VACUUM CHAMBER, NOTABLY FOR STEEL DECARBURISATION

ENCEINTE DE TRAITEMENT SOUS VIDE NOTAMMENT DE DECARBURATION D'ACIER

Abrégé français

Enceinte (1) de traitement sous vide notamment de décarburation d'acier
comprenant: - une partie supérieure (2) appelée haut de cuve ayant la forme
d'une cloche à vide, - une partie inférieure (3) appelée bas de cuve,
comportant deux jambages (4) (5) munis de deux plongeurs (7) (8), un plongeur
(7) dit montant et un plongeur (8) dit descendant destinés à être immergés
dans l'acier de la poche contenant l'acier à traiter, les plongeurs (7) (8)
étant associés aux jambages (4) (5) de la cuve au moyen de brides (10) par une
jointure (11) portant un joint d'étanchéité, les brides (10) permettant le
montage et le démontage des plongeurs, caractérisée en ce que la jointure (11)
comporte au moins deux plans paralléles (12) (13) et forme au moins un
épaulement (14), assurant un embâtiment du type tenon-mortaire entre le
jambage et le plongeur.

Abrégé anglais

The invention relates to a vacuum chamber (1) notably for steel decarburisation comprising: an upper part (2), or the top of the tank , which is in the form of a vacuum bell; and a lower part (3), or the bottom of the tank , comprising two jambs (4, 5) which are fitted with two plungers (7, 8), namely a rising plunger (7) and a falling plunger (8), which are intended to be submerged in the steel in the cavity containing the steel to be treated. Said plungers (7, 8) are connected to the jambs (4, 5) of the tank by means of flanges (10) and a joint (11) supporting a sealing device. The flanges (10) are used to mount and disassemble the plungers. The inventive chamber is characterised in that the joint (11) comprises at least two parallel planes (12, 13) and forms at least one collar (14) thereby providing a mortar and tenon-type joint.

Revendications

5
REVENDICATIONS.
1. Enceinte (1) de traitement sous vide notamment de décarburation d'acier
comprenant:
- une partie supérieure (2) appelée haut de cuve ayant la forme d'une cloche à
vide,
- une partie inférieure (3), appelée bas de cuve, comportant deux jambages (4)
(5)
munis de deux plongeurs (7) (8), un plongeur (7) dit montant et un plongeur
(8) dit
descendant destinés à être immergés dans l'acier de la poche contenant l'acier
à
traiter, les plongeurs (7) (8) étant associés aux jambages (4) (5) de la cuve,
au
moyen de brides (10) par une jointure (11) portant un joint d'étanchéité, les
brides
(10) permettant le montage et le démontage des plongeurs, caractérisée en ce
que
la jointure (11) comporte au moins deux plans parallèles (12) (13).
2. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la jointure (11)
forme au
moins un épaulement (14), assurant un emboîtement du type tenon - mortaise
entre le
jambage et le plongeur.
3. Enceinte selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le tenon est
réalisé
sur la jointure (11) du plongeur.
4. Enceinte selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le
tenon est
maçonné s'ajustant dans la mortaise du jambage, également maçonnée.

