Brevet FR2368540A1 — publié le 19780519

La présente invention, dRe à la collaboration de Messieurs MOYAUX et LEBRUN Ingénieurs divisionnaires ainsi qu'à cellé de Messieurs AMANN, GORGERET et POUPON, Ingénieurs à l'Usine de Valenciennes de la Société Demanderesse est relative à un dispositif d'introduction de fluide et de produits pulvérulents dans les tuyères d'un fond de convertisseur. L'opération d'affinage de l'acier dans un convertisseur est réalisée par soufflage intense par le fond d'un fluide tel que de l'air ou de l'oxygène pur, contenant éventuellement des matériaux pulvérulenLs, tels que de la chaux en poudre. Cette injection de fluide contenant un matériau pulvéraient était réalisée jusqu' présent à l'aide d'un dispositif comprenant une conduite circulaire disposée à la base du convertisseur et, partant de cette conduite ciroculaire, des conduites de raccordement disposées à intervalles réguliers sur la conduite circulaire pour relier cette dernière à chacune des tuyères répar ties sur le fond du convertisseur. L'alimentation en fluide et produits pulvérulents de la conduite circulaire est réalisée en général par une conduite débouchant en un point de la circulaire et les conduites de raccordement ont une forme de S pour compenser la dilatation. Cependant,la la répartition du fluide et des produits pulnérulents,, obtenue par un tel dispositif > n'est pas uniforme dans le circuit et d'autre part, on constate une abrasion intense de l'entrée des tuyères qui impose l'utilisa- tion de tubes de protection en céramique qu'il est nécessaire de changer fréquemment. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif qui permette une répartition régulière du fluide et des produits pulvérulents dans le circuit, tout en réduisant l'abrasion à l'entrée des tuyères afin de pouvoir se dispenser de l'utilisation coûteuse de tubes de protection. L'invention a ainsi pour obJet un dispositif diinjection de fluide et de produits pulvérulents par les tuyères d'un fond de convertisseur, caractérisé en ce qu'il comprend un collecteur cylindrique de fluides et de produits pulvérulents disposé au centre du fond du eonszertissetlr et des conduites de raccordement entre ie collecter et les tuyères, disposées radialement autour du collecteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le collecteur cylindrique est à deux étages communiquant par un col cylindrique central, les conduites de raccordement étant disposées radialement à la base du collecteur, alors que l'alimentation en fluide et produits pulvérulents est réalisée tangentiellement par une conduite d'alimentation débouchant à l'étage supérieur. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention les conduites de raccordement sont en forme de lyre à boucle fermée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention,le le diamètre interne des tubes de raccordement est supérieur au diamètre interne des tuyères,la la réduction de section se faisant dans un raccord conique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raitront au cours de la description qui va suivre faite en référence au dessin annexé et sur lequel - la Fig. 1 est une vue en plan du dispositif d'injection de fluide et de produits pulvérulents placé sur le fond de convertisseur - la Fig. 2 est une vue partielle en coupe et en élévation du dispositif de la Fig. 1 ; et - la Fig. 3 est une vue en coupe du raccord conique entre un tube de raccordement et une tuyère et de l'entrée d'une tuyère. Bien que le dispositif de l'invention soit utilisable pour l'injection de tous produits pulvérulents véhiculés par tous fluides liquides ou gazeux la description ci-après sera faite en référence à un courant d'oxy- gène pur contenant des particules de chaux ayant une granulométrie de 40 à 1001q environ. La chaux est présente dans l'oxygène à raison d'environ 3 3 à 8 kg/m3 d' 2 et le débit total d'oxygène est de 5. 000 m /heure environ. Sur les Fig. 1 et 2 > un collecteur 1 à deux étages,placé au centre du fond 2 * d'un convertisseur reçoit tangentiellement par une conduite 5 d'alimentation un courant d'oxygène contenant de la poudre de chaux. La conduite 3 pénètre dans le collecteur 1 à l'étage supérieur 4 l,'étage 4 et l'étage 5 de base de ce collecteur communiquant par un col 6 central de forme cy cylindrique. La conduite 3 est issue d'un raccord tournant {non représenté} monté sur un des tourillons du convertisseur et alimentée en oxygène et poudre de chaux par le centre du tourillon. Des tubes 7 de raccordement sortent de l'étage 5 de base du collecteur pour relier ce dernier aux tuyères 8 placées en arc de cercle sur le fond du convertisseur. Les