Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~ 52~ ~
La présente invention est relative à une lance de
désulfuration de fonte ou d'acier.
En substance, la lance de désulfuration est constituée
essentiellement d'un tube métallique d'injection prot~é latéra-
lement par une gaine réfractaire. La lance d'injection est
destinée, Qn service, à être immergée partiellement dans un
bain de fonte ou d'acier pour y injecter au moins un agent de
désulfuration véhiculé par un flux gazeux ~ travers le tube
métallique d'injection.
Dans des lances de désulfuration connues, le tube
d'injection est recouvert d'une gaine réfractaire formée d'un
pisé appliqué directement contre sa face extérieure et s'éten-
dant contin~ment sur toute sa longueur.
Dans d'autre~ lances de déqulfuration connues, le
tube d'injection est entouré de viroles r~fractaires depuis
son extr~mité inférieure jusqu'~ sa partie supérieure~ Ces
viroles sont emboitées sans jeu important autour du tube
d'injection, en sorte que l'espace existant entre ce tube et
ces viroles sert simplement au montage de la lance de désulfura-
tion.
En conséquence, toutes les lances de désulfuration
connues sont dépourvues d'un moyen de refxoidissement efficace,
~apable d'éviter leur détérioration rapide, par deformation ou
fléchissement du tube d'injection ou par attaque rapide du
réfractaire. Ainsi, les lances de désulfuration connues ne `
permettent de traiter qu'un nombre particulièrement réduit de
coulées à désulfurer. De ce fait, a~ec les lances de désulfu-
ration connues, le prix de revient, ~ la tonne d'acier, de l'opé-
ration de désulfuration est très élev~. D'autre part, les
lances de désulfuration connues nécessitent une main-d'oeuvre
pour leurs réparations fréquentes. Par suite de l'attaque
de la gaine r~fractaire par le laitier, les lances de désulfura-
"
.:
, ~ ...... , . . ~ . ,
-tion connues sont souvent sectionnées pendant la désulfuration
lorsqu'elles sont immergées dans le bain métallique, ce qui a
pour résultat de fausser la désulfuration de l'alliage liquide.
L'invention a pour objet une nouvelle lance de désul-
furation permettant de remédier ~x inconvénients de cas connus,
et en particulier, assurant un nombre de coulées désulfurées
nettement plus ~rand que celui de ces cas connus.
A cet effet, une lance de désulfuration selon l'inven-
tion présente entre le tube métallique d'injection et la ~aine
réfractaire, une chambre annulaire fermée vers le bas et tra-
versée en service de bas en haut par un débit d'un gaz de refroi- -
dissement du tube d'injection et de la gaine ré~ractaire, lors
de l'opération de désulfuration.
Pour assurer la circulati~n de bas en haut du gaz de
refroidissement dans la nouvelle lance de désulfuration, la
chambre annulaire est équipée d'au moins un tube d'amenée du
gaz de refroidissement dans sa partie inérieure. En pratique,
la chambre annulaire comporte plusieurs tubes d'amenée du gaz
de refroidissement, qui sont raccordés supérieurement à un caisson
distributeur de ce gaz, qui est monté autour du tube d'injection,
au dessus de la gaine réfractaire~ ~es tubes d'amenée slétendent
parallèlement au tube d'injection et débouchent au voisinage du
fo~d de la chambre annulaire.
Afin que le refroidissement des él~ments constitutifs
de la nouvelle lance de désulfuration soit particulièrement
efficace, la chambre annulaire comporte deux compartiments
concentriques s~par~s par un tube interm~diaire coaxial au tube
d'injection. Le tube intermédiaire en acier est suspendu à
l'appareil porte-lance, par l'intermédiaire d'une rondelle qui
est soudée à sa partie supérieure et qui est fixée sur le
manchon du système de suspension de l'appareil porte~lance,
En prati~ue, les tubes d'arnenée s'étendent dans le compartiment
-- 2 --
.
: '
.
