Brevet FR2323764A1 — publié le 19770408

La présente invention concerne une lance pour insuffler dans de l'acier liquide des produits gazeux ou des produits pulvérulents en suspension dans un courant gazeux. Il est courant en sidérurgie de réaliser des réactions d'affinage par des agents gazeux ou des produits pulvérulents véhiculés par un courant de gaz. C'est en outre la technique utilisée pour l'affinage à l'oxygène dans laquelle on souffle un courant d'oxygène contenant éventuellement des produits pulvérulents en suspension à la surface du bain métallique. Cependant, à côte de cette technique d'affinage, on pratique dans certains cas des traitements plus spécifiques en vue de réaliser des mises à la nuance ou de compléter liaffinage. Pour fixer les idées, on peut citer les opérations de désulfuration réalisées en poche au moyen de poudres. Certaines de ces poudres peuvent être très fines et tres légères comme les poudres de magnesium ou d'alumine utilisées au cours de certains traitements. Dans le cadre de ces traitements, il est évident que l'on peut difficilement souffler la poudre en suspension dans un gaz porteur à la surface du métal, d'où l'utilisation de lance immergee dans le metal fondu pour amener le produit réactif au sein de la masse à traiter. On comprend que la réalisation de ces lances, dites "immergées11, pose un certain nombre de problèmes techniques du fait de la température élevée de la fonte ou de l'acier liquide. Pour lutter contre la dégradation provoquée par le contact avec l'acier, deux technologies ont éte essayées : l'une consistant à refroidir énergiquement un corps de lance métallique, l'autre consistant à isoler le corps métallique du métal par un revêtement réfractaire. Ces deux techniques utilisées conjointement presentent à la fois des avantages et des inconvénients.Les lances refroidies par circulation d'eau sont coûteuses et les risques d'accidents graves en cas de contact brutal de l'eau de refroidissement avec le métal liquide ; ce type de lance est donc assez peu utilisé et plutôt reservé aux opérations d'affinage par soufflage à la surface du bain. L'autre type de lance présente évidemment l'avantage d'éliminer tous les risques d'accident, mais pose des problèmes délicats quant à la tenue des réfractaires. Le demandeur a donc envisagé une autre possibilité qui consiste à réaliser une lance comportant une extrémité consommable utilisée pour une seule opération. La presente invention a donc pour objet une lance pour l'insufflation, sous la surface d'un bain d'acier liquide, de produits gazeux contenant éventuellement des produits pulvérulents, constituée d'un élément supérieur situé au-dessus du métal, d'un élément inférieur amovible destiné à être plongé dans le métal et d'un tube d'insufflation central traversant ces deux eléments, caractérisé en ce que le tube d'insufflation est protégé au niveau de l'élément inférieur par un gainage constitué d'éléments en acier massif assemblés de façon jointive pour former un conduit central dans lequel est situé le tube d'insufflation. La présente invention sera d'ailleurs mieux comprise grâce à la description qui suit donnée à titre d'exemple en regard des planches annexées sur lesquelles - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une lance objet de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale de l'extrémité consommable de la même lance. Comme on le voit en se reportant à la figure 1, la lance est formée de. deux éléments associés : l'élément 1 qui constitue la partie supérieure non mmergée dans le bain, et l'élément 2 qui forme la partie immergée dans le métal liquide et qui, de ce fait, n'est utilisable que pour une opération. L'élément est constitué d'une plaque métallique 3 percée dans un trou central 4 dans lequel est soudé un tube 5, la rigidité de ces deux constituants étant assurée par des équerres 6. A l'extrémité opposée du tube 5 est fixé un élément d'accrochage 7 qui permet de suspendre la lance à un support non représenté, par exemple une potence. La partie immergée comporte une plaque métallique 8 percée d'un trou central 9 dans lequel est soudé un tube 10. Autour de ce tube est placée une enveloppe protectrice consommable 11. Pour utiliser la lance, on place les deux plaques métalliques 3 et 8 l'une contre l'autre et on les assemble au moyen de boulons par exemple.Sur la figure qui représente les deux parties assembles