Brevet FR2002355A1 — publié le 19691017

La présente invention concerne une tuyère combinée pour fours à sole pour aciérie, en particulier pour fours tandem, qui est destinée d'une part à l'injection de gaz et d'autre part à la combustion de gaz combustibles ou d'un autre carburant. 5 Les tuyères connues jusqu'à présent qui comprennent des tubes pour l'arrivée et l'évacuation.de l'eau de refroidissement et des tubes pour l'arrivée du milieu gazeux, conduisent ce milieu dans une tête de tuyère située à l'extrémité de la tuyère. Le milieu fluide qui est forme d'un gaz ou d'un rielange de gaz, s'écoule dans la ré-10 gion de la sole à travers l'ouverture ou à travers un ensemble d'ouvertures ménagées dans la tête de la buse qui peuvent être cylindriques ou avoir la forme d'une buse "Laval" ou la forme d'une fente. Le milieu qui s'écoule en dehors de la tuyère, est emplpyé selon le type de la tuyère, par exemple pour le soufflage du bain ou pour 15 brûler des gaz combustibles qui contiennent de l'oxyde do carbone ou pour provoquer un effet d'injection pour influencer les conditions de pression ou do dépression existant dans la région de la sole. Les constructions de tuyères connues ne permettent de remplir qu'une fonction déterminée, pr.r exemple, souffler de l'oxygène de la tuyère 20 les tuyères pour la combustion de gaz combustibles par l'oxygène -ou au moyen d'injecteurs. Dans le nouveau procédé de fabrication de l'acier avec des fours tandem, qui sont également connus sous le nom de fours à double sole, on souffle ams une des deux soles la fonte brute avec du 25 l'oxygène en utilisant des tuyères de soufflage et dans la deuxième-sole on échauffe l'addition de riblons par la combustion d'oxyde de-carbone qui est amenée à partir de la sole de soufflage par le- canal de liaison. La combustion de l'oxyde de carbone s'effectue grâce à l'oxy-30 gène qui est introduit dans le four au moyen de tuyères refroidies à l'eau. Ces tuyères de combustion sont disposées dans la voûte au four ou dans la paroi au voisinage du canal do liaison, et d'une manière générale, il y a habituellement deux tuyères dans chaque sole. 35 Pour réaliser les conditions de pression et de dépression dans les deux soles du four tandem, on emploie des tuyères d'injection refroidies à l'eau en tenant compte des conditions de la technique calorifique, des conditions technologiques et hygiéniques, et 69 04499 2002355 2 ces tuyères sont également appelées tuyères d'accélération. Ces tuyères d'injection sont disposées dans le canal de liaison ou a-vantageusement avant son embouchure, de- façon qu'il y a dans chaque sole une tuyère installée. Le transfert des gaz contenant de 5 l'oxyde de carbone depuis la sole de soufflage jusque dans la sole de préchauffage, se trouve facilité par l'effet d'injection du courant gazeux sortant de la tuyère..Mais un inconvénient des constructions de tuyères antérieures pour la combustion d'oxyde de carbone et pour l'injection des gaz, est qu'elles ne peuvent être employées 10 que pour un but unique, si bien que leur grand nombre ne permet pas d'éviter la nécessité absolue d'installer des tuyauteries compliquées de répartition de gaz et d'eau de refroidissement jusqu'aux diverses tuyères ; ainsi, il en découle une grosse consommation 6.'eau de refroidissement et en outre la nécessité d'une installation compli-15 quée pour la fixation des tuyères, qui entraîne -ce qui n'est pas souhaité du tout- qu'il faut affaiblir la voûte par la réalisation d'un grand nombre d'ouvertures pour permettre d'insérer les tuyères dans le four ; tout ceci entraîne des dépenses élevées d'installation et d'entretien. Un autre désavantage réside dans la complica-20 tion du dispositif de régulation et de sécurité. Peur supprimer ces inconvénients, on a projeté une installation pour l'injection et la combustion de gaz dans des fours à deux soles qui comportent un canal de liaison entre les deux chambres de sole et un dispositif de buse pour le soufflage des matières fon-25 dues, pour l'injection de gaz et leur combustion, auquel cas l'embouchure de la ou des buses pour l'injection dos gaz est disposée dans les conditions de service, devant.le canal de liaison. Le dispositif de buses comprend ici d'une part la buse de soufflage, et d'autre part la buse disposée avant l'embouchure du canal de 30 liaison qui sert de buse d'injection et de buse de combustion. Cette buse travaille en même temps commc buse d'injection et buse de combustion, si bien que dans le foux à deux soles, la buse de soufflage connue travaille en coopérant avec une tuyère fois pour la combustion et pour l'injection des gaz. 35 La présente invention se propose de fournir une amélioration constructive et détaillée de tuyère combinée qui peut être utilisée dans un four à sole double, soit comme tuyère d'injection, soit commc tuyère de combustion. 