~s~s~
intérieur et débouchent près du fond pour ~ amener le gaz de
refroidissement. L'~chappement du gaz de refroidissement s'ef-
fectue par des ouvertures prévues dans la partie supérieure du
tube interm~diaire. D'autres tubes d'amenée peuvent aussi
s'étendre dans le compartiment intérieur entre les premiers et
présenter près du fond et à mi-hauteur, des raccords traversant
le tube intermédiaire pour permettre ainsi l'injection du gaz
de refroidissement dans le compartiment extérieur.
Selon une caractéristique constructive de la nouvelle
lance de désulfuration, un disque métallique annulaire est fixé
à la base du tube intermédiaire.
Afin de résister davantage aux sollicitations thermi-
ques, la partie inférieure du tube d'injection de la nouvelle lance
de désulfuration est protégée par un nez de lance en matériau
réfractaire. Le nez de lance est viss~ sur un manchon réfrac-
taire lequel est maintenu en place par un écrou métallique. Cet
écrou est lui-même protégé par le nez Ide lance et est vissé sur
une buselure métallique filetée ~ son extrémité inférieure et
soudée ~ sa partie supérieure sur le disque annulaire~ De plus,
le nez de lance et le di~que annulaire délimitent une chambre
annulaire inférieure qui est alimentée en gaz de refroidissement
par des tubes d'amenée dont l'extr~mité inférieure, de préférence
rétrécie, traverse ce disque annulaire, et qui communique avec
le compartiment extérieur de la chambre annulaire supérieure
par au moins une ouverture prévue entre ce même disque annulaire
et la gaine réfractaire. Le gaz de refroidissement sort de la
chambre annulaire inf~rieure et p~nètre dans le compartiment
extérieur susdit à travers l'ouverture en question.
Lorsque la gaine réfractaire est constituëe de viroles -
superposées et pour presser elastiquement celles-ci les unes
contres les autres et l'inférieure contre le nez de lance, il
est prévu dans la nouvelle lance de désulfuration, un ressort
- 3 -
~S~2~5
,
hélicoidal appliqué contre la virole supérieure. L'espace
entre les spires du ressort hélidoidal constitue l'ouvexture
d'échappement du gaz de refroidissement circulant dans le
compartiment extérieur de la chambre annulaire supérieure.
Selon une caractéristique importante de la nouvelle
lance de désulfuration, il est prévu un caisson collecteur du
flux du gaz de refroidissement provenant de la chambre annulaire
susdite, Le caisson collecteur comporte des tubulures de
sortie de ce flux ~azeux pour diriger des jets gazeux vers l'ou-
verture d'un couvercle applicable en service sur le bord supé-
rieur de la poche. Cette ouverture est traversée en service -
par la lance de désulfuration. Cette caractéristique présente
le double avantage d'éviter l'encrassement de l'ouverture du
. .
couvercle pour le passage de la lance et celui de la face infé-
rieure de ce couvercle. En effet, les jets gazeux insufflés à
partir du caisson collecteur à travers l'ouverture du couvercle
refoulent vers le bas et refroidissent les projections de métaI
et de scories qui autrement atteignent cette ouverture et se ~ ~-
déposent sur sa paroi lat~rale pour en diminuer progressivement
sa section de passage. En outre, les jets gazeux pénétrant dans
la poche recouverte par le couvercle y forment sous ce dernier
un coussin gazeux relativement froid . De la sorte, les
projections de métal ou de scories ~ui traversent ce coussin
gazeux sont suffisamment re~roidies pour ne plus pouvoir adhérer
à la face inférieure réfractaire du couvercle lors de leur `
impact sur cette face.
~ vantageusement, dans la nouvelle lance de désulfura-
tion, le caisson collecteur est monté sur le tube interm~diaire
et recueille le ~az de refroidissement sortant des ouvertures
supérieures de ce tube intermédiaire.
D'autres détails et particularités de l'invention
apparaitront au cours de la description et des dessins annexés
-- 4 --
.
', . ' '
5255
au présent mémoire et qui représentent schématiquement et ~
titre d'exemple seulement plusieurs formes de réalisation de
l'invention.
- La figure 1 est une coupe axiale verticale d'une
première forme de réalisation d'une lance de désulfuration
selon l'invention.
- La figure 2 est une coupe transversale de la lance
de désulfuration faite suivant la ligne II-II de la fiqure
précédente.
