Brevet FR2050250A1 — publié le 19710402

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour assurer le refroidissement d'une tuyère de convier tisseur d'affinage . Il est connu de ralentir l'usure d'une tuyère de convertisseur d'affinage en entourant le jet principal de gaz oxydant , qui peut être dé l'oxygène pur , par un rideau périphérique de gaz refroidissant, tel que de la vapeur d'eau , du gaz carbonique, des hydrocarbures gazeux,etc..Dans une telle tuyère , à double alimentation séparée, il existe donc un circuit axial pour le gaz oxydant , et un circuit périphérique pour le gaz refroidissant Le conditionnement des gaz refroidissants pose certains problèmes , et leur prix grève 11 opération d'affinage d'une fa çon variable selon le gaz utilisé De plus , l'effet redroidissant provient d'une part de la chaleur sensible absorbée par le gaz pour s'échauffer, d'autre part de la chaleur de dissociation des molécules gazeuses , mais en aucun cas d'une chaleur de vaporisation . Le but de la présente invention est d'obtenir un effet refroidissant accru du nez de la tuyère, pour une dépense moindre de fluide refroidissant , en faisant appel également à la chaleur de vaporisation À cet effet , la présente invention a pour objet un procédé de refroidissement d'une tuyère de convertisseur d'affinage à double alimentation séparée caractérisé en ce que l'on injecte dans le circuit périphérique de l'eau sous pression , à la place d'un gaz refroidissant, cette eau se vaporisant instantanément au nez de la tuyère 8uivant une caractéristique de l'invention , liteau de refroidissement est introduite dans un espace annulaire , entre deux tubes concentriques L'eau sous pression , introduite dans le circuit périphérique de chaque tuyère peut éventuellement être préchauffée,par exemple à 800C Conformément à l'invention , afin d'avoir une vitesse de circulation de l'eau suffisamment grande pour que la vaporisation s'effectue au nez de la tuyère, on prévoit que dans une tuyère,la section de passage de l'oxygène est au moins 30 fois plus grande que la section de passage de l'eau Certains moyens utilisés pour introduire de l'eau dans une tuyère permettent de mattriser le débit, par exemple une pompe volumétrique . Ainsi le débit d'eau ne risque pas d'8tre affecté par des bouchages plus ou moins partiels du nez de la tuyère. Suivant ce procédé, afin d'éviter d'introduire dans le convertisseur de l'eau à l'état liquide, qui ne se vaporiserait pas instantanément, le début du-soufflage est effectué en introduisant le gaz oxydant, qui peut être de l'oxygène pur, dans le circuit périphérique, en même temps que dans le circuit axial, et,en effectuant, après le début de l'affinage du bain métallique, une inversion remplaçant, dans le circuit périphérique seulement, le gaz oxydant par de l'eau sous pression L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus qui comporte deux tubes concentriques et qui est caractérisé en ce que ces tubes choisis de diamètres très voisins coulissent l'un dans l'eautre et en ce qu'on prévoit des cannelures rectilignes à la limite des d c-- - tubes concentriques au travers desquelles est introduit l'eau de refroidissement.Les cannelures peuvent titre usinées iur la face interne du tube intérieur, ce dernier coulissant dans ut autre tube avec un jeu très faible,et elles peuvent Stre trans versaiement circulaires ou semi-circulaires, ou constituer- des segments eirculaires. Suivant une variante de l'invention, le dispositif comporte par l'introduction de l'eau de refroidissement, un cer- tain nombre de cannelures hélicpSdaless, prévues à la limite de deux tubes concentriques de diamètres très voisins l'un dans l'autre .Les cannelures hélicoTdales sontJde prsf*- rence, usinées sur la face externe du tube intérieur, ce dernier coulissant dans l'autre tube avec un Jeu très faible D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après qui en regard des dessins annexés en Illustre divers modes de réalisation donnés a' titre d'exemples non limitatifs Sur les dessins - Les Figures 1 et 2 sont respectivement des coupes verticale-. et horizontale d'un premier exemple de réalisation et Les Figures 3 et 4 sont des vues analogues à celles des Fig.1 et 2 d'un second exemple de réalisation. Dans le premier exemple de réalisation ( Fig.1 et 2), il s'agit d'une tuyère de petit diamètre, comportant, pour souffler de l'oxygène pur, un tube de cuivre 10 de 7 mm de diamètre intérieur et de 6 mm de