Brevet FR2137821A1 — publié le 19721229

La présente invention est relative à une lance pour l'affinage de l'acier par soufflage au-dessus du bain, comportant une tige qai se compose de trois tubes coaxiaux, l'admission du fluide frais s'effectuant par le tube intérieur, 11 admission et l'évacuation du fluide de refroidissement s'effectuant elles-mêmes par l'espace annulaire intérieur et extérieur formés par le tube intermédiaire et le tube extérieur, ainsi que par une tuyère com- portant plusieurs tubes de sortie de gaz. Dans l'affinage de l'acier par soufflage au-dessas du bain, l'admission de gaz, et notamment d'azote, s'effectue au moyen d'une tuyère de soufflage refroidie par l'eau et habituellement constituée dans sa partie supérieure par des tubes d'acier et par une tête de tuyères en cuivre. Dans les formes de réalisa- tion connues, ci-dessus rappelées, le fluide de refroidissement sort par l'un des espaces annulaires extérieurs ménagés dans la tête de tuyères, eircule autour des différents canaux de sortie de gaz, et est évacué en passant par l'un des espaces annulaires extérieurs.On a constat8 que dans ees tettes de tuyères connues, et du fait de la formation de zones plus froides dans les angles qui sont thermiquement très chargés et notamment entre les tubes de sortie de gaz et le fond où débouchent les tuyères, il se pros duisait une usure prématurée. La présente invention a pour objet, grâce à une dispeaition de guidage particulière du fluide de refroidissement, de prolonger la durée de la tête de tuyères de la lance. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que chacun des tubes de sortie du gaz, dans la zone des orifices des tuyères, est entouré coaxialement par un tube conducteur du fluide de refroidissement s'étendant par son extrémité inférieure jusqu'au voisinage du fond où débouchent les tuyères, lesdits tubes condacteurs du fluide de refroidissement è leurs extrémités supérieurs, étant reliés, les uns aux autres, l'espace annulaire intérieur étant subdivisé partiellement en une chambre collectrice supérieure et en une chambre collectrice inférieure, les chambres collectrices dtant @respectivement reliées au conduit d'admission du fluide de refroidissement et au conduit d'évacuation de celui-ci. Dans une forme de réalisation préférée, la séparation partielle de l'espace annulaire intérieur, à l'extrémité supérieu- re des tubes conducteurs du fluide de refroidissement, s'effectue au moyen d'une cloison de séparation orientée perpendiculairement à l'espace annulaire intérieur, et qui comporte les orifices de passage pourla fluide de refroidissement aboutissant à l'espace annulaire ménagé entre le tube de sortie du gaz et le tube parcouru par le fluide de refroidissement. De préférence, le fond dans lequel débouchent les tuyères est bombé vers l'extérieur, dans la région des orifices de sortie de gaz, et il est infléchi vers l'intérieur entre ces ori- fices de sortie de gaz. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, les tubes de sortie de gaz sont réalisés sous forme de tuyères de Laval. La tête de tuyères sera avantageusement réalisée en une seule pièce moulée. Les avantages de l'invention consistent notamment dans le fait que le fluide de refroidissement circule en écoulement quasi laminaire jusqu'aux points les plus chauds des orifices des tuyères sans qu1il se forme des zones plus froides daus est régions. Du fait qu'on évite la formation de telles zones plus froides, provoquées souvent par la création de pertubations ou de tourbillons dans le fluide de refroidissement on obtient pour le lance de soufflage conforme à l'invention une durée de service sensiblement prolongée par rapport à celles qui sont actuellement connues. Un exemple de réalisation de l'invention est représeuté dans les dessins annexés, dans lesquels La figure 1 représente une coupe longitudinale suivant le plan I-I de la figure 2, et la figure 2 est une coupe transversale suivant le pl z IIoII de la figure 1. Comme c'est le cas pour les tuyères multiples connues, la portion de la lance montrée aans la partie supérieure de la figure 1 comporte un tube intérieur 7, un tube intermédiaire 2 et un tube extérieur 3 qui, du fait