- La figure 3 est une coupe axiale analogue d'une
deuxième forme d'exécution plus perfectionnée de la lance de
d~sulfuration selon l'invention. ;
- Les figures 4, 5 et 6 sont des coupes transversales
de la deuxième lance de ~ésulfuration, faites suivant les lignes
IV-IV, V-V et VI-VI de la première figure.
- La figure 7 est une coupe axiale de la partie
inférieure de la deuxième lance de désulfuration.
- La figure 8 est une coupe axiale verticale d'une
troisième forme de réalisation d'une lance de désulfuration
selon l'invention,
Dans ces différentes figures, des mêmes notations
de r~férence désignent des élémen~s identiques~ -
La lance de d~sulfuration selon l'invention sert à
injecter au moins un a~ent désulfurant dans un bain de fonte
ou d'acier contenu dans une poche de coul~e. Généralement,
l'agent désulfurant est constitué de carbure de calcium en
poudre et est entra~n~ par un flux d'air sec.
La lance de d~sulfuration est suspendue d'une manibre
connue en soi, à une potence et est dépla,cable au-dessus de la
poche contenant le bain métallique à désu1furer, sous l'action
d'un treuil porté par la potence.
En substance, la lance de désulfuration comprend un
-- S -- . ~ ;
;
5~55
tube d'injection 1 traversé par l'agent désulfurant et son flux
gazeux d'entrainement. Le tube d'injection 1 est pourvu infé-
rieurement d'un nez de lance protecteur 2 en mat~riau réfrac-
taire et est protégé latéralement par une gaine 3 également en
matériau réfractaire~
L'alimentation du tube d'injection 1 en agent désulfu~
rant et en gaz d'entraînement est assurée par des moyens conven- .
tionnels.
La gaine réfractaire 3 est constituée essentiellement
de viroles superposées mais pourrait l'être par un pisé réfrac- :
taire appliqué sur un support tubulaire entourant le tube
d'injection 1.
Conformément à l'idée inventive principale, la lance ~ :
de désulfuration présente essen-tiellement une chambre annulaire :: .
4 localisée entre le tube d'injection 1 et la gaine réfractaire
3, au-dessus du nez 2. La chambre 4 sert à la circulation de
bas en haut d'un d~bit du gaz de refroidissement capable de
refroidir à la ~ois le tube d'injection 1, le nez de lance
2 et la gaine réfractaire 3. Le gaz mis en oeuvre pour ce
refroidissement est par exemple de l'air sec ou humide.
Pour assurer l'amenée du gaz de refroidissement dans
la partie inférieure de la chambre 4, la lance de désulfuration
comporte essentiellement des tubes d'amenée 5 s'étendant parallè-
lement au tube d'injection 1. Les extrémités inférieùres des
tubes d'amenée 5 se trouvent au voisinage du nez 2, tandis que
les extrémités supéxieures de ces tubes 5 sont raccordées à un
caisson distributeur 6. I.e caisson distributeur 6 entoure
hermétiquement le tube d'injection 1 au-dessus de la gaine
r~fractaire 3. L'alimentation du caisson distributeur 6 en gaz
30 ~ de refroidissement est assurée par une conduite d'alimentation 7,
par exemple latérale.
Comme indiqu~ ~ la figure 7, le ne:z 2 est taraudé :
.
. .
'', ', , " ' ' . ''
inférieurement dans sa partie supérieure. De ce fait, le nez
2 est vissé sur un manchon fileté 8 en matériau réfractaire
placé sur une buselure métallique 9 elle-même montée sur le tube
d'injection 1. Le manchon fileté 8 est maintenu axialement sur
la buselure 9 entre la collerette supérieure 10 de cette der-
nière et un ~crou métallique 11 vissé sur la partie inférieure .
filetée 12 de cette buselure 9.
Dans chaque cas considéré, o~ la gaine réfractaire
3 est constituée de viroles superposées, la virole réfractaire -~
inférieure 3a repose sur le nez de lance 2 par l'intermédiaire
d'un joint d'étanchéité inf~rieur 13, par exemple en asbeste,
tandis ~ue les autres sont séparées chaque fois par un joint
d'étanchéité interm~diaire 14 analogue.
