montre une coupe à travers un premier mode d'exécution d'un manchon utilisé pour le procédé proposé;
- la Figure 4 montre une coupe à travers un deuxième mode d'exécution d'un manchon utilisé pour l'application du procédé proposé; - la Figure 5 montre une coupe identique à celle des Figures 1 et 2, pour un troisième exemple d'application du procédé proposé;
- la Figure 6 montre, dans une vue frontale du trou de coulée de la Figure 5, une première exécution d'un mécanisme de verrouillage;
- la Figure 7 montre une vue d'en-haut du dispositif de la Figure 6;
- les Figures 8 et 9 montrent, dans deux vues en plan schématiques , une variante d'exécution d'un mécanisme de verrouillage du manchon selon la Figure 5;
- la Figure 10 montre une première exécution d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion issu du trou de coulée selon la Figure 5;
- la Figure 11 montre une deuxième exécution d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion issu du trou de coulée selon la Figure 5; - les Figures 12 et 13 montrent des sections à travers un bouchon d'obturation pour un trou de coulée réalisé selon le procédé proposé.
Les Figures 1, 2 et 5 montrent des sections longitudinales à travers un creuset 8 d'un four à cuve, par exemple un haut-fourneau. La référence 10 indique le produit en fusion qui s'est accumulé dans le creuset 8. Dans le cas d'un haut-fourneau il s'agit bien entendu de la fonte en fusion. Le creuset représenté est délimité par une paroi 12 comprenant de façon connue en soi un garnissage réfractaire 14, des panneaux de refroidissement 16 munis d'un enrobage réfractaire 18, ainsi qu'une chemise de blindage extérieure 20.
La référence 22 indique de façon globale un trou de coulée par lequel se fait le soutirage de la matière en fusion 10. Au niveau du trou de coulée le blindage extérieur 20 forme une sorte de lunette ou chapelle 24 qui met à nu le garnissage réfractaire 14. Il sera noté que dans un haut-fourneau la paroi 12, qui ne comprend à cet endroit pas de panneaux de refroidissement, peut avoir une épaisseur de l'ordre de 3 mètres et plus.
Le trou de coulée 22 est constitué, de façon connue en soi, d'un percement 26, généralement oblique, réalisé à travers le garnissage réfractaire 18. Dans le cas des hauts-fourneaux existants ce percement 26 dans le réfractaire 18 a par exemple un diamètre de l'ordre de 80 à 120 mm. Ce percement 26 est fermé, de façon connue en soi, à l'aide d'une masse de bouchage 28 qui est injectée à l'aide d'une boucheuse, sous pression élevée, dans le percement 26. Il est généralement admis que dans le creuset 8 la masse de bouchage excédentaire injectée dans le percement 26 constitue une sorte de champignon 30, qui protège le garnissage réfractaire 14 contre une érosion trop importante à l'embouchure du percement 26 dans le creuset 8. Un premier exemple d'application du procédé proposé est décrit à l'aide de la Figure 1. On voit qu'un manchon 32 est emmanché sur une tige de perçage 34, qui est munie d'une extrémité avant 36 et d'une extrémité arrière 38. L'extrémité avant 36 de la tige 34 a une longueur qui est sensiblement égale à la longueur du percement 26. Elle est séparée de l'extrémité arrière 38 par un collet 40, sur lequel le manchon 32, qui est emmanché sur l'extrémité avant 36, prend appui. Il sera noté que la longueur du manchon 32 est inférieure à la longueur de l'extrémité avant 36.
La tige de perçage 34 munie du manchon 32 est enfoncée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, dans la masse de bouchage 28 avant durcissement de cette dernière. Pour faciliter l'introduction du manchon 32, il est recommandé d'injecter dans la dernière partie du percement 26 une masse de bouchage à durcissement lent.