diamètre extérieur, qui coulissteavec un jeu très faible, dans un tube métallique 12 de 6 mmZdiamèbB intérieur et de 8 mm de diamètre extérieur. Sur la face externe du tube intérieur de 3/6, on a usiné 8 cannelures rectilignes 14 de 0,3 mm de rayon, régulièrement espacées de 450 l'une de l'autre sur la périphérie du tube, et de section transversale semi-cylindrique .Le débit d'eau est ainsi convenable pour un débit d' 2 de 300 à 400 1/min, et pour une tuyère de 30 cm de longueur Dans le second exemple de réalisation ( Fig.3 et 4), il s'agit d'une tuyère de plus gros diamètre, de Il mm de diamK tre intérieur, comportant pour l'oxygène un tube de cuivre 16 de Il mm intérieur et 13 mm extérieur, centré par points dans un tube 18 de 14,5 mm de diamètre intérieur et 17 mm de diamètre extérieur. Passant dans l'espace annulaire 20 de 0,75 mm de largeur, le débit d'eau sous pression est convenable pour un débit d'oxygène de 7 à 10 Nm3 / min. Les avantages apportés par le procédé et le dispositif de l'invention sont principalement les suivants Bon marché de l'eau agent de refroidissement. - Facilité d'obtention de forte pression et facilité de distribution - L'eau, par unité de masse, est plus refroidissante que la vapeur d'eau, d'abord parce qu'elle est plus froide,mais surtout parce qu'elle apporte un pouvoir reflbidissant suppléme- taire dù à sa chaleur de vaporisation il demeure bien entendu que l'invention n'est pas limitée aus modes de réalisation décrits et représentés mais que en englobe toutes les variantes REVENDICATIONS 1 . Procédé de refroidissement d'une tuyère de convertisseur d'affinage, d double alimentation sépare, comportant un circuit axial pour le gaz oxydant et un circuit périphérique pour l'agent de refroidissement, caractérisé en ce que l'on injecte dans le circuit périphérique de l'eau sous pression, à la place d'un gaz refroidissant, cette eau se vaporisant instantanément au nez de la tuyère. 2 . Procédéde refroidissement d'une tuyère de convertisseur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau de refroidissement est introduite dans un espace annulaire entre deux tubes concentriques. 3 . Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que liteau sous pression introduite dans le circuit périphérique de chaque tuyère peut éventuellement être préchauffée. 4 . Proeédé selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, afin d'avoir une vitesse de circulation de l'eau suffisai- ment grande pour que la vaporisation s'effectue au nez de la tuyère, on prévoit que, dans une tuyère, la section de passage de l'oxygène est au moins 30 fois plus grande que la section de passage de l'eau. 5 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on impose le débit d'eau de refroidissement à l'aide des moyens utilisés pour son introduction. 6 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en ce que le début du soufflage est effectué en in troduisant le gaz oxydant, qui peut être de l'oxygène pur, dans le circuit périphérique, en même temps que dans le circuit axial, et en effectuant, après le début de l'affinage du bain métallique, une inversion remplaçant, dans le circuit périphérique seulement, le gaz oxydant par de l'eau sous pression. 7 . Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, qui comporte deux tubes concentri- ques et qui est caractérisé en ce que ces tubes choisis de diamètre très voisins coulissent l'un dans l'autre et en ce que l'on prévoit des canelures rectilignes d la limite des deux tubes concentriques, au travers desquelles est introduite l'eau de refroidissement. 8 . Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ces canelures rectilignes sont usinées sur la face externe du tube intérieur, ce dernier coulissant dans un autre tube avec un Jeu très faible. 9 . Dispositif selon les Revendications 7 et 8 caractérisé en ce que lesdites cannelures rectilignes sont transversalement circu laires ou semi-circulaires, ou constituent des segments circulai- res. 10 . Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une qual- conque des revendications l à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des cannelures hélicoïdales prévues à la limite de deux tubes con- centriques de diamètre très voisin coulissant 17un dans l'autre. 11 . Dispositif selon la Revendication 10, caractérisé en ce que lesdites cannelures hélicoïdales sont usinées sur la face .turne du tube antérieur, ce dernier coulissant dans l'autre tube aec un Jeu très faible.