Brevet FR2228110A1 — publié le 19741129

La présente invention concerne la production de métaux dans des fours métallurgiques dans lesquels se déroulent des opérations basées sur le soufflage de gaz par le haut. Elle représente plus précisément une solution au problème technique qui consiste à limiter l'encombrement vertical des constructions contenant lesdits fours et les dispositifs correspondants de soufflage. La présente invention a en particulier pour objet un appareil pour la production de métaux comprenant un- four métallurgique et un dispositif de soufflage de gaz basé sur le principe de l'utilisation d'une lance à axe courbe plutôt que rectiligne. On sait qu'au cours de la production de l'acier par soufflage par le haut, par exemple, l'oxygène est soufflé sur le bain métallique à l'aide d'une lance rectiligne disposée verticalement en coïncidence avec l'axe du convertisseur ou parallèlement à celui-ci. Dans ce cas, la longueur de la lance est choisie en fonction de la hauteur du convertisseur et de la hotte d'évacuation des fumées placée au-dessus de celui-ci.Lorsqu'on établit les plans pour l'installation,il faut également tenir compte du fait que la tête de la lance doit au cours de son utilisation, pouvoir se trouver à la distance minimale du bain prévue par le processus opératoire, alors que l'extrémité opposée doit sortir de la hotte sur une longueur au moins égale à celle nécessaire pour les opérations de branchement sur le réseau des fluides (de refroidissement et de traitement) et de liaison avec les organes de guidage et de suspension. Pour des raisons de manutention et en cas de remplacement, la lance doit également pouvoir être soulevée suffisamment pour que son extrémité inférieure se trouve à un niveau supérieur à celui de l'ouverture supérieure d'entrée dans la hotte. Les considérations exposées ci-dessus ont amené la Demanderesse à la conclusion que les modalités opératoires d'utilisation de lances rectilignes présentent l'inconvénient d'exiger des espaces de manoeuvre très importantes verticalement, ce qui entraîne par conséquent un désavantage économique du point de vue de l'installation. Le but de la présente invention est par conséquent de fournir un appareillage pour la production de métaux, par exemple d'acier,qui, sans nuire en aucune façon à la réalisation des opérations, dans le convertisseur par exemple, limite de façon sensible l'encombrement vertical de la construction contenant l'ensemble de l'installation. En particulier,l'appareillage pour la production de métaux qui fait l'objet de la présente invention consiste essentiellement dans la combinaison d'un convertisseur à axe vertical ayant un bec placé essentiellement à son extrémité supérieure avec un dispositif de soufflage consistant en une lance curviligne. Il a été constaté que, de manière surprenante, la combinaison desdits éléments produit des effets techniques favorables, non prévisibles en additionnant simplement les propriétés et les caractéristiques de ces mêmes éléments pris séparément. Cela est surtout le cas lorsque la lance incurvée est reliée à un convertisseur tournant autour de son propre axe vertical. Ainsi qu'il est connu, il peut être favorable de prévoir dans ce cas le soufflage de l'oxygène pour L'affinage au moyen d'une lance disposée excentriquement (voir brevet italien n" 895.201).Cette circonstance permet d'assurer les avantages suivants au cas oU l'on utilise l'appareil suivant la présente invention a) la possibilité d'adopter une lance avec un très petit rayon de courbure1 ce qui permet de réduire ultérieurement l'encombrement vertical; b) la possibilité d'insuffler, dans le cas d'une lance du type à double débit, le jet d'oxygène auxiliaire par des tuyères installées dans la lance dans une position correspondante à l'axe du convertisseur, ce qui représente une amélioration évidente des effets du jet auxiliaire. Le dispositif de soufflage qui est partie intégrante de la présente invention comprend dans sa réalisation plus générale essentiellement les unités de construction siiivantes - une lance à axe incurvé; - des dispositifs pour conférer à la lance un mouvement vers l'avant le long d'une trajectoire courbe dans le but de l'introduire et de la reti rer du convertisseur; - des dispositifs de guidage et de soutiende l'extrémité en saillie de la lance afin de limiter la flèche de flexion. Pour permettre de varier la distance entre la tête de la lance le bain métallique, le dispositif décrit peut également être doté de moyens permettant de transmettre à la lance un mouvement de translation verticale. Dans un mode de réalisation préféré, la lance est courbée suivant un arc de cercle et se déplace le long d'une trajectoire coïncidant avec la circonférence à laquelle appartient également l'axe de la lance. La lance incurvée peut être de conception traditionnelle, à débit simple ou double. Elle peut cependant aussi différer des types traditionnels par une conformation particulière de la tête porte-tuyère qui peut être construite asymétriquement de manière à permettre la sortie de l'oxy- gène obliquement seulement du côté convexe ou du côté concave de la lance. Au cas où il serait nécessaire de débiter un double jet de gaz, la lance peut être conçue de manière à assurer pour le jet primaire la