Brevet FR2190923A1 — publié le 19740201

La présente invention a trait à une lance d'insufflation de particules en suspension aans un courant gazeux telle Rue les lances utilisées pour 1 'affi- nage de la fonte en acier par insufflation de particules ae cipaux en suspension tians un courant à'oxygène. bulle se rapporte plus particulièrement aux lances au type considere dans lesquelles la répartition du jet d'oxygène insufflé peut être nodifiee par insufflation i proximité de l'extrérrité de la lance d'un courant gazeux dit secondaire exerçant un effet de striction sur le jet d'oxygène. ne telles lances dites lances uouble flux n striction sont bien connues dans a technique considérée et permettent de régler ou de faire varier les conditions de pénetration ou de répartition du jet insufflé en fonction de conditions d'affinage specifiques. le telles lances donnent satisfaction dans la pratique ; cependant, les conditions de fonctionnement très sévères auxquelles elles sont soumises ainsi que la necessité iriperatîve ae conserver toutes leurs caractéristiques pendant leur utilisation impliquent des révisions et des remplacements relativement frequents. L'une des causes de ruine partielle ou totale de lances est due a l'abrasion intense exercee par les particules de chaux en suspension sur certaines de leur parties constitutives. Dans l'état actuel de la technique, l'abrasion est un phénomène influançant de façon déterminante la durée de vie d'une lance. -'invention a pour but d'améliorer la résistance i l'abrasion des différentes parties constitutives des lances double flux en vue d'augmenter leur durée ae vie. A cet effet, l'invention a pour obJet des perfectionnements aux lances du type double flux i striction comprenant un premier conduit tubulaire pour l'insufflation a'un courant d'oxygène contenant des particules en suspension, un second conduit tubuiaire disposé ae façon concentrique de façon i ménager entre la paroi externe du premier conduit et la paroi interne du second conduit un espace annulaire pour l'insufflation d'un courant gazeux de striction, ledit espace cosjfluniquant avec l'interieur du premier conduit au voisinage de l'extré nsite ae la lance par une fente de striction ménagée entre l'une des extrémités a'une pièce tubulaire prolongeant le premier conduit et im siège solidaire du second conduit, perfection..err.ents caractérisés en ce que le premier conduit est constitué par une enveloppe tubulaire liétallique a l'intérieur de laquelle est dispose un tube en matériau céramique résistant à l'abrasion de même dia mètre interne que la pièce tubulaire prolongeant ledit premier conduit et s'étendant au soins sur le tiers inférieur de ladite enveloppe. Selon une autre caractéristique, la pièce tubulaire prolongeant le premier conduit comporte sur sa surface interne et sur sa surface d'extrémité adjacente a la fente de striction un revêtement résistant à l'abrasion. selon une autre caractéristique, le siège comporte sur sa partie adjacente à la fente de striction un revêtement résistant à l'abrasion. Le demanueur a constaté par ses essais qu'il s'établit le long du conduit primaire d'une lance du type considéré une direction préférentielle de déplacement du courant gazeux entraînant une usure par abrasion localisée initialement vers le tiers inférieur au conduit primaire. La pièce tubulaire prolongeant le conduit primaire se trouve ainsi rapidement exposée à une abrasion intense entraînant sa destruction. tu point de vue du fonctionnement de la lance, ces phénomènes entraînent une perturbation croissante des caractéristiques du courant gazeux insufflé, le courant gazeux de striction devenant totalement inopérant lors d'une percée éventuelle du conduit primaire ou de la pièce prolongeant ce conduit.Au simple niveau de l'entretien préventif, il faut noter que la pièce prolongeant le conduit primaire constitue de par son usinage particulier un élément coûteux de la lance qu'il convient de protéger en priorité. Par le choix judicieux des matériaux et des dispositions constructives relatifs aux eléments Qe la lance soumis à l'abrasion, l'invention permet d'améliorer de façon substantielle la résistance de ces éléments et par là d'augmenter la durée de vie et la sécurite de fonctionnement des lances ainsi constituées tout en minimisant les frais d'entretien. Un va maintenant décrire un mode de réalisation d'une lance selon l'invent ion en se référant à la figure unique du dessin annexé qui représente une vue en coupe longitudinale partielle d'une lance double flux à striction confor mément à la présente invention. On a représenté sur la figure une lance comportant un premier conduit tubulaire ou conduit primaire repéré par la référence générale 1 disposé de façon concentrique à l'intérieur d'un second conduit tubulaire 2 de façon à définir un espace annulaire 3 communiquant par des orifices 4 avec une source d'ovgè- ne de striction. Le conduit secondaire 2 est brasé à l'une des ses extrémités sur une buse en cuivre 5 de type connu et à l'autre extrémité sur une manchette filetée 6. La buse 5 comporte une partie alésée recevant un siège 7 de forme annulaire présentant une surface d'extrémité concave 8. Le conduit primaire et le conduit secondaire sont rendus solidaires par un montage à entretoisé. A cet effet, le conduit primaire est engagé à l'une de ses extrémités dans un alésage d'une pièce tubulaire 9 de meme diamètre interne que le conduit primaire et disposée en prolongement de celui-ci en regard du siège 7 contre lequel elle vient en butée de façon à former une fente