Sur la Figure 1, la tige et le manchon 32 sont représentés dans la position qu'ils occupent en fin de la phase d'introduction. L'extrémité avant 36 de la tige 34 pénètre avec sa pointe 42 à travers le champignon 30 dans la matière en fusion 10 où la pointe 42 se consomme. La partie de l'extrémité avant 36 qui est enrobée par la masse de bouchage 28 bloque efficacement une pénétration de la matière en fusion 10 dans le manchon 32.
Pour ouvrir le trou de coulée, la tige 34 est retirée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, à travers le manchon 32, qui reste en place dans la masse de bouchage 28. Le canal d'écoulement pour la matière en fusion 10 comprend dès lors une première partie, constituée par le canal laissé par la tige 10 dans la masse de bouchage, et une deuxième partie, constituée par le manchon 32. Or, le manchon 32 est constitué d'un matériau réfractaire ayant une résistance élevée à l'usure par érosion lorsqu'il est en contact avec la matière en fusion. Il s'ensuit que la deuxième partie du canal d'écoulement a une excellente résistance à l'usure, et que la durée de vie du trou de coulée est sensiblement augmentée. En d'autres termes, le trou de coulée débite plus longtemps avec un débit plus régulier.
Un deuxième exemple d'exécution du procédé proposé est décrit à 1'aide de la Figure 2. Dans cet exemple on utilise une tige 34' quasi identique à la tige de perçage 34 décrite plus haut. Plusieurs segments de manchon 32' sont enfilés sur l'extrémité avant 36' de la tige 34', de façon à former un seul manchon 32' qui prend appui axialement sur le collet 40' de la tige 34' et dont la longueur est légèrement supérieure à la longueur de 1'extrémité avant 36' de la tige 34'. Un bouchon 44 forme l'ouverture frontale du manchon 32'. Ce bouchon 44 a la forme d'un pointeau et est par exemple constitué d'un matériau réfractaire ayant une bonne résistance mécanique. Il sera noté que le bouchon 44 prend directement appui sur l'extrémité avant 36' de la tige 34'. Contrairement à la tige 34, la tige 34' ne possède en effet plus de pointe 42, mais se termine par une surface d'appui plane pour le bouchon 44.
La tige de perçage 34' munie du manchon segmenté 32' est enfoncée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, dans la masse de bouchage 28 avant durcissement de cette dernière. Il sera noté que la tige 34' transmet l'effort de pénétration directement au pointeau 44, sans passer par le manchon 32'. Ce dernier est par conséquent uniquement exposé au frottement lors de sa pénétration dans la masse de bouchage 28. Sur la Figure 2 la tige 34' et le manchon 32 ' sont représentés dans la position qu'ils occupent en fin de la phase d'introduction.
Le pointeau 44 pénètre à travers le champignons 30 dans la matière en fusion 10. Il bloque efficacement une pénétration de la matière en fusion 10 dans le manchon 32'. Pour ouvrir le trou de coulée, il suffit alors de chasser le pointeau 44 à l'intérieur du creuset 8, par exemple avec une barre plus longue et plus mince que l'extrémité avant 36' de la tige 34'. Il est cependant aussi envisageable de travailler avec un pointeau 44 qui se consomme automatiquement dans la matière en fusion 10. Dans le cas de la fonte on peut par exemple utiliser un pointeau en fonte. Si le matériau de la tige 34' ne résiste pas au contact avec la matière en fusion 10, il y a un danger de déformation de la tige 34' qui est en contact direct avec la matière en fusion, lorsque le pointeau 44 s'est consommé. Cette déformation de la tige 34' peut conduire à une impossibilité de retirer cette dernière, sans abîmer sérieusement le canal du manchon 32'. Afin d'éliminer ce risque, il est recommandé d'introduire entre la tige 34' et le pointeau 44 auto-consommable, un matériau d'isolement empêchant le contact direct entre la matière en fusion 10 et la tige 34', lorsque le pointeau 44 s'est consommé dans la matière en fusion 10. Lors de l'ouverture du trou de coulée, par rétraction de la tige 34' à travers le manchon 32 ' , la matière en fusion chasse ce matériau d'isolement. Il sera noté que ce matériau réfractaire d'isolement peut être un corps solide, c'est-à-dire une sorte de cartouche réfractaire introduite dans le canal du dernier segment du manchon 32", ou un sable. Dans les deux cas l'effort d'enfoncement est transmis par la tige 34' à travers le matériau réfractaire d'isolement au pointeau 44.