69 04499 2002355 3 'Tous les inconvénients précédents des modes d'exécution déjà connus sont éliminés par 1?. tuyère combinée selon l'invention pour fours à sole d'aciérie, et en particulier fours tandem, qui est destinés à l'injection de gaz et/ou à la combustion de gaz combus-5 tib3.es ou d'un autre combustible, et qui utilise des tuyaux pour l'amenée ot l'évacuation de l'eau de refroidissement et d'autres tuyaux pour l'amenée de milieu gazeux. L'idée essentielle de l'invention est que l'on dispose une buse d'injection et au moins une buse de combustion, dans des plans séparés perpendiculaires à l'axe 10 longitudinal de la tuyère. L'avantage d'une buse combinée de telle manière réside dans le fait qu'elle simplifie l'installation des fours à sole, en particulier débours tandem, qu'elle diminue le besoin d'eau de refroidissement, qu'elle simplifie le système de régulation et de 15 sécurité de la tuyère, qu'elle rend possible d'augmenter l'efficacité du réchauffage des riblons par une combustion complète do l'oxyde de carbone du fait de son mélange intime avec l'oxygène, qui peut ôtre effectué par un plus grand nombre d'ouvertures avantageusement disposées en éventail. 20 Un r.utre avantage de la tuyère selon l'invention réside dans le fait que les dépenses d'installation et d'entretien aussi bien pour les tuyères proprement dit\.s que pour les installations accessoires y afférentes sont nettement moins élevées. Par rapport aux tuyères connues permettant simultanément l'injection et la combus-25 tion de gaz, le dispositif d'installation selon l'invention peut être installé plus facilement, en ce qui concerne la combustion et l'injection des gnz. D'autres buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée suivante considérée en re-30 gr.rd du dessin annexé représentant à titre illustratif mais nullement limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Sur le dessin annexé, on a représenté un exemple pratique d'une tuyère selon l'invention, en coupe longitudinale. La tuyère se compose de la chemise extérieure 1, de la paroi 35 intermédiaire 2, du tube central 3, et du tube intérieur 4. La chemise extérieure 1 est munie d'une te-te 5 à son extrémité. La paroi intermédiaire 2 se termine par un canaliseur d'écoulement 6. Les buses de combustion 7, 7a avec leurs ouvertures 9, débouchent i^AD ORIGINAL 69 04499 2002355 dans le tube intérieur 4. la "buse d'injection 8 se raccorde au tube central 3, ot cotte buse d'injection débouche dans la chemise de refroidissement extérieure 1. A la partie supérieure de la chemise de refroidissement extérieure 1 se trouve l'évacuation de l'eau de 5 refroidissement, à le. partie supérieure de la paroi intermédiaire 2, se trouve l'arrivée do l'eau de refroidissement qui n'est pas représentée sur le dessin, l'arrivée du milieu à injecter se trouve dans le partie supérieure du tube central 3, et l'arrivée du milieu comburant, qui n'est pas représenté sur le dessin, est située 10 à la partie supérieure du tube intérieur 4. On envoie aux buses de combustion 7, 7", de l'oxygène ou do l'air enrichi en oxygène, par le moyen du tube intérieur 4. On envoie à la buse d'injection 8, le milieu à injecter à travers l'espace annulaire compris entre le tube intérieur 4 et le tube central 15 3. On envoie dans l'espace annulaire compris entre le tube central 3 et la paroi intermédiaire 2, de l'eau de refroidissement pour la tuyère, et on l'évacué par l'espace annulaire compris entre la paroi intermédiaire 2 et la chemise de refroidissement extérieure 1, l'eau de refroidissement sortant de la tuyère. 