Description

CA 02442006 2003-09-18
WO 02/077298 PCT/FR02/00987
1
Enceinte de traitement sous vide notamment de décarburation d'acier.
La présente invention concerne une enceinte de traitement sous vide notamment
de décarburation d'acier.
s II est connu pour effectuer des traitements de l'acier, sorti d'un
convertisseur
dans lequel il est élaboré, de recourir à une enceinte de traitement sous vide
couramment appelé RHOB (Rheinstahl Heraus Oxygène Blowing).
Une telle enceinte sert à effectuer des traitements de décarburation ou de
déshydrogénation ainsi que des traitements légers consistant à élaborer un
acier dont
io les fourchettes des différents additifs sont réduites à un point tel qu'il
est impossible de
l'obtenir directement au convertisseur.
Une enceinte de traitement sous vidé est généralement constituée de deux
parties
- une partie supérieure appelée haut de cuve ayant la forme d'une cloche à
vide,
is - une partie inférieure, appelée bas de cuve, comportant deux jambages
munis de
deux plongeurs destinés à étre immergés dans l'acier de la poche contenant
l'acier
à traiter.
Lors d'un traitement de décarburation de l'acier, on injecte une quantité de
gaz,
notamment de l'argon, au moyen de tuyères d'injection disposées intérieurement
et en
2o périphérie d'un des plongeurs dit montant permettant une circulation
constante de
l'acier dans le bas de cuve, le retour de l'acier dans la poche s'effectuant
par l'autre
plongeur dit descendant.
Dans ce type d'enceinte, les plongeurs sont associés aux jambages de la cuve
au moyen de brides comportant un joint d'étanchéité et permettant aisément, le
2s montage et le démontage desdits plongeurs, leur réparation ou leur
changement. Les
parties internes réfractaires des plongeurs et du jambage de la cuve sont
réalisées par
un maçonnage de briques réfractaires, avec un joint droit dans le plan de la
bride liant
jambages et plongeurs.
Le joint droit est considéré comme une partie très faible en terme de
résistance
3o mécanique et chimique. L'érosion, qui se manifeste à cet endroit de
l'enceinte, est
facilitée par un taux de recirculation d'acier de l'ordre de 115 tonnes/mn
pendant 25 mn
pour des aciers bas carbone. La circulation est le résultat d'un déplacement
de gaz
argon injecté de l'ordre de 300 m/s avec un débit de l'ordre de 140
N/m3/Heure.

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Cette érosion entraîne habituellement une usure importante au niveau de la
jointure et limite la tenue du maçonnage réfractaire à une centaine de
traitements par
campagne, avec un arrêt pour gunitage tous les quatre traitements. II arrive
de devoir
stopper les opérations dé traitement de l'acier pour cause de percée en cet
endroit.
s Lorsque le plan de joint réfractaire diminue en efficacité à cause de
l'usure, des
introductions d'air polluent l'acier par reprise d'azote.
Pour éviter ce problème, on réalise des enceintes dans lesquelles les
plongeurs
sont solidaires de la cuve, la bride ayant été supprimée. La virole métallique
des
plongeurs est alors soudée directement sur la cuve. Ce type d'enceinte, qui ne
permet
io pas l'interchangeabilité facile des plongeurs, rend très difficile la
réparation, le
maçonnage du bas de cuve, et génère une perte de temps et un coût élevé, dans
l'utilisation de l'enceinte.
La présente invention a pour but de réduire l'usure importante qui se créée au
niveau de la jointure entre jambage et plongeur dans une enceinte comportant
une
1s bride de liaison entre jambage et plongeur.
L'invention a pour objet une enceinte de traitement sous vide notamment de
décarburation d'acier comprenant
- une partie supérieure appelée haut de cuve ayant la forme d'une cloche à
vide,
- une partie inférieure appelée bas de cuve comportant deux jambages, munis de
2o deux plongeurs, un plongeur dit montant et un plongeur dit descendant
destinés à
être immergés dans l'acier d'une poche contenant l'acier à traiter, les
plongeurs
étant associés aux jambages du bas de cuve au moyen de brides par une jointure
portant un joint d'étanchéité, les brides permettant le montage et le
démontage des
plongeurs. L'enceinte se caractérise en ce que la jointure comporte au moins
deux
2s plans parallèles.
Les autres caractéristiques de l'invention sont
- la jointure forme au moins un épaulement, assurant un emboîtement du type
tenon -
mortaise entre le jambage et le plongeur,
- le tenon est réalisé sur la jointure du plongeur,
30 - le tenon est maçonné s'ajustant dans la mortaise du jambage, également
maçonnée.
La description qui suit avec les figures annexées, le tout donné à titre
d'exemple
non limitatif, fera bien comprendre l'invention.