Par rapport à l'application décrite à l'aide de la
Figure 1, 1'application décrite à 1'aide de la Figure 2 a l'avantage de fournir un trou de coulée qui présente sur toute sa longueur une résistance à l'usure accrue. Le dernier des manchons 32 ' traverse de préférence le champignon 30 et retarde ainsi l'érosion à cet endroit particulièrement exposé. La Figure 3 montre un premier mode d'exécution d'un manchon. Il s'agit plus précisément d'un manchon composite 50 comprenant une gaine extérieure 52 en acier réfractaire et une gaine intérieure 54 en céramique réfractaire. Afin de faciliter l'introduction du manchon dans la masse de bouchage 28, la gaine extérieure 52 a la forme d'un tronc de cône, dont la section diminue en direction d'introduction du manchon 50 dans la masse de bouchage. Cette gaine extérieure 52 définit un canal tronconique 56 dont la section augmente en direction du creuset 8. La gaine intérieure 54 définit un tronc de cône ajusté dans le canal tronconique 56 et muni d'un canal cylindrique 58. Il s'ensuit que la matière en fusion 10 qui s'écoule à travers le canal 58 et qui exerce un frottement important sur ce dernier, presse la gaine intérieure 54 fermement dans la gaine extérieure 52. Cette dernière est d'ailleurs avantageusement munie d'une bride 60, qui permet de bloquer le manchon 50 axialement, par exemple de l'aide de deux clavettes telles que montrées sur la Figure 6. Des oeillets 62 et 64 fixées sur la bride 60 permettent de retirer le manchon 50 du trou de coulée 22, lorsque la gaine intérieure 54 est usée. Il sera noté que pour enfoncer le manchon 50 dans la masse de bouchage 28, le collet 40 de la tige 34 prend de préférence exclusivement appui sur la bride 60 et non sur la gaine intérieure 54 qui est légèrement en saillie par rapport à la bride 60. A cette fin le collet 40 est muni d'un évidement annulaire 66 dans lequel la partie en saillie de la gaine intérieure 54 peut pénétrer.
La Figure 4 montre un deuxième mode d'exécution d'un manchon. Ce manchon 80 est un manchon cylindrique en céramique réfractaire. Afin d'assurer son ancrage dans la masse de bouchage 28, sa surface cylindrique 82 est munie de plusieurs saignées circonférentielles 83, 84, 85, 86. Sur la Figure 4 les saignées 83 et 85 sont remplies d'un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur. On crée ainsi des couronnes d'ancrage 48 qui sont en saillie par rapport à la surface cylindrique 82. Ces couronnes d'ancrage 88 constituent aussi des barrières pour éviter une percée de la matière en fusion le long de la paroi extérieure 82. Reste à noter que des saignées, avec ou sans produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur, pourraient bien entendu aussi être aménagées dans la paroi extérieure de la gaine 52 en acier réfractaire de la Figure 3.