de leur disposition coaxiale@ forment un espace annulaire intérieur 4 et un espace annulaire extérieur 5. Conformément à l'invention, les tubes de sortie de gaz 6 sont entourés par des tubes 8 de circulation du fluide de refroidissement, ces tubes s'étendent jusqu'au voisinage de la paroi de fond 7 où débouchent les tuyères. On a désigné par 9 l'es- pace annulaire ainsi créé entre les tubes de sortie de gaz 6 et les tubes 8 parcourus par le fluide de refroidissement. Du fait de la présence de la cloison de séparation 12, l'espace an nulaire intérieur 4 est séparé en une chambre collectrice supé rieure 10 et en une chambre collectrice inférieure 11. Ces chambres collectrices sont reliées par les orifices 13 depassage du flui de de refroidissement et par les espaces annulaires 9. les orifi ces de sortie de gaz sont désignés par 14. Comme le montre bien la coupe longitudinale de la figu re 1,la tdte de tuyères, faite en une seule pièce, est soudée à l'eîtrémité de la lance, ce qui permet sa fabrication facile et son change rapide. le fluide de refroidissement est amené dans la tête de tuyères, du fait de la disposition des tubes 8 conducteurs de ce fluide de refroidissement, et de la subdivision de l'espace inté rieur de la tête en une chambre collectrice supérieure 10 et en une chambre collectrice inférieure 11, en écoulement quasi lami naire jusqu'aux points du fond 7 où débouchent les tuyères qui sont thermiquement très fortement sollicités, sans qu'il puisse se former en ces points des zones plus froides. Grâce aux retours vers l'intérieur de la paroi 7, le fluide de refroidissement, après avoir exercé son action, retourne sans création de turbu lences ou tourbillons jusque dans la chambre collectrice inférieu re 11. REVENDICATIONS 1.- Lance pour l'affinage de l'acier par soufflage au-dessus du bain, comportant une tige qui se compose de trois tubes coaxi, l'admission du fluide frais s'effectuant par le tube intérieur, l'admission et l'évacuation du fluide de refroidissement a'effectuant elle-même par l'espace annulaire intérieur et extérieur formés par le tube intermésiaire et le tube extérieur, ainsi que par une tuyère comportant plusieurs tubes de sortie de gaz, carac- térisée par le fait que chacun des tubes de sortie du gaz dans la zone des orifices des tuyères, est entouré coaxialement par un tube conducteur de fluide de refroidissement s'étendant par son extrémité inférieure jusqu'au voisinage du fond oh débouchent les tuyères, lesdits tubes conducteurs du fluide de refroidissement à leurs extrémités supérieures, étant reliés les uns aux autres, l'espace annulaire intérieur étant subdivisé partiellement en une chambre collectrice supérieure et en une chambre collectrice inférieure, les chambres collectrices étant respectivement reliées au conduit d'admission du fluide de refroidissement et au conduit d'évacuation de celui-ci. 2.- Lance pour l'affinage de l'acier par soufflage au-dessus du bain, suivant la Revendication 1, caractérisée par le fait que la séparation partielle de l'espace annulaire intérieur, à l'extra mité supérieure des tubes conducteurs du fluide de refroidisse- ment, s'effectue au moyen d'une cloison de séparation orientée perpendiculairement à l'espace annulaire intérieur, et qui com- porte les orifices de passage pour le fluide de refroidissement aboutissant à l'espace annulaire ménagé entre le tube- de sortie du gaz et le tube parcouru par le fluide de refroidissement. 3.- Lance pour l'affinage de l'acier par soufflage au-dessus du bain, suivant la Revendication t ou la Revendication 2, caract4- risée par le fait que le fond dans lequel débouchent les tuyères est bombé vers l'extérieur dans la région des orifices de sortie du gaz, et il est infléchi vers l'intérieur entre les orifices de sortie au gaz. 4.- Lance pour l'affinage de l'acier par soufflage au-dessus du bain, suivant l'une des Revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les tubes de sortie de gaz sont réalisés sous forme de tuyères de Laval. 5.- Lance pour l'affinage de l'acier par soufflage au-dessus du bain, suivait l'une des Revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la tête de tuyères est moulée en une seule pièce.