Dans la première forme de réalisation représentée,
la gaine réfractaire 3 s'étend pratiquement sur toute la hau-
teur séparant le nez 2 et le caisson distributeur 6. En fait,
la virole réfractaire supérieure 3b est adjacente au fond du
caisson distributeur 6 et en e~t séparée uniquement par un : :
joint d'étanchéité supérieur 15, par exemple en néoprène.
D'autre part, dans le premier exemple, la chambre 4
forme un seul compartiment et comporte des tubes d'amenée 5
tous identiques, répartis régulièrement autour du tube d'injec-
tion 1. Le gaz de refroidissement est donc injecté dans la ~ ;
chambre 4 en lèchant la ace extérieure du tube d~injection 1
et la face lntérieure des vlroles réfractaires~ Le gaz de
refroidissement sort de la chambre 4, par exemple a travers
des ouvertures d'~chappement 16 qui sont prévues de préf~rence ~
entre le fond du caisson distributeur 6 et la virole r~frac- . ;
taire supérieure 3b et qui sont distribuées régulièrement
autour du tube d'injection 1. -~
Le gaz de refroidissement circulant dans la chambre
4 assure le refroidissement du tube d'injection 1 qui reste
- 7 ~ :
5i2~5i
ainsi rigide, de mêrne que celui de la gaine réfractaire 3 et
du nez 2 qui sont ainsi sujets à moins de dé~radations sous
l'effet des sollicitations thermiques qu'ils subissent lors de
l'immersion de la lance dans le bain métallique.
Dans la deuxième forme d'exécution représentée
(figure 3), les viroles de la gaine réfractaire prennent élasti- ~
quement appui entre elles et sur le nez 2, avec interposition ~-
des joints d'étanchéité inférieur 13 et intermédiaires 14.A cet
effet, les viroles réfractaires sont sollicitées par un ressort
hélicoidal 17 disposé entre le caisson distributeur 6 et la
virole réfractaire supérieure 3b. La spire supérieure 17a du
ressort 17 est logée dans une rainure circulaire aménagée dans
un disque annulaire métallique 18 formant le fond du caisson
distributeur 6. La spire inférieure 17b est disposée à son tour
dans une rainure circulaire d'une rondelle métallique 19 reposant
sur la virole supérieure 3b. Après montage, les spires du
ressort 17 restent distantes les unes des autres.
Dans cette deuxième forme d'exécution, la chambre 4
présente, autour du tube d'injection 1, deux compartiments
concentriques, l'un intérieur 20 adjacent ~ ce ~ube d'injection
1 et l'autre extérieur 21 contigu ~ la gaine réfractaire 3.
Les deux compartiments, c'est-à-dire la chambre inté-
rieure 20 et la chambre extérieure 21, sont d~limités radialement
par un tube intermédiaire 22 qui est suspendu à l'appareil porte-
lance par l'interm~diaire d'une rondelle soudée à la partie supéri-
eure de ce tube intermédiaire 22 et fixée sur le manchon du
syst~me de quspension de cet appareil porte-lance.
La chambre intérieure 20 communique avec le milieu
ambiant par des orifices supérieurs 23 qui sont prévus dans la
partie sUpérieure du tube intermédiaire ~2, au-dessus de la ~
gaine r~fractaire 3, La chambre inté~ieure 20 est délimitée vers ~;
le bas par un disque annulaire métallique 24 qui est fix~ à la
- 8 -
' , : ': "' ': ' . '
~5~5~
base du tube interm~diaire 22 et auquel est soudée la collerette
supérieure 10 de la buselure 9 précitée.
La chambre intérieure 20 est parcourue en service, par
un ~lux de gaz de refroidissement servant, lors de sa remontée,
à refroidir le tube d'injection. Le gaz de refroidissement est
amené dans la partie inférieure de la chambre intérieure 20 par
des tubes d'amenée 5a analogues à ceux de la première forme
d'exécution. Les tubes d'amenée 5a sont donc raccordés supérieure-
ment au fond du caisson distributeur 6. Les tubes d'amenée 5a
s'étendent aussi vers le bas parallèlement au tube d'injection 1
jusqu'~ peu de distance du disque inférieur 24.