Un troisième exemple d'exécution du procédé proposé est décrit à 1'aide de la Figure 5. Dans cet exemple on introduit un manchon 100, comportant une extrémité tronconique 102 et une extrémité cylindrique 104, avec l'extrémité tronconique 102 dans la masse de bouchage 28 non encore solidifiée. Il sera noté que la longueur de la partie tronconique 102, qui pénètre dans la masse de bouchage, ne représente qu'une fraction relativement petite de la longueur totale du manchon 100. L'extrémité cylindrique 104 du manchon 100, qui n'est pas enfoncé dans la masse de bouchage 28, constitue dès lors un prolongement axial du trou de coulée proprement dit en-dehors de la paroi 12. Elle est de préférence munie d'un fourreau 106 en acier réfractaire, pour augmenter la résistance mécanique du manchon 100 fixé en porte-à-faux dans le trou de coulée 22. Un collet 108 sépare l'extrémité tronconique 102 de l'extrémité cylindrique 104. Ce collet 108 prend alors appui sur une bride 110 du fourreau 110, qui est bloqué axialement, par exemple à l'aide de deux clavettes 112 et 114, sur la chapelle 24. La Figure 6 représente une exécution dans laquelle les clavettes 112 et 114 sont articulées avec une extrémité sur la chapelle 24. Il est bien entendu possible de munir les clavettes 112, 114 d'un mécanisme d'entraînement qui permet un verrouillage à distance de la bride 110.
Il sera encore noté que l'extrémité tronconique 102 est avantageusement munie de saignées circonférentielles qui sont remplies d'un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur. Lors du gonflage de ce produit, la masse de bouchage 28 est compactée autour de l'extrémité tronconique 102, ce qui réduit le risque d'une percée de la matière en fusion 10 entre le manchon en céramique 100 et la masse de bouchage 28.
Pour mettre en place le manchon 100, on enfile ce dernier de préférence sur une tige de perçage 34 qui est enfoncée, par exemple à l'aide d'une machine de perçage connue en soi, avec son extrémité avant 36 dans la masse de bouchage 28, avant solidification de celle-ci. Un collet 40 de la tige 34 prend appui sur le fourreau 106 pour exercer un effort axial sur le collet 108 du manchon 100, afin de faire pénétrer l'extrémité tronconique 102 de celui-ci dans la masse de bouchage 28. Pour ouvrir le trou de coulée 22 il suffit alors de retirer la tige 34 à travers le manchon 100, par exemple à l'aide de ladite machine de perçage.
Il sera noté que l'exécution de la Figure 5 ne renforce pas la résistance à l'érosion du canal d'écoulement au niveau de la paroi 112 du four à cuve. Le manchon 100 crée en aval de ce canal intérieur une perte de charge linéaire qui réduit le débit de produit en fusion 10. Vu que le manchon 100 a une résistance à l'érosion qui est de loin supérieure à la résistance à l'érosion de la masse de bouchage 28, on obtient des temps de coulée plus long avec des débits plus faibles et plus réguliers. Lorsque le manchon en céramique 100, respectivement le trou de coulée lui-même, sont trop usés, le verrouillage axial de la bride 110 est enlevé et le manchon 100 est retiré. Afin d'interrompre préalablement le jet de matière en fusion à travers le manchon 100, il est recommandé d'injecter, à l'aide d'une boucheuse connue en soi, dans le manchon 100 de la masse de bouchage, et de maintenir la boucheuse en appui sur l'extrémité cylindrique 104 du manchon 100, jusqu'à ce que la masse de bouchage se soit solidifiée à l'intérieur du manchon 100. Après avoir retiré le manchon 100, le trou de coulée est définitivement bouché en injectant de la masse de bouchage dans ce dernier à l'aide de la boucheuse. Pour préparer la coulée suivante il suffit alors d'introduire une nouvelle tige de perçage 34 avec un nouveau manchon 100, avant durcissement complet de la masse de bouchage injectée dans le trou de coulée. Pour simplifier le verrouillage et le déverrouillage du manchon 100 on peut utiliser un support déplaçable qui permet à la fois de bloquer le manchon 100 axialement dans le trou de coulée, de l'extraire au moment voulu et de le transporter dans une position à l'écart du trou de coulée, dans laquelle il peut être retiré en toute sécurité de son support déplaçable. Un mode d'exécution d'un tel support déplaçable est montré sur les Figures 8 et 9. Il comprend un bras 120 qui est articulé avec une extrémité sur un axe de pivot 122, installé à proximité du four à cuve représenté par son blindage 20. Avec l'autre extrémité le bras 120 peut être rendu solidaire du manchon 100, par exemple à l'aide d'une pince 124, qui est engagée axialement entre deux épaulements juxtaposés 126 et 128 de la gaine en métal réfractaire 106 du manchon 100. La Figure 8 montre le bras 120 dans une position dans laquelle il bloque le manchon 100 axialement dans le trou de coulée représenté par son axe 22 ' . Pour développer l'effort nécessaire au blocage du manchon 100, le bras de support 120 est par exemple muni d'un bras de levier 130 qui est connecté à un vérin hydraulique, représenté schématiquement par la référence 132. Ce vérin 132 peut aussi développer l'effort nécessaire à l'extraction du manchon 100 de la masse de bouchage durcie.