on remarque que les axes des deux tubes 5 et 10 sont dans le prolongement l'un de l'autre et que le diametre du tube 10 est inférieur au diamètre du tube 5. Pour insuffler le produit dans le métal, on introduit dans les tubes 5 et 10 un tube 12 qui s'étend sur toute la longueur de la lance. Une bague 13 soudée sur le tube 12 qui vient buter sur la plaque 8 permet d'assurer le positionnement du tube d'insufflation 12 de manière à affleurer l'extrémité libre du gainage protecteur 11. On voit que la lance est formée de deux éléments indépendants très faciles à assembler et peu coûteux de fabrication. On va maintenant decrire plus en détail la partie inférieure destinee à être plongée dans le métal. Le principe de proteger le tube d'insufflation par un gainage protecteur est connu puisque l'on réalise des lances avec des protections en réfractaire inerte vis-à-vis du métal. L'originalité de la lance objet de l'invention réside dans l'utilisation d'une protection par une gaine consommable, puisque réalisée en métal et en acier dans le cas présent. L'idée du demandeur est en effet basée sur le fait que l'opération d'insufflation est toujours assez courte et qu'il est suffisant que la lance fonctionne pendant cette période. Pour une nouvelle opération, on met en place une nouvelle extrémité de lance. Il est bien évident que cette solution n'est envisageable que dans la mesure où les "embouts consommables" sont très bon marche.Par ailleurs, si cet embout est réalisé en métal, donc fusible, il ne faut pas qutil y ait souillure du métal, ce qui impose l'utilisation d'acier dans le cas detraîte- ment de acier liquide. On comprend donc qu'en réalisant un gainage d'épaisseur convenable, on peut ajuster le temps d'utilisation de la lance. Il est à noter que si l'acier donne satisfaction, on ne peut utiliser de la fonte car, à la vitesse de fusion se superpose une réaction chimique du carbone qui accélère considérablement la consommation de la fonte. Sur la figure 2 on voit un mode de réalisation du gainage protecteur il formé par quatre billettes 14 assemblées pour ménager entre ellesun espace ferme 15 dans lequel est enfilé le tube d'insufflation 12 et le tube 10. Les billettes sont maintenues entre elles par quelques points de soudure 16 et fixees sur la plaque 8, également par soudure. En effet, l'expérience a montré que le métal en fusion ne pénètre pas entre les faces en contact de deux masses métalliques, même en l'absence de soudure. De ce fait, il n'y a pas d'infiltra- tion du métal vers le tube intérieur.Lorsque cet ensemble est plongé dans le métal apres une premiere période au cours de laquelle il y a d'abord figeage du métal sur la masse métallique froide des billettes, il y a fusion progressive de ces dernières et une protection du tube central d'insufflation. On voit également, en se reportant à la figure, que l'utilisation de billettes permet, par un glissement relatif de leurs faces en contact, d'obtenir des espaces de tailles variables selon le diamètre du tube d'insufflation. Il est bien évident que ce mode de réalisation des lances permet de réutiliser des chutes d'acier disponibles dans toutes les usines et de construire des embouts consommables extremement bon marché. Enfin, il est bien evident que l'on peut utiliser des matériaux autres que des billettes à partir du moment où l'on peut les assembler de manière jointive et dans la mesure où leur masse permet un temps de protection compatible avec le temps d'insufflation. Ces lances sont particulièrement bien adaptées à l'insufflation de poudre dans des bains d'acier liquide. REVENDICATIONS 1. Lance pour l'insufflation, sous la surface d'un bain d'acier liquide, de produits gazeux contenant éventuellement des produits pulvérulents, cons tituée d'un élément supérieur situé au-dessus du métal, d'un élément inférieur amovible destiné à être plonge dans le métal et d'un tube d'insufflation central traversant ces deux éléments, caractérisé en ce que le tube d'insufflation est protégé au niveau de l'élément inférieur par un gainage constitué d'éléments en acier massif assemblés de façon jointive pour former un conduit central dans lequel est situé le tube d'insufflation. 2. Lance selon la revendication 1, caractérisée en ce que les elements en acier massif sont des chutes de produits sidérurgiques tels que des billettes, assembles autour du tube d'insufflation par des points de soudure.