20 Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté, on voit deux tuyères de ce genre qui sont disposées à postc^fixe l'une contre l'autre devant le canal de liaison placé dans la voûte du four tandem, à la distance égale à la moitié du diamètre net utile du canal de liaison. L'embouchure de la buse d'injection 8 est 25 dirigée à peu près vers le centre de gravité de la surface du ornai de liaison. Les axes des ouvertures des buses de combustion 7,7a, sont inclinés d'un certain angle par rapport à l'axe longitudinal de la tuyère. Les axes cL,-s diverses ouvertures 9 des buses de combustion 7, 7a, sont décalés angulairement l'un de l'autre d'un an-30 gl'j de 15° et les diverses ouvertures 9 dans les buses de combustion 7, 7a, sont décalées l'une de l'autre d'un angle de 7°. La distance entre la buse de combustion 7a, et la buse d'inj ection 8 est choisie de telle façon que l'embouchure de la buse d'injection 8, soit dirigée vers le centra de gravité de la surface du canal 35 do liaison, tandis que les ouvertures 9 des buses do combustion 7, 7a sont à la hauteur de l'arête supérieure du canal de liaison, ce qui empôche que les ouvertures de buse ne soient éclaboussées par des gouttes d'acier et de scories fondue s. BAD ORIGINAL 69 04499 5 2002355 Selon une autre- forme de- réalisation de l'invention possible, on dispose deux tuyères combinées pouvant être désemboitées l'une de l'autre, devant le canal de liaison dans la voûte du four tandem. L. rs de l'injection de gaz venant du four, l'extrémité de la buse . 5 d'injection débouche sur le coatis Ce gravité de la surface du canal de liaison, lors do la combustion, la tuyère est levée de telle sorte que l'embouchure de la buse d'injection se trouve au-dessus de l'arête supérieure- du canal de liaison et qu'ainsi on empêche qu'il n'y ait des éclaboussures de métal ou de scories fondueq4uî 7 parviennent et 10 dans ce cas, il est avantageux que les ouvertures de la buse de combustion se trouvent placées dans le plan de l'arête supérieure du canal de liaison. Dans ce modv. de réalisation, la buse de combustion peut être disposée dans la tête d.os tuyères. Dans un autre mode de réalisation possible de la tuyère selon 15 l'invention, deux tuyères combinées sont disposées de façon tournante dans la voûte di^our tandem et l'une contre l'autre devant le canal do liaison, lors de l'injection d^ gaz venant du four, la buse d'injection débouche dangie centre do gravité de la surface du canal de transfert. Dans le processus de combustion la tuyère est tournée 20 de 180° de façon que les ouvertures de- la buse de combustion viennent déboucher dans la sole de prêchauffago, où la combustion proprement dite se produit devant elle, les ouvertures des buses de combustion sont avantageusement disposées à la h'uteur du bord supérieur du canal de liaison, de façon qu'elles ne soient pas souillées par des 25 éclaboussures de métal ou de scories fondue g-«Dans ce mode de réalisation, il/-;st avantageux que la buse de combustion dans la tuyère et aussi la buse d'injection débouchent dans la même direction, ou que ce soit la buse de combustion et la buse d'injection qui soient décalées l'une de l'autre d'un angle de 90°. 30 la distance entre les busus de combustion 7, 7a, et la buse d'injection 8, qui peut être exécutée do façon à comporter une ou plusieurs ouvertures, est le triple de la distance entre le centre do gravité et la surface d'embouchure du canal de liaison dans la chambre du four, plus précisément l'arête supérieure de l'embouchure de ce canal ; elle est avantageusornent comprise entre 0,9 et 1,5 35 fois cette distance. les axes des diverses ouvertures 9 des buses de combustion 7, 7a, peuvent être décalées l'une par rapport à l'autre d'un angle.allant jusqu'à 45°, avantageusement 15°, les diverses ouvertures 9 dans la buse de combustion 7, 7a,doivent être avantageusement décalées d' un angle allant jusqu'à 15°, ot qui peut être avantageusement être ds 7°. *bad 69 04499 2002355 6 BEVMDICATIONS 1. Tuyère- combinée pour fours à sole d'aciérie^ on particulier fours tandem, pour injection de gaz et/ou combustion de gaz combustibles ou autres combustibles, comportant des tubes pour l'amenée 5 et l'évacuation du l'eau de refroidissement et des tubes pour l'amenée de divers milieux gazeux, la tuyère étant caractérisée par le fait que dans divers plr.ns situés perpendiculairement par rapport à l'axo longitudinal de la tuyère, il est disposé une buse d'injection (8) et au moins une buse de combustion (7, 7a). 10 2. Tuyère combinée selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la buso d'injection (8) et les buses de combustion (7,7a). font entre elles un angle pouvant aller jusqu'à 180°. BAD ORIGINAL BAD ORIGINAL