tubes 7 > au nombre de 10 dans le mode de réali sation représenté, ont leur axe de sortie du collecteur perpendiculaire à l'axe du cylindre qui constitue le collecteur et se présentent sous la forme généra le de lyre prolongée formant une boule fermée pour atteindre l'entrée des tuyères. Cette disposition des tubes de raccordement en forme de boucle ova lisée permet un écoulement laminaire du courant d'oxygène contenant la pou dre de chaux s'échappant du collecteur. Le diamètre interne des tubes 7 est supérieur au diamètre interne des tuyères 8 et la réduction des sections est réalisée dans un raccord conique 9 représenté à la Fig. 3. Dans ce raccord conique 9 > l'extrémité 10 de sortie des tubes de raccordement est soudée à une pièce ll de raccordement de forme intérieu re conique qui se raccorde au cone 12 d'entrée de la. tuyère 8. Le courant gazeux d'oxygène contenant la poudre de chaux, issu de l'extrémité 10 des tubes de raccordement, conserve à travers le raccord conique 9 un régime laminaire qui permet un décollement de la veine gazeuse I3, figurée en pointillé, à l'entrée de la tuyère 8. Ce décollement de la veine gazeuse diminue l'abrasion de la tuyère par les particules de chaux et permet ainsi de supprimer les tubes de protection qui étaient autrefois nécessaires au fonctionnement du convertisseur. Par ailleurs, afin de refroidir le nez des tuyères lors de la phase de combustion,un un hydrocarbure liquide ou gazeux est envoyé autour de la tuyère en un point situé en aval du raccord conique 9 et juste avant la pénétra tion dans la plaque de fond du convertisseur. Dans le cas d'un hydrocarbure gazeux qui peut eztre,par exem ple du butane, son craquage endothermique en arrivant à l'extrémité de sortie de la tuyère dans la fonte,provoque le refroidissement désiré. L'hydrocarbure est introduit en proportion avec le débit d'oxygène. Pour l'introduction de l'hydrocarbure est prévu un collecteur cylindrique 14 analogue au collecteur 1 et disposé au-dessus de ce dernier comme indiqué à la Fig. 2L'hydrocarbure pénètre tangentiellement par une con duite 15 à l'étage supérieur du collecteur 14,qui communique avec un étage de base. De cet étage de base du collecteur 14,partent radialement des conduites 16 de raccordement en forme de S. Les conduites 16 sont raccordées par un té 17 sur la tuyère en ménageant un espace annulaire 18 où circule l'hydrocarbure Ainsi, selon le dispositif d'injection d'oxygène et de poudre de chaux de la présente invention,le le collecteur cylindrique 1 fonctionne- comme une sorte de réservoir tampon qui distribue régulièrement l'oxygène et la poudre de chaux dans les conduites de raccordement en forme de lyre à boucle fermée, où la veine gazeuse prend un régime d'écoulement laminaire qu'elle conserve au passage du raccord coniques en se décollant des parois à l'entrée dans la tuyère. Par ce dispositif on obtient donc à la fois une répartition régulière de la poudre de chaux dans le circuit et une diminution du phénomène d'abrasion A ltentrée sles tuyères qui permet de se dispenser des tubes de protection couteuk et dont le remplacement était~relativement fréquent. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de fluide et de produits pulvérulents par le tuyères d'un fond de convertisseur, caracterisé en ce qu'il comprend un collecteur cylindrique de fluides et de produits pulvérulents disposé au centre du fond du convertisseur et des conduites de ract or-emellt entre le collecteur et les tuyères,disposées radialement autour du -oll.ecteur. 2, Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur cylindrique est à deux étages communiquant par un coi cylindrique central, les conduites de raccordement étant disposes radialement a la base du collecteur, alors que llalimentation en fluides et produits pulvérulents est réalisée tangentiellement par une conduite sitaAimentation débouchant à l'étage supérieur. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les conduites de raccordement sont en forme de lyre à boucle fermée. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre interne des conduites de raccordement est supérieur au diamètre interne des tuyères, la réduction de section se faisant dans un raccord conique. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un autre collecteur cylindrique pour un fluide refroidissant le nez des tuyères disposé au-dessus du collecteur de fluide et de produits pulvérulents, des conduites de raccordement en forme de S reliant la base de ce collecteur de fluide refroidissant à des tés de raccordement placés à l'entrée de chaque tuyère et délivrant un courant annulaire de fluide refroidissant