Le gas de refroidissement qui traverse la chambre
intérieure 20 est relativement peu réchauffé à sa sortie à travers
les orifices supérieurs 23 par lesquels il passe dans le milieu
ambiant. -
La chambre extérieure 21 est aussi parcourue en service,
par un autre flux beaucoup moins import:ant du même gaz de refroi-
dissement servant à refroidir efficacement le nez 2 et les viroles
réfractaires. La chambre extérieure 21 est alimentée en gaz de
refroidissement par des tubes d'amenée 5b ayant de préférence le
même diamètre que les précédents 5a. F,n fait, les tubes d'amenée
5b sont montés parallèlement au tube d'injection 1 et aux tubes 5a ~;
en étant répartis réguli~rement entre ces derniers. Chaque tube
d'amenée 5b s'étend sur toute la hauteur de la chambre intérieure
20. L'extr~mité supérieure de chaque tube d'amenée Sb est bran- -
chée sur le caisson distributeur 6 tandis que l'extrémité infé-
rieure du tube d'amen~e 5b débouche dans une chambre auxiliaire
inférieure annulaire 25 délimit~e essentiellement par le nez 2,
le disque inférieur 24 et le joint d'~tanchéité inférieur 13.
Chaque tube d'amenée 5b communique avec la chambre exterieure 21
d'une part, dans sa partie inférieure, par des raccords infé~
rieurs 26, et d'autre part, dans sa partie médiane, par des
_ g _
~'5~5Si
raccords média~s analogues 27, les raccords 26 et 27 tr~versant
le tube intermédiaire 22.
La chambre auxiliaire inférieure 25 communique cons-
tamment avec la chambre extérieure 21 par une fente annulaire
28 localisée entre le disque inférieur 24 et la virole r~fractaire
inférieure 3a.
De la sorte, en service, le gaz de refroidissement
qui circule dans chaque tube d'amenée 5b est reparti d'une part,
dans la chambre extérieure 21 à travers les raccords 26 et 27,
et d'autre part, dans la chambre auxiliaire inférieure 25 à
traver~ l'extrémit~ inférieure rétrécie de ce tube 5b. Ainsi,
une premiere partie du flux du gaz de refroidissement est injectée
énergiquement dans la chambre auxiliaire inférieure 25, sur le
nez 2, pour le refroidir fortement et remonte ensuite dans la
chambre extérieure 21. Au niveau des raccords inférieurs 26, une
deuxième partie encore froide de ce f lt~ passe dans la chambre
extérieure 21 et s'ajoute à la première partie pour refroidir les
viroles réfractaires 3 en remontant. Au niveau des raccords
médians 27, une troisième partie encore froide du même flux arrive
dans la chambre extérieure 21 et s'additionne aussi aux deux
précédentes pour continuer de refroidir les viroles réfractaires : :
3. Dans la partie superieure de la chambre extérieure 21, le
flux du gaz de refroidissement y afférent est évacué dans le milieu :
ambiant entre les spires du ressort 17. Il est à noter que la
section transversale annulaire de la chambre extérieure 21 est
nettement plus petite que celle de la chambre intérieure 20, en
sorte que, pour des débits sensiblement les mêmes, le gaz de
refroidissement circule beaucoup plus vite ~ travers cette chambre
ext~rieure 21 qu'à travers l'autre 20. Une telle diférence dans
les vitesses d'écoulement du gaz de refroidissement permet de :: :
refroidir plus énergiquement les viroles réfractaires 3 et le nez
2 que le tube d'injection 1, ces él~ments réfractaires 2 et 3
.
-- 10 --
.
., .' ~
~q! 5~i
étant d'ailleurs beaucoup plus thermiquement sollicités en
service que l'élément métallique 1~
Il est ~ remarquer que le tube intermédiaire 22 de
séparation des chambres intérieure 20 et extérieure 21 est
maintenu équidistant des viroles réfractaires 3, par exemple par
des fils d'acier 29 soudés par points ~ la face extérieure de
ce tube intermédiaire 22.