La Figure 9 montre le bras 120, après extraction du manchon 100, dans une position de garage dans laquelle l'accès axial au trou de coulée est libéré. Dans cette position le manchon 100 peut être enlevé en toute sécurité de la pince 124. Au lieu d'utiliser un bras articulé pour supporter le manchon 100, on pourrait bien entendu aussi utiliser un support déplaçable dans l'axe 22' du trou de coulée, à condition que les contraintes spatiales au niveau du trou de coulée le permettent.
Le trou de coulée de la Figure 5 est avantageusement muni d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion sortant du manchon 100. Le but principal de ce dispositif est de freiner le produit en fusion et de le canaliser dans une rigole d'écoulement 204. Un premier mode de réalisation d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion est montré sur la Figure 10. Ce dispositif comporte un chariot de support 200 installé, en face du trou de coulée 26, sur un plan incliné 202 au-dessus de la rigole 204, et un conduit de déflexion 206 fixé sur ce chariot support 200. Le conduit de déflexion 206 est un conduit en col-de-cygne définissant un canal d'écoulement 208 qui a une section de passage de loin supérieure à la section de passage du manchon 100. Ce dernier débouche avec son extrémité libre dans une extrémité du conduit de déflexion 206. L'autre extrémité du conduit de déflexion 206 débouche quasi tangentiellement dans la rigole 204. De cette façon on n'évite pas seulement la formation d'éclaboussures et de fumées, mais on prévient aussi la formation de remous dans la rigole 204 et on augmente ainsi la durée de vie de celle-ci. Dans le cas du haut fourneau, la longueur de la rigole principale, dans laquelle peut avoir lieu séparation de la fonte et du laitier, est de cette façon sensiblement augmentée.
Un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion est montré sur la Figure 11. Ce dispositif comporte un chariot support 220, installé, en face du trou de coulée, sur un plan incliné 222 au-dessus de la rigole 204, et un caisson de déflexion 224 fixé sur ce chariot support 222. Ce caisson de déflexion 224 est de préférence constitué de plusieurs pièces réfractaires, par exemple deux bases 226 et 228 reliées par des parois latérales pour former un caisson à section rectangulaire. Ce caisson 224 pourrait cependant aussi constituer un cylindre creux. Il sera noté que sur la Figure 11 seules les parois inférieures et supérieures 232 et 230 sont montrées. Ces pièces sont par exemple assemblées par emboîtement et fixées par des tirants 234. La base 226, qui fait face au trou de coulée 26, est munie d'un orifice de passage 238 pour l'extrémité libre du manchon 100. Cet orifice 238 est de préférence muni d'un labyrinthe pour réduire le risque d'une fuite du produit en fusion en entre le manchon 100 et l'orifice de passage 238. L'extrémité libre du manchon 100 pourra être munie d'un diffuseur qui provoque l'éclatement du jet de produit en fusion. La base opposée 228 sert de surface de déflexion 239 au jet sortant du manchon 100. Du côté de cette base 228, la paroi réfractaire 232 est munie d'un orifice de sortie 240 pour le produit en fusion dévié par la surface de déflexion 239 qui surplombe l'orifice 240. Il sera noté que la paroi réfractaire 232, qui sert de fond au caisson 224, a une légère pente descendante en direction de l'orifice 240. Dans l'orifice 240 est agencé une sorte d'entonnoir qui est prolongé par un conduit 244 jusqu'au niveau de la rigole 204, dans laquelle il débouche quasi tangentiellement. Dans les deux cas le plan incliné, dont la pente correspond approximativement à la pente du manchon 100, permet d'extraire sans problème le dispositif de déflexion et décélération en-dehors du manchon 100, afin de pouvoir échanger ce dernier. Il va de soi que les chariots 202 et 220 pourraient bien entendu être munis de moyens d'entraînement permettant de commander leur déplacement à distance.
