Brevet FR2099664A1 — publié le 19720317

, 2099664 . . Il est nécessaire dans de nombreuses circonstances d'Introduire un fluide dans une masse liquide. En certains, cas le fluide doit être introduit pour effectuer le brassage du liquide et en d'autres pour réagir avec ce liquide. Un cas im-5 portant de ces derniers est l'injection d.'un gaz, tel l'oxygène dans une masse de métal en fusion,' tel le fer ou ses alliages. Différents procédés de fabrication d-acier à-l' oxygène nécessitent l'injection d'oxygène, ou d'un mélange gazeux contenant de l'oxygène, par la-surface ou dans la masse de métal fondu. 10 Le plus souvent, on utilisé dès lances qui sont protégées par un revêtement réfractaire, refroidies à l'eau, ou les deux simultanément, et qui sont essentiellement des tubes disposés verticalement dans le four contenant -le métal en fusion.- Divers difficultés peuvent être-soulevées par l'in-15 jection d'un fluide dans une masëe liquide, particulièrement aux pressions élevées, l'un de ces problèmes est posé par les éclaboussures de liquide. Cet éclabousseme'nt est particulièrement gênant lorsque le liquide est chaud, corrosif ou autrement dangereux pour le personnel.' On a découvert' que'" lè régl'agè de-20 l'angle d'injection du fluide dans le liquide peut minimiser l'éclaboussement et, de plus, améliorer la répartition,et. la dispersion du fluide dans le liquide. Cet aîigle d'injection du fluide dans le métal en fusion, tel le fer et ses alliages", doit être réglé de manière critique, qntre 15 et 90° sur l'axe 25 de la lance, pour obtenir un maximum de rendement et un minimum d'éclaboussement. Cet angle doit être de préférence compris entre 25 et 75°. Un dispositif relativement simple peut être réalisé . pour injecter un fluide dans une masse liquide selon une di-30 rection. inclinée,, .simplement.-,par- cintrage des extrémités de décharge,des conduits-..sous l'angle, nécessaire. Mais ces lances ne peuvent être, utilisées > efficacementvidaias'!-"des-ambiawces où la lance est conscqnpée, l'érosion de la lance au-delà de la partie inclinée des conduits réduisant matériellement son ef-35 ficacité. Bien qu'il soit possible d'utiliser des produits ré-fractaires ou autres revêtements protecteurs qui empêcheraient considérablement cette destruction de la lance, une autre solu- 7;1 27 6 9 5 . ' A. 2 2099664 tion consiste à utiliser des lances corsanmables. Il est cependant évident qu'une difficulté apparaît à l'utilisation do lances conesnrafrbles pour maintenir 1 Sangle d!éjection.-'du-'fluide: selon un mode contrôlé,sur 1-entière longueur de lance a mesure 5 qu'elle est conaroffît^at la présente invention résout le problème d'une lance comaam^Ale servant; à introduire un fluide dans une masse liquide sous un angle déterminé d'injection pendant' la consommation de la lance. . L'invention a donc- pour objet une lance consumàble 10 comprenant une enveloppe extérieure;, au moins un conduit continu à travers lequel le fluide peut circuler et qui est disposé dans " l'enveloppe selon un angle déterminé sur l'axe longitudinal • de la lance, sensiblement dans toute la: partie eonsumablé de la longueur du conduit, de sorte que pendant toute la consommation 15 de la lance et du conduit, l'angle d'injection du fluide" est' déterminé. Dans l'agencement des lances'destinées à l'introduction du fluide dans le métal en fusion, tel lè fer et sesral-liages, cet angle d'injection du conduit réalisant 1'alimentation est compris entre 15 et 90°, selon l'axe longitudinal de 20 la lance, sur toute la partie consommable de- longueur du conduit. Les lances selon, l'invention peuvent ê'tre'effectivement utilisées ppur^l'affinement de l'acièr par l'oxygène, et en particulier à la décarburation sous vide des aciers alliés. .. L'invention sera mieux comprise à'l'aide-de" la des-25 cription çpii va suivre de divers exemples de réalisation et du dessin annexé sur lequel :. -■ .- la fi^ire 1. est ..une vue .schématique en élévation . d'une lance con@3a3p.ble : ,d ' injection de rflidè rassurant' i'inclâfliai-son des jets en cours de consommation; • ' - > ' - 30 . - la figur.e 2 est une vue -analogue d'une seconde réa lisation de lance assurant.^également la constance de "l'abigle d'injection; et , , ^ ; v . - la figure 3, est une vue arialogue i&ais avec des ~ parties arrachées,,d'une troisième réalisation en plusieurs 35 éléments. La lancer congqrmiable des-,figures 1 à 3', comprend une enveloppe extérieure-. .10,, 104 et^J 0B^ • ainsi .que des conduits . . S'. .,--..