~ ans la troisième forme de réalisation représentée,
la chambre de refroidissement de la lance est encore constituée
de deux compartiments concentriques, ~ savoir la chambre intérieure
20 et la chambre extérieure 21 délimitées radialement par le tube
intermédiaire 22,
Dans ce troisième cas, il est prévu un caisson collec-
teur 30 autour du tube intermédiaire 22 entre le caisson distri-
buteur 6 et la virole supérieure 3b de la gaine réfractai.re 3,
Le caisson distributeur 6 est monté sur le tube d'injection 1
et y est maintenu par l'écrou de retenue comme dans le deuxième :
cas. I.e caisson collecteur 30 entoure les ouvertures supérieures :
23 du tube intermédiaire, Le caisson collecteur 30 est maintenu
distant du caisson distributeur 6 par une bague d'entretoisement
31, Le caisson collecteur 30 sert d'appui à un disque rainur~ 32
servant de pose ~ la spire supérieure 17a du ressort hélicoidal 17.
~ ans le troisième exemple, le flux du ~az de refroi.disse~
ment est encore r~parti dans les tubes d'amenée S et admis dans la
par,tie inférieure de~la chambre intérieure 20 près du nez 2. De ;
là, le flux du gaz de refroidissement est divisé en deux parties.
La première partie très importante remonte dans la chambre inté~
rieure 20 entre le tube d'injection 1 et le tube intermédiaire ~-
22 et sort de cette chambre 20 a travers les ouvertures supé-
rieures 23 de ce tube 22 pour p~nétrer dans le caisson collecteur
30. La deuxième partie beaucoup plus faible passe dans la chambre
extérieure 21 ~ travers des ouvertures inf~rieures 33 du tube
-- 11 -- .
,.:
- ,~, , . - . . . . . .
.
i255
intermédiaire 22. Cette deuxième partie remonte dan~ la chambre
ext~rieure 21 entre le tube intermédiaire 22 et la gaine réfrac-
taire 3 et sort de cette chambre 21 entre les spires non join-
tives du ressort hélicoidal 17 pour passer dans le milieu ext~-
rieur.
De la sorte, la plu5 grande partie du flux du gaz de
refroidissement est récupérée dans le caisson collec-teur 30.
Cette partie récupérée du gaz de refroidissement sert surtout à
maintenir libre l'ouverture 34 de passage de la lance de désul-
furation, aménagée dans un couvercle 35 applicable en servicesur le bord supérieur de la poche et accessoirement à protéger
efficacement le revêtement réfractaire 36 de ce couvercle, monté
sur une ossature supérieure 37 en acier.
A cet e~fet, des jets gazeux d'air sont émis du caisson ~.
collecteur 30 à travers des petits tubes 38 coudés vers le bas
et soudés à la partie inférieure de ce caisson 30. Les jets : -
d'air sont dirigés vers l'ouverture 34 le long de la gaine ~ .
réfractaire 3. Les jets d'air sont recueillis par une tôle tron-
conique 39 évasée vers le haut et soud~e à l'ossature 37 autour
de l'ouverture 340 De la sorte, les jets d'air sont forcés à
traverser l'ouverture 34 du couvercle 35 et ~ pénétrer dans la
poche recouverte par ce dernier.
Par conséquent, les projections de métal ou de scories
jaillissant vers le haut en cours de désulfuration sont refoulées
hors du passage de l'ouverture 34 par les jets d'air susdits.
D'autre part, ~râce au coussin d'air relativement froid formé ;:.
sous le couvexcle 35 dans la poche, ces projections sont refroi- -
dies suffisamment pour ne pas pouvoir adhérer au revetement r~frac-
taire 36 du couvercle 35 lors de leur impact sur ce revêtement
36. Il en résulte une absence d'obstruction de l'ouverture 34
et un manque de dépô~ de crasses sur le revêtement 36 du couvercle
35 dont la campagne d'utilisation est ainsi plus ~levée, toutes
S.~SSi
autres choses égales.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement
limitée aux formes de réalisation représentéeq et que bien des
modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposi-
tion et la constitution de certains des éléments intervenant
dans sa réalisation à condition que ces modifications ne soient
pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications
suivantes,
., . . ~ . .
- 13 - `
: . . . . . . .. .