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La figure 1 présente, en coupe, une enceinte avant l'invention.
Les figures 2A et 2B représentent en coupe, une vue de face et une vue de
profil
d'une enceinte selon l'invention.
s La figure 3 est une vue, en coupe, du détail de la jointure selon
l'invention.
L'invention présentée traite, comme représenté sur la figure 1 d'une enceinte
1
de traitement sous vide notamment de décarburation d'acier comprenant
- une partie supérieure, appelée haut de cuve 2 ayant la forme d'une cloche à
vide, et
destinée à créer un vide au-dessus du bain d'acier traité, en circulation dans
io l'enceinte 1. L'enceinte 1 peut comporter un anneau intermédiaire pour
protéger
l'usure du haut de cuve.
- une ,partie inférieure appelée bas de cuve 3 dans laquelle est amené, par
relevage,
' l'acier à traiter, partie inférieure~comportant deux jambages 4, 5.
Comme représenté sur les figures 2A et 2B, le bas de cuve 3 est munie de deux
is plongeurs 7, 8, un plongeur 7 dit montant et un plongeur 8 dit descendant,
associés
respectivement aux jambages 4, 5 et destinés à étre immergés dans l'acier de
la poche,
non représentée, contenant l'acier à traiter. Les plongeurs 7, 8 sont associés
aux
jambages 4, 5 de la cuve 3 au moyen d'une bride 10, sur une jointure 11
portant un joint
d'étanchéité. Les brides 10 permettent le montage et le démontage des
plongeurs 7, 8.
2o Selon l'invention et comme présenté sur le détail de la figure 3, la
jointure 11 comporte
au moins deux plans parallèles 12 et 13. La jointure 11 forme au moins un
épaulement
14, assurant un emboîtement du type tenon - mortaise entre les jambages 4, 5
et les
plongeurs 7, 8.
De préférence, le tenon est en saillie sur la jointure du plongeur, et peut
2s comporter un chanfrein à faible pente.
L'enceinte selon l'invention est revétue d'un réfractaire intérieur du type
maçonné, et le tenon du plongeur est également maçonné s'ajustant dans la
mortaise
du jambage, également maçonnée.
De manière plus détaillée, le plongeur est composé d'une virole métallique 15
sur
30 laquelle sont maçonnées les briques réfractaires du revétement intérieur.
Les briques
sont liées entre elles et sur la virole au moyen d'un ciment 16.
Extérieurement, la virole
15 métallique est recouverte de béton armé 17 effectué par moulage, dans une
coquille
définissant les dimensions extérieures du plongeur, et insérant dans le
volume, les

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tuyères destinées à l'injection d'un gaz de circulation et qui débouchent en
périphérie
dans la partie inférieure du plongeur.
Ces tuyères assurent l'injection, par exemple, d'argon pour générer une
ébullition, dans l'acier liquide, au sein de l'espace du plongeur et de
l'espace du
s jambage pour modifier la densité de l'acier et générer le mouvement comme
matérialisé
sur les figures par des flèches de circulation de l'acier de la poche vers le
plongeur
montant 7. L'acier traité est ensuite reversé dans la poche par le plongeur
descendant
8, comme matérialisé par la flèche.
Selon l'invention, il a été remarqué que l'usure au niveau du joint plan de
1o l'enceinte de l'art antérieur était due à la conception du bas de cuve
comportant le
jambage, associé aux plongeurs du type amovible sur virole. Or, l'usure
apparue dans
cette zone avait àussi pour facteur un effet de turbulence de l'acier dû. au
gaz de
circulation injecté dans la partiè inférieure du plongeur. Uné solutiôn aû
problème posé
a été de déplacer une partie au plan de la jointure en dehors de la zone de
turbulence
is pour retrouver un comportement à l'usure de l'ensemble jambage - plongeur
réduit de
façon telle, que l'enceinte se comporte comme une enceinte monolithique, avec
en plus
l'avantage d'avoir une facilité de montage, de démontage et de changement de
la seule
partie inférieure. II est à noter que les plongeurs sont sujets à usure
importante,
notamment en leur partie extrême inférieure, partie en contact avec l'acier de
la poche.
2o Un niveau d'usure est représenté en partie hachurée dur les figures 1A et
1B et montre
une usure comparable à celle qui se manifeste dans une technique d'enceinte
monolithique.
Cette amélioration laisse présager une tenue possible sur 150 traitements,
l'usure du réfractaire n'étant plus un point de limitation dans le principe.
Le gain en
2s terme de tenue est amélioré de 30%.

Dessin représentatif