Reste à noter que le caisson 224 est avantageusement muni d'au moins d'une tête d'injection pour un produit de traitement du produit en fusion. Sur la Figure 4 une telle tête d'injection est représentée schématiquement par la référence 250, tandis que la référence 252 représente schématiquement un réseau de distribution d'un produit de traitement gazeux, liquide ou pulvérulent. A proximité de la surface de déflexion 139 la turbulence du produit en fusion est particulièrement élevée, ce qui garantit un mélange très homogène du produit de traitement et du produit en fusion. Un raccordement analogue pourra être prévu pour un gaz inerte, ce qui permet de créer dans le caisson 224 une atmosphère inerte en cas de besoin. Il sera aussi noté que la durée de vie du dispositif de déflexion et de décélération des Figures 10 et 11 pourra être augmentée par un système de refroidissement adéquat.
Pour pouvoir interrompre la coulée passagèrement lorsque le canal d'écoulement, réalisé selon le procédé proposé n'est pas encore complètement usé, on utilise avantageusement un bouchon tel que représenté sur les
Figures 12 et 13. Un tel bouchon comporte un support 250 muni d'une pointe centrale 252. Le support 250 est monté sur le nez 254 de la boucheuse et la pointe centrale 252 est enrobée d'une masse de bouchage 256. Avant solidification de cette masse de bouchage 256, la boucheuse 254 introduit la pointe 252 axialement dans le canal 258 du manchon réfractaire 260 (cf. Figure 13). La masse de bouchage 256 comprimée entre le support 250 et le manchon 260 et pénétrant partiellement dans le canal 258 assure alors, ensemble la pointe 252, une obturation du trou de coulée. Pour ouvrir de nouveau ce dernier, il suffit de reculer le nez 254 de la boucheuse. La pression du produit en fusion dans le canal 258 est en effet généralement suffisante pour chasser la masse de bouchage 256 qui a durci dans le canal 258.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour former un canal d'écoulement servant à soutirer un produit en fusion (10) d'un récipient (8) à travers un trou 'de coulée (22), dans lequel on injecte lors de son obturation une masse de bouchage (28), caractérisé en ce que: l'on introduit un corps oblong, préformé en matériau(x) réfractaire(s) de façon à avoir une bonne résistance à l'érosion par le produit en fusion, axialement dans la masse de bouchage (28) injectée dans le trou de coulée (22), et
- 1'on ouvre ledit canal d'écoulement axialement à travers ledit corps oblong.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fore ledit canal d'écoulement axialement à travers ledit corps oblong lorsque ce dernier est en place dans la masse de bouchage (28) durcie.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps oblong est un manchon (32, 32', 100), avec un canal d'écoulement préformé.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que: l'on enfile un manchon (32) sur une tige de perçage (34) , l'on introduit la tige de perçage (34) ensemble avec le manchon (32) dans la masse de bouchage (28), de façon que le manchon (32) soit agencé du côté de l'extrémité extérieure du canal d'écoulement et que la tige de perçage (34) traverse la masse de bouchage (28, 30) pour pénétrer dans le produit en fusion (10), et l'on extrait la tige de perçage (34) axialement à travers ledit manchon (32), après durcissement de la masse de bouchage (28), pour ouvrir ledit canal d'écoulement.
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on enfonce le manchon (100) avec une extrémité (102) dans la masse de bouchage (28), de façon qu'il prolonge axialement le canal d'écoulement en-dehors d'une paroi (12) du récipient (8), et en ce que l'on bloque axialement le manchon (100) dans cette position.