conformation asymétrique particulière de la tête porte-tuyère, et en outre on peut prévoir la présence de tuyères pour la sortie du jet auxiliaire du côté concave de la lance dans une position telle qu'au cours de l'utilisation de la lance même, celles-ci se trouvent en correspondance de l'axe du convertisseur et sont dirigées vers le bas. L'invention sera décrite plus en détail en se référant aux figures 1 et 2 qui représentent des vues en élévation de deux modes de réalisation d'appareils pour la production d'acier suivant l'invention. Dans la figure 1, pour permettre l'introduction dans le convertisseur 1 et l'extraction, suivant une trajectoire qui coïncide avec un arc de la circonférence correspondant à l'axe de la lance 2, on utilise un chariot porte-lance 3 qui se déplace sur des rails courbes 4, avec une courbure concentrique par rapport à celle de la lance. Le mouvement vers l'avant est donné au chariot par un mécanisme (non représenté dans la figure) équipé de câbles ou de chaînes de traction (agissant dans les deux sens de la direction du mouvement) ou par un mécanisme à pignon et crémaillère.Comme dispositif de guidage et d'appui de l'extrémité en saillie de la lance destiné-à limiter la flèche de flexion1 il est prévu un rouleau 5 à proximité de l'ou- verture d'entrée dans la hotte 6 et extérieurement à celle-ci. Dans le but de permettre en plus du mouvement vers l'avant, également un mouvement de translation verticale, on peut prévoir l'insertion d'un pantographe articulé ( non représenté dans la figure) entre la lance et le chariot et qui permet de déplacer la lance parallèlement à ellemême. Il est évident que dans ce cas le rouleau de guidage et d'appui est également manoeuvré en synchronisme avec le mouvement du pantographe. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 2, la lance est solidaire d'un bras 7 qui peut osciller dans le plan qui contient l'axe de la lance, autour du pivot 8 qui coïncide avec le centre de courbure. Ce mode de réalisation est préférable au cas où la lance présente un petit rayon de courbure. Dans la description, on a illustré l'idée inventive qui est à la base de la présente invention en se référant à deux modes de réalisation particuliers. Il doit cependant être bien entendu que ceux-ci n'ont nullement un caractère limitatif pour ce qui concerne l'application de ladite idée inventive. REVENDICATIONS 1. Appareillage pour la production de métaux par des processus comportant le soufflage de gaz par le haut, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement par - un four métallurgique dont le bec est placé essentiellement à son extré mité supérieure; - un dispositif de soufflage comprenant a) une lance à axe courbe; b) des dispositifs pour conférer à la lance un mouvement de déplacement le long d'une trajectoire courbe en vue de sa mise en place; c) des dispositifs de guidage et de soutien de l'extrémité en saillie de la lance. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le four métallurgique est un convertisseur tournant. 3. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le four métallurgique est un convertisseur fixe. 4. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la lance est incurvée suivant un axe coïncidant avec un arc de circonférence. 5. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lance se déplace le long d'une trajectoire colncidant à la circonférence à laquelle appartient également l'axe de la lance. 6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lance est du type à débit simple et que sa tête porte-tuyère est construite de manière asymétrique, de façon à permettre la sortie du gaz dans une seule ou dans plusieurs directions préférentielles. 7. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lance est à double débit et qu'il est prévu, dans sa partie concave, des tuyères pour la sortie du jet auxiliaire dans une position qui fait en sorte qu'au cours de l'utilisation de la lance celles-ci se trouvent en correspondance de l'axe du four métallurgique et soient dirigées vers le bas. 8. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mouvement vers l'avant de la lance est assuré par un chariot porte-lance, pouvant être déplacé sur des rails courbes, ayant une courbure parallèle à celle de la lance, actionné par un système choisi dans le groupe constitué par des câbles, des chaînes en traction, un mécanisme à pignon et crémaillère. 9 Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la lance est déplacée verticalement à l'aide d'un pantographe articulé inséré entre la lance et le chariot porte-lance. 10. Appareillage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la lance est solidaire d'un bras oscillant dans le plan qui contient l'axe de la lance et, au cas où la lance au un axe qui coïncide avec un arc de circonférence, oscillant autour d'un pivot passant par le centre de courbure. Il Appareillage selon l'une quelconque des revendications 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que le dispositif de direction et de soutien de l'extrémité en saillie de la lance est un rouleau à proximité de l'ouverture de passage dans la hotte et se trouvant à l'extérieur de celle-ci,ce rouleau pouvant être manoeuvré verticalement en synchronisme avec d'éventuels mouvements verticaux de la lance.