annulaire 10. La pièce tubulaire 9 est usinée extérieurement au diamètre interne du conduit secondaire et présente sur sa surface externe une hélice à pas multiple, la profondeur de l'hélice étant égale à la largeur de l'espace annulaire 3 ; le conduit primaire est engagé à son autre extrémité dans un alésage d'un embout tubulaire 11 de même diamètre interne que le conduit primaire et présentant sur sa surface externe un épaulement 12 servant de surface d'appui à un écrou 13 vissé sur la partie filetée de la manchette 6 et permettant de solidariser le conduit primaire et le conduit secondaire. Les assemblages du conduit primaire avec la pièce tubulaire 9 et l'embout 11 sont rendus rigides par utilisation d'un adhésif tel que le produit connu sous l'appellation commerciale "LOCTITE". La manchette b et l'embout 11 sont engagés de façon coulissante dans un support de lance 14 avec interposition de joints d'étanchéité. Le support de lance comporte à sa partie supérieure un orifice convergent 15 de meme axe que le conduit primaire et relié à une source d'oxygène sous pression associée à un dispositif non représenté d'introduction dans le courant d'oxygène de particules de chaux en suspension.Le support de lance est solidaire d'un dispositif de refroidissement comprenant un tube extérieur 16 brasé sur la buse 5 et un tube intérieur 17 vissé sur une pièce tubulaire profilée 18 de façon à constituer un espace tubulaire interne 19 adjacent au conduit secondaire 2 et relié par un conduit 20 à une source d'eau sous pression, et un espace tubulaire externe 21 relié à une conduite d'évacuation 22, les deux espaces précités communiquant entre eux à la partie inférieure de la lance par un espace profilé 23 ménagé entre la pièce 18 et la buse 5. Le conduit primaire 1 est constitué par une enveloppe métallique tubulaire 24 à l'intérieur de laquelle est disposé un tube 25 realisé en un mslt;griau ré- fractaire résistant à l'abrasion et de même diamètre interne que la pièce 9 et l'embout 11. L'enveloppe 24 et le tube réfractaire 25 peuvent être rendus solidaires par utilisation d'un adhésif réfractaire. Selon la largeur de la lance, le tube 25 peut etre constitué par l'empilement d'une série de sections tubulaires à l'intérieur de l'enveloppe 24, les différentes sections étant solidarisées entre elles par utilisation de l'adhésif réfractaire précité.Comme matériau constitutif du tube 25 on choisit de préférence un matériau céramique moulé à la forme désirée à partir d'une composition de zircone et de corindon cristallisés et associés dans une phase vitreuse tel que le m ériau connu sous l'appellation commerciale SR 1681. Un tel matériau présente une dureté très élevée et se révèle extrèmement résistant à l'abrasion. La pièce tubulaire 9 est munie sur sa surface tubulaire interne et sur sa surface d'extrémité adjacente à la fente de striction d'un revetement protecteur de molybdène appliqué par projection. Il est également possible de protéger la surface interne de la pièce tubulaire 9 par une fourrure en carbure de bore. La surface concave 8 du siège 7 adjacente à la fente de striction est également protégée contre l'abrasion par un revêtement de molybdène. Les parties constitutives de la lance les plus exposées à l'abrasion se trouvent ainsi protégées de façon extremement efficace, ce qui permet d'obtenir des durées de vie de plusieurs centaines d'heures. L'usure se développe de façon très progressive et n'entraîne pas ae ruine brutale de la lance, ce qui permet de faciliter les opérations de contrôle et d'entretien. la lance selon l'invention trouve son application en particulier pour les opérations d'affinage de longue uurée, par exemple dans un réacteur d'affinage continu pour la production ci 1acier. ReVE ICATIOifS 1. Pertectionnements aux lances du type double flux à striction comprenant = prenier conduit tubulaire pour l'insufflation d'ici courant d'oxygène conte rivant des particules en suspension, un second conduit tubulaire disposé de façon concentrique de façon a ménager entre la paroi externe du premier conduit et la paroi interne du second conduit un espace annulaire pour l'insufflation d'un courant gazeux de striction, ledit espace communiquant avec l'intérieur du premier conduit au voisinage de l'extrémité de la lance par une fente de striction ménagée entre l'une des extrémités d'une pièce tubulaire prolongeant le premier conduit et un siège solidaire du second conduit, perfectionnements caractérisés en ce que le premier conduit est constitué par une enveloppe tubulaire métallique a l'intérieur ae laquelle est disposé un tube en matériau céramique tant à l'abrasion de même diamètre interne que la pièce tubulaire prolongeant ledit premier conduit et s'étendant au moins sur le tiers inférieur de ladite enveloppe. 2. Lance selon la revendication 1 caractérisée en ce que la pièce tubulaire prolongeant le premier conduit comporte sur sa surface interne et sur sa surface d'extrèmité adjacente à la fente de striction un revêtement de molybdène. . lance selon la revendication 1 caractérisée en ce que le siège comporte sur sa partie adjacente à la fente de striction un revetement de molybdène. 4.Lance selon la revendication 1 caractérisée en ce que la pièce tubulaire prolongeant le premier conduit comporte sur sa surface interne un revêtement constitué par une fourrure en carbure de bore. 5. Lance selon la revendication 1. caractérisée en ce que le tube en matériau réfractaire est constitué en un matériau céramique constitué de zircone et de corindon cristallisés associés dans une phase vitreuse.