6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon (32*) est fermé à une extrémité par une bouchon (44) ayant la forme d'un pointeau, en ce que l'on enfile le manchon (32') sur une tige (34') de façon que la tige prenne appui sur le pointeau (44), en ce que l'on enfonce à l'aide de la tige (34') ledit manchon (32'), pointeau (44) à l'avant, dans la masse de bouchage (28) jusqu'à pénétrer avec le manchon (32') dans le produit en fusion (10).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on enfile plusieurs segments de manchon (32') sur la tige (34'), de façon à former un canal continu en matière réfractaire sur toute la longueur du trou de coulée (26).
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, pour ouvrir ledit canal d'écoulement l'on retire la tige (34') et l'on chasse le bouchon (44) à l'aide d'une barre de diamètre plus faible que la tige (34') dans le récipient (8) .
9. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le bouchon (44) se consomme en contact avec le produit en fusion (10).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on introduit entre le bouchon (44) et la tige (34") un matériau réfractaire, chassé en-dehors du canal d'écoulement par la matière en fusion (10) lorsqu'on retire là tige (34' ) .
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, dans le but d'interrompre passagèrement la coulée, - l'on monte sur une boucheuse (254) un support (250) muni d'une pointe centrale (252), - l'on enrobe la pointe centrale (252) d'une masse de bouchage (256),
- l'on introduit la pointe centrale (252) axialement dans 1'extrémité avant du canal d'écoulement - l'on comprime la masse de bouchage (256) autour de 1'embouchure du canal d'écoulement à 1'aide du support (250) monté sur la boucheuse (254), et
- l'on maintient la boucheuse (254) dans cette position jusqu'au moment lorsqu'on veut continuer la coulée.
12. Corps oblong pour réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un corps cylindrique ou tronconique en céramique réfractaire, traité de façon à avoir une résistance élevée à l'érosion par le produit en fusion (10).
13. Corps oblong selon la revendication 11, caractérisé par des saignées circonférentielles.
14. Manchon pour réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un tube cylindrique (80) ou tronconique en céramique réfractaire traversé axialement par un canal et traité de façon à avoir une résistance élevée à l'érosion par le produit en fusion (10).
15. Manchon pour réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé par une gaine extérieure (52) en métal réfractaire, munie d'un canal tronconique (56) qui s'évase en direction de 1'intérieur dudit récipient (8) , et par un tube tronconique (54) en céramique réfractaire, traité de façon à avoir une résistance élevée à l'érosion par le produit en fusion (10), qui est ajusté dans le canal tronconique (56) et traversé axialement par un canal (58).
16. Manchon selon la revendication 15, caractérisé en ce que la gaine extérieure (52) décrit un tronc de cône qui s'amincit en direction de 1'embouchure du trou de coulée (26) dans ledit récipient (8).
17. Manchon selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la gaine extérieure (52) est munie d'une bride (60) .
18. Manchon selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que la gaine extérieure (52) est munie de saignées circonférentielles.
19. Manchon pour réaliser le procédé selon la revendication 5, caractérisé par un tube en céramique réfractaire traversé axialement par un canal, ledit tube comprenant une extrémité avant (102) qui s'amincit en direction l'embouchure du trou de coulée (26) dans ledit récipient (8), une extrémité arrière (104), sensiblement plus longue que ladite extrémité avant (102), et par une gaine en métal réfractaire (106) entourant au moins partiellement ladite extrémité arrière (104).
20. Manchon selon la revendication 19, caractérisée en ce qu'un collet (108) est agencé entre ladite extrémité avant (102) et ladite extrémité arrière (104) dudit tube en céramique réfractaire, et en ce que ladite gaine en métal réfractaire (106) prend axialement appui avec un épaulement (110) sur ledit collet (108).
21. Manchon selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que ladite extrémité avant (102) est munie de saignées circonférentielles.