œ3reb Tî-'- - > """ bad original 71 27695 5 2099664 12, 12A et 12B, pouvant être traversés par lé fluide et qui sont disposés dans l'enveloppe. Ces conduits sont continus, tout . ' ^ au moins dans la partie de lanc'e qui peut être corsesimée, et sont reliés par l'extrémité d'entrée à une source d'alimenta-5 tion,té!2fe?une conduite de distribution 8, par un raqèord, comme représenté. Bien que l'enveloppe extérieure puisse être en tout matériau convenant à-l'usage auquel la lance" est destinée, un matériau courant d1" enveloppe peut être en matière réfractaire de protection utilisé pour l'injection des fluides'dans un métal 10 en fusion. En fait, la lance peut être entièrement réalisée en une matière réfractaire. le terme "enveloppe" est utilisé ici dans le sens le plus large et désigne'toute gaine, ou couverture . analogue , des conduits dans lesquels le fluide peut circuler. Ces conduits sont terminés eux-mêmes par des orifi-15 ces 14, 14A et 14B. lorsque la lance est immergée dans une masse liquide, le fluide est déchargé par les conduits dans ce liquide selon une direction inclinée sur l'axe longitudinal de la lance. Dans le cas de lances utilisées à l'injection de fluide dans un métal en fusion, cet angle doit être compris entre 20 15 et 90°, et de préférence entre 25 et 75°. Selon la réalisation de la figure 1, les conduits continus sont disposés en hélice. l'angle d'hélice est déterminé de manière qu'avec la consommation de la lance, le fluide soit déchargé dans ce liquide sous un angle préalablement choi-25 si. Il apparaît de plus que plusieurs conduits sont utilisés pour l'obtention de meilleurs résultats. Cette plurâlité assure la dispersion et la répartition efficace du fluide dans ie bain de liquide. Bien que l'agencement en hélice soit actuellement préféré, une forme de conduit selon les figurés 2 et 3 peut 30 être également satisfaisante» Comme indiqué sur la figure 2, les conduits sont en lignes brisées, ou zigzags, dàns au moins la longueur cons®mnfi.ble de lance. Ces conduits en zigzags forment des entrecroisements. Dans•la figure 3 les zigzags ont une répartition en 5. 35 la figure 3 représente de plus une réalisation à plur sieurs éléments assemblés permettant d'obtenir une lance de toute longueur demandée. Cet agencement peut être avantageux pour une production en série de sections de lances, dont V BAD ORIGINAL 71 27695 4 2099664 l'interchangeabilité constitue un avantage supplémentaire de cette solution. Ces sections assemblées constituent, en fait, des conduits continus dans toute la longueur d'au moins la par-tie coreoimfible de lance. 5 , j rDes essais prolongés ont permis de constater que l'an gle d'injection du fluide dans le liquide y assure une action extrêmement importante sur la,dispersion et 1'éclaboussement. Un jet de gaz, incliné de 15 à 90° sur la verticale, donne les caractéristiques requises de dispersion convenable de bouillon- 10 nement et d'éclaboussement minimaux. Ces deux facteurs ont une importance particulière dans l'affinement des métaux, tel la décarburation du fer et de ses alliages. La réalisation de lance peut, dans le cadre de l'invention, être adaptée à des applications particulières pour 15 en améliorer le fonctionnement au maxinnam. C'est ainsi que le nombre et l'agencement des orifices ainsi que les vitesses d'écoulement peuvent être déterminés, par exemple, selon des conditions imposées mais, l'angle d'éjection du fluide étant choisi h' ) ou déterminé préalablement, la réalisation de-lance de l'inven- 20 tion peut être effectivement utilisée pour assurer l'angle d'é- , v-^ jection contrôlé, dans toute la partie conrurjable de cette lance. Des modifications et variantes peuvent bien entendu être apportées aux dispositifs décrits, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 25 BAD ORIGINAL 71 27695 5 2099664 BETEHDIGATIOIjrS 1.. lancé consumable'destinée à" l'introduction "d'un fluide dans un liquide, sous ùn angle déterminé pendant sa- consommation, et caractérisée en,ce qu'elle comprend une enveloppe 5 extérieure, au moins un conduit continu à travers lequel le fluide peut circuler et qui est disposé dans l'enveloppe selon un angle déterminé sur 1,'axe longitudinal de la lance, sensi- V'. "blement dans toute la partie corsenmable de la longueur du conduit, de sorte que pendant toute la consommation de la lance et du 10 conduit, l'angle d'injection du fluide est déterminé. 2. lance selon la revendication 1 comprenant dans la partie coneamnablé plusieurs conduits inclinés sous l'angle déterminé. -A . 3. lance selon là revendication t'ou 2 dans lequel 15 l'enveloppe comporte un manchon réfractaire7. 4. lance selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le ou les conduits"sont en hélice. 5. lance selon la revendication 1, dans laquelle* le ou les conduits sont en lignes, brisées. 20 6. lance selon la revendication 5, dans laquelle les conduits sont-entrecroisés. 7. Lance'selon la revendication 1 dans laquelle -plusieurs conduits forment un agencement selon uri ou plusieurs X. 8. - lance selon la revendication 1, utilisée, dans 25 un liquide qui est un métal en fusion de manière à réduire- au minimum 1'éclaboussement produit par l'injection de fluide et caractérisée en ce que l'angle déterminé est compris entre 15 et 90° relativement à l'axe longitudinal de la lance. 9. lance selon la revendication 8 et l'une quelcon-30 que des revendications 2 à T, dans laquelle le fluide est de l'oxygène ou un mélange gazeux contenant de l'oxygène. BAD ORIGINAL