Brevet FR2162612A1 — publié le 19730720

La présente invention concerne un dispositif pour le soufflage d'oxygène à travers le garnissage réfractaire d'un convertisseur métallurgique, de préférence à travers le fond. On sait que l'affinage de la fonte par soufflage d'oxygène seul à travers le fond du convertisseur n'est pas possible en général. Ceci provient en particulier de l'attaque à laquelle est soumise le garnissage réfractaire qui entoure les tuyères dont est équipé le fond du convertisseur. Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé d'utiliser des tuyères qui sont constituées par deux tubes coaxiaux. l'oxygène est injecté par le tube inférieur en même temps qu'un fluide protecteur gazeux ou liquide, de préférence à réaction endothermique, est introduit dans la fente annulaire entre les deux tubes. Les résultats obtenus avec des tuyères de ce genre se sont révélés intéressants, et on a observé une bonne tenue du garnissage réfractaire entourant les tuyères, ainsi que corrélativement une amélioration de la tenue du fond du convertisseur agencé de la sorte. Toutefois, l'utilIsation de ces tuyères à deux tubes concentrioues n'est pas nossible sans entratner quelques difficultés, tout d'abord relativement au positionnement des deux tubes l'un par rapport à l'autre au moment de leur montage, et relativement aux dimensions nécessaires pour les tubes. Ceux-ci doivent en effet satisfaire aux impératifs de pression et de débit des fluides à injecter dans le convertisseur, en particulier lorsque l'un de ces fluides est un Ïqydrocarbure liquide. Au ours d'essais d'affinage conduits avec souffla-e d'oxygène dans le tube intérieur et soufflage d'un hydrocarbure liquide entre le tube intérieur et le tube extér eur, on a constaté qu'une certaine quantité d'hydrocarbure restait imbrûlée. Cet hydrocarbure imbrûlé tend à se dé@oser autour des tuyères, à imprégner rogressivement le matériau réfractaire poreux oue comporte le fond du convertisseur, jusqu'à atteindre la plaque du fond du convertisseur, et enfin à s'étendre sur la plate-forme de travail. Afin de remédier à cet inconvénient et au danger d'un écoulement de ce genre, on a tenté de régler la pression et le débit de l'oxygène et du fluide protecteur ainsi que de réduire les dimensions de l'espace annulaire réservé au passage de l'hydrocarbure. Cela s'est cependant averse insuffisant pour empocher la pénétration d'hydrocarbure liquide imbrfllé dans le garnissage réfractaire et son écoulement à l'extérieur. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de soufflage à une tuyère comportant deux tubes coaxiaux, qui permet d'empêcher l'écoulement à 11 extérieur par le fond du convertisseur, de l'hydrocarbure resté imbrûlé. lie dispositif qui fait l'objet de l'invention va maintenant être décrit en se référant aux dessins qui en illustrent des exemples de réalisation non limitatifs. Aux dessins annexés La figure 1 est une coupe axiale longitudinale d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant une tuyère munie d'un dispositif extérieur annexe. lia fi,-cire 3 est une coupe longitudinale du dispositif extérieur de la figure 2 La figure 4 est une vue de dessous du dispositif extérieur des fig. 2 et W La figure 5 est une coupe axiale longitudinale d'une autre réalisation du dispositif conforme à l'invention. lia figure 6 est une coupe à échelle agrandie d'une tuyère montrant des rainures hélicoïdales à sa partie supérieure et à sa partie inférieure des zones sur lesauelles glisse le tube extérieur. En se reportant àla figure 1 on voit un espace tubulaire 1 qui entoure sur toute sa hauteur la tuyère 2 constituée par deux tubes coaxiaux, cette tuyre traversant une masse réfractaire 3 qui forme le fond du convertisseur0 Cet espace 1 est délimité à sa base par un socle annulaire creux 4 soudé sur la plaque de base 5 formant la paroi du convertisseur, et par une douille 6 fixée au socle 4. La douille 6 est remplie par un matériau tassé 7. La paroi du socle annulaire 4 qui obture l'espace annulaire 1 est percée d'au moins un trou 8, et un canal 9 est ménagé dans la plaque de base So D'autre part ledit espace 1 est mis sous une pression déterminés,par l'intermédiaire du canal 9, de facon à empêcher l'écoulement d'hydrocarbure vers le bas à travers la masse réfractaire 7 de la douille 6. De préférence, la douille 6 délimitant l'espace annulaire 1 est montée coaxialemert a la tuyère 2. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, la douille 6 est constituée par une tôle métallique mince, de préférence en acier et dont l'êtaisseur est de 1 mm environ. Cette faible épaisseur de la tôle est avantageuse en ce sens qu'en cas de fusion de cette tôle aucun chemin d'infiltration dans la masse réfractaire du fond du convertisseur n'est engendrés Le diamètre extérieur de la douille 6 est de préférence compris entre 3 et 6 fois le diamètre du tube extérieur de la tuyère. Suivant une particularité complémentaire de l'invention, le matériau réfractaire dont est remPli l'espace tubulaire 1 entre la douille 6 et le tube extérieur 2 est de préférence le même quc celui cui forme le fond du convertisseur. Dans le cas o le fluide protecteur injecté par le tube extérieur 2 de la tuyère est un hydrocarbure liauide, l'expérience a montré aue l'intervalle entre les deux tubes doit normalement être assez étroit afin de ménager juste l'espace suffisant tour permettre l'introduction de la cuantité appropriée de fluide protecteur. Suivant une autre particularité de l'invention, il est prévu de ménager entre les deux tubes coaxiaux une foefte annulaire dont la largeur est ajustée tour permettre le montage du tube intérieur dans le tube extérieur avec un frottement doux. fin de g@rantir l'insufflation de la quantité voulue d'hydrocarbure, la double tuyère vue car l'invention est de préférence agencée de la manière suivante illustrée à la figure 6 - Selon une première variante, la tare extérieure du tube intérieur et/ou la paroi intérieure du tube extérieur 2 présente des rainures rectilignes longitudinales ou hélicoïdales 20. - Selon une seconde variante possible la Paroi extérieure du tube intérieur présente des zones 21 uniformément réparties et le long desauelles s'effectue le frottement doux avec le tube extérieur 2, ces zones 21 étant séparées par des zones rectilignes aplanies0 Après l'affinage d'un certain nombre de charges dans un convertisseur dont le fond est équipé de tuyères tubulaires doubles, un certain nombre de ces tuyères doivent être remplacées ou réparées. En général il suffit de remplacer le tube intérieur, le montage étant prévu de façon que l'on puisse anlever facilement le tube intérieur et le remplacer par un nouveau. Cependant quand lVintervalle entre les deux tubes coaxiaux est juste égal à celui qui permet le montage du tube intérieur dans le tube extérieur avec frottement doux, 11 expérience a montré que par suite des hautes températures atteintes ltextrac- tion du tube intérieur est pratiquement impossible, car la dilatation rend les deux tubes solidaires l'un de l'autre. Dans ce cas l'invention prévoit de mettre en oeuvre la réalisation illustrée aux fifres 2 à 4. Le dispositif de soufflage visible sur ces figures comprend un support de tuyère 10 monté sur la surface extérieure 11 de la plaque de base 5 au voisinage de la tuyère; une flasque annulaire 12 reliée rigidement à la pièce de jonction extérieure 13 de la tuyère avec les onnduites d'amende des mieux à injecter. Au moins quatre vis 14 traversent des supports taraudés 15 montés sur la flasque annulaire 12 et qui permettent de pousser contre le support de tuyère 10 de façon aue sous l'action de ces vis sur la tuyère une pression déterminée soit exercée afin d'extraire ensemble les deux conduits coaxiaux. Pour permettre le guidage du tube extérieur de la tuyère lors de son positionnement à l'endroit prévu dals le fond du convertisseur, le dispositif visé par l'invention comprend avantageusement un t-ube 16 en matériau réfractaire, monté sur ia plaque de base 5 coaxialement à la tuyère, et dont le diamètre intérieur est ajusté pour permettre l'introduction du tube extérieur de la tuyère dans sa partie médiane avec frottement dur. Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention et illustré à la fig. 5, la douille 17 comporte une partie conique 18 soudée à son sommet en 19 au tube extérieur 2 au voisinage de la placue de base 5. Selon cette réalisation les trous 8 et canaux 9 de l'exemple illustré fig. deviennent inutiles et l'intérieur de la douille 17 n'est pas mis sous pres-ion. le cordon de soudure 19 entre la partie conique 18 et le tube extérieur 2 empêche, e effet, tout éc@ulement du milieu protecteur à l'extérieur du fond du convertisseur. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au exemples décrits et peut comporter des variantes d'exécution ds le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le soufflage d'oxygène à travers le garnissage réfractaire d'un convertisseur métallurgique par une tuyère comportant deux tubes coaxiaux, le tube intérieur recevant l'oxygène et le tube extérieur servant à l'amenée d'un fluide protecteur, caractérisé en ce qu'il ccmprend un espace tubulaire étanche aux gaz et/ou aux fluides qui entoure sur toute sa hauteur la partie de la tuyère traversant le garnissage réfractaire et qui est obturé au moins partiellement à sa partie inférieure. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce aue l'espace est délimité par l'assemblage d'une douille et d'un socle creux annulaire, soudé à la plaque du fond du convertisseur, la douille étant fixée sur le socle annulaire. 3. Dispositif conforme à l'une des revendications l et 2, caractérisé en ce que la douille est remplie par un matériau réfractaire tassé, et en ce que la partie supérieure du socle annulaire ainsi que la plaque du fond du convertisseur au voisinage dudit socle présentent respectivement au moins un trou et un canal de liaison. 4. Dispositif conforme à la revendication , caractérisé en ce que le canal est relié à une conduite sous pression So Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce sue l'axe de l'espace tubulaire coïncide avec celui de la tuyère. 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la douille est constituée par une tôle métallique mince. 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en zen ce sue la douille et le socle sont constitués par une tôle d'acier. 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaisseur de la t81e est d'environ 1 mm Go Dispositif conforme à l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le matériau réfractaire qui remplit l'espace tubulaire entre la douille et le tube extérieur de la tuyère est le môme que celui dont est constitué le garnissage du convertisseur. 10 Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le jeu entre les deux tubes coaxiaux est égal à celui aui permet l'introduction du tube intérieur dans le tube extérieur avec frottement doux. 11. Dispositif conforme à l'une des revendications l à 10, caractérisé en ce que la paroi extérieure du tube intérieur et/ou la paroi intérieur du tube extérieur comportent des rainures rectilignes longitudinales ou hélicoSdales. 12. Dispositif conforme à l'une des revendications l à 11, caractérisé en ce que la paroi extérieure du tube intérieur présente des zones uniformément réparties, le long descelles s'effectue le frottement doux du tube extérieur, ces zones étant séparées par des zones rectilignes aplanies 13. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce outil comprend un support de tuyère fixé à la surface extérieure de la paroi du convertisseur à l'endroit prévu pour la tuyère, une flasque annulaire reliée rigidement à la pièce extérieure de jonction de la tuyère avec les conduites d'amenée des fluides à injecter, au moins quatre vis qui traversent des supports taraudés dont est équipée la flasque et qui peuvent ainsi exercer une pression contre le support de tuyère, de façon que sous la pression de ces vis sur ladite tuyère permette l'extraction simultanée des deux tubes coaxiaux. 14. Dispositif conforme à la revendication 13, caractérisé en ce au'il comprend un tube de matériau réfractaire en appui sur la plaque du fond du convertisseur et coaxial à la tuyère, le diamètre intérieur de ce tube étant ajusté pour permettre l'introduction du tube extérieur de la tuyère avec frottement dur. 15. Dispositif conforme à l'une des revenjications 2 et 5 à 14, caractérisé en ce oue la douille comprend une partie coniaue dont le sommet est soudé à la tuyère.