22. Manchon selon l'une quelconque des revendications 12, 18 ou 21, caractérisé en ce qu'au moins une des saignées circonférentielles est remplie d'un produit qui gonfle sous l'effet de la chaleur.
23. Mécanisme de verrouillage qui coopère avec la bride (60) du manchon (50) selon la revendication 17, ou 1'épaulement (110) du manchon (100) selon la revendication 20, de façon à bloquer axialement le manchon respectif (50, 100) dans le trou de coulée (26). 24. Mécanisme de verrouillage selon la revendication 23, caractérisé par deux clavettes (112, 114) articulées avec une de leurs extrémités sur le blindage extérieur (20,
24).
25. Trou de coulée d'un four à cuve, notamment d'un haut fourneau, comprenant un canal d'écoulement formé au moins partiellement dans une masse de bouchage (28) préalablement injectée dans le trou de coulée (26), caractérisé par un manchon (100) en matériau(x) réfractaire(s) qui est enfoncé avec une extrémité (102) dans la masse de bouchage (28), de façon à prolonger axialement le canal d'écoulement en-dehors d'une paroi (12) du four à cuve, par une mécanisme de verrouillage axial du manchon (100) dans cette position, et par un dispositif de déflexion et de décélération du jet de produit en fusion muni d'une embouchure pour le manchon (100) .
26. Trou de coulée selon la revendication 25, caractérisé en ce que ledit mécanisme de verrouillage axial du manchon (100) comprend un support (120) déplaçable entre une première position en face du face du trou de coulée (22) et une deuxième position à l'écart du trou de coulée (22), des moyens (124) pour rendre le manchon (100) solidaire dudit support déplaçable (120), des moyens (132) pour bloquer ledit support déplaçable dans ladite première position et de verrouiller ainsi le manchon (100) axialement dans sa position, et des moyens d'entraînement (132) dudit support déplaçable, dimensionnés pour délivrer l'effort nécessaire à l'extraction du manchon (100) de la masse de bouchage.
27. Trou de coulée selon la revendication 25, caractérisé en ce que le support déplaçable comprend un bras de support 120 qui est articulé autour d'un axe de pivot (122). »
28. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 et 27, caractérisé en ce que les moyens (124) pour bloquer ledit support déplaçable dans ladite première position et ledits moyens d'entraînement comprennent au moins un vérin hydraulique (132).
29. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 à 28, caractérisé en ce que les moyens pour rendre le manchon (100) solidaire dudit support déplaçable comprennent une pince (124) engageable axialement entre deux épaulements juxtaposés (126, 128) du manchon (100) .
30. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 à 29, caractérisé en ce que ledit dispositif de déflexion et de décélération comprend un tube en col-de-cygne (206) muni d'une extrémité de sortie qui débouche quasi tangentiellement dans une rigole d'écoulement (204).
31. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 26 à 29, caractérisé en ce que ledit dispositif de déflexion et de décélération comprend un caisson (224), muni à une extrémité d'une embouchure (238) pour ledit manchon (100), à l'extrémité opposée d'une surface de déflexion (239) du jet de produit en fusion surplombant un orifice d'écoulement (240) pour le jet défléchi, et un conduit d'écoulement (242, 244) connecté avec une extrémité audit orifice d'écoulement (240) et débouchant avec l'autre extrémité dans une rigole d'écoulement (204).
32. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 30 et 31, caractérisé en ce que ledit dispositif de déflexion et de décélération est supporté sur un chariot (200, 220) coulissable sur un plan incliné (202, 222) qui est monté au-dessus d'une rigole d'écoulement (204) et qui a une pente sensiblement parallèle à l'axe défini par le manchon (100).
33. Trou de coulée selon l'une quelconque des revendications 30 à 32, caractérisé en ce que ledit dispositif de déflexion et de décélération est muni d'une tête d'injection (250) connectée à un circuit de distribution (252) d'un produit gazeux, liquide ou pulvérulent.
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