Brevet FR2388886A1 — publié le 19781124

La présente invention se rapporte à des tuyères d'affinage des bains métalliques qui sont protégées contre une trop grande usure à chaud par un agent périphérique, gazeux, ou liquide, ou pttéux, ou poudreux. Elle concerne plus spécialement la partie de la tête de tuyère qui constitue l'injecteur de l'agent périphérique protecteur. En dehors des périodes d'affinage du bain métallique considéré, l'agent protecteur est remplacé dans tout son circuit par un gaz de balayage, tel que l'azote, le gaz carbonique, la vapeur d'eau, ou même d'autres vapeurs. I1 est très important que le remplacement de l'agent protecteur par le gaz de balayage s'effectue pratiquement instantanément. Nais il est également très important que la manoeuvre inverse, à savoir le remplacement du gaz de balayage par l'agent protecteur, soit également quasiment instantané Sinon, on court un certain nombre de risques graves, tels que des repassages d'oxygène dans le circuit périphérique des tuyères, ou bien le bouchage de ce circuit périphérique, etc... Ces substitu tisons de fluides doivent s'effectuer sans aucun retard. Dans lee tuyères protégées de types connus, l'inversion, dans un sens ou dans autre, s'effectue au moyen d'un dispositif connu appelé 'sélecteur", comportant deux arrives et un départ, et muni d'un ressort amortissant le mouvement alternatif rectiligne d'un organe approprié, qui vient obturer l'une ou l'autre des deux arrivées suivant les pressions relatives des deux fluides à l'instant considéré. Ces sélecteurs, ou inverseurs automatiques de l'agent protecteur et du gaz de balayage, sont placés en amont du tourillon creux du convertisseur, par lequel passent toutes les conduites d'alimentation des tuyères de soufflage. Ils se trouvent ainsi à une distance des tuyères de plusieurs mètres. I1 en résulte que, dans certains cas, si la vitesse d'écoulement de imagent protecteur est trop lente en aval du sélec tueur, il peut se produire une pression effective nnlle au nez du circuit périphérique de la tuyère, avec tous les graves inconvénient s correspondant s. Ce phénomène ne se produit guère Si la section de passage de l'agent protecteur dans la tuyère est relativement grande, par exemple Si la largeur de l'anneau de passage est supérieure à un millimètre. Mais sa fréquence d'apparition augmente lorsque la largeur de l'anneau de passage de l'agent protecteur est faible. Pour une largeur inférieure à cinq dixièmes de millimètre, il devient très fréquent, et donc inadmissible. Le but de la présente invention est d'assurer une substitution quasi instantanée de l'agent protecteur au gaz de balayage, et réciproquement, sans modifier pour autant le mode de fonctionnement des sélecteurs de types connus. À cet effet, la présente invention a pour objet un in jecteur à sélecteur incorporé, caractérisé en ce que la tette de tuyère formant injecteur et effectuant l'admission de l'agent protecteur dans le tube extérieur de la tuyère constitue elle-mEme un sélecteur alternatif, les arrivées d'agent protecteur et de gaz de balayage dans la tette de tuyère > disposées en vis-à-vis sur une meme ligne droite, étant perpendiculaires à l'axe de la tuyère. Ainsi, la tette de tuyère constitue à la fois le sélecteur et ltinjecteur. Elle peut aussi avantageusement contenir un filtre pour l'agent protecteur et un autre filtre pour le gaz de balayage. L'avantage principal de ce nouveau dispositif est que le lieu d'inversion est très proche de la tuyère. Il en résulte wememe avec une aection de passage très faible, annulaire ou non, la substitution d'un fluide à l'autre se fait instantanément. Ce résultat important, irréalisable avec les dispositifs connus, montre bien le caractère original du dispositif selon l'invention. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre dtexemple non limitatif, un mode de réalisation de l'injecteur à sélecteur incorporé selon 11 invention, dans le cas d'une tuyère à deux tubes concentriques, soufflant de l'oxygène pur dans son tube intérieur et recevant dans son tube extérieur, soit du Suel-oil sous pression, soit de l'azote de balayage. Cette tuyère est utilisée par exemple dans un fond de convertisseur d'aciérie. La figure 1 est une coupe selon l'axe de la tuyère consi dérée, coupe perpendiculaire aux arrivées de fuel-oil et d'azote, lesquelles sont disposées en vis-à-vis sur une même ligne droite. La figure 2 est une coupe dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tuyère et contenant les arrivées de fuel-oil et d'azote. Sur la figure 1, la tuyère considérée est formée de deux tubes concentriques, le tube intérieur 1 et le tube extérieur 2. Le tube intérieur 1 est muni de nombreux bossages tels que 3, de hauteur prédéterminée, qui assurent son centrage rigou reux dans le tube extérieur 2. Le tube 2 comporte en 4 un évasement, si bien que la partie 5 qui le prolonge vers la droite de la figure 1 laisse avec le tube intérieur 1 un intervalle plus grand que l'intervalle existant entre les tubes 1 et 2. Autour du tube 5 est disposée une pièce métallique fixe 6 appelée "fourreau". Cette pièce 6 est soudée ou vissée en 7 et 8 à la plaque de fond 9 du convertisseur, qui supporte le fond, non représenté, constitué de réfractaires, et contenant les tuyères de soufflage. L'injecteur à sélecteur incorporé, selon la présente invention est constitué par la pièce métallique 10, fixée au fourreau 6 par quelques boulons tels que 11, qui serrent d'autre part l'embase 12. Un joint torique 13 d'étanchéité est disposé entre le fourreau 6, l'inJecteur 10 et le tube 5. Un autre joint torique 14 d'étanchéité est disposé entre l'injecteur 10, ltembase 12 et la tube 5. A l'intérieur de l'injecteur 10, en bout du tube 5, existe une chambre annulaire 15, qui est alimentée en fuel-oil ou en azote Dpar le conduit 16, et qui alimente à son tour en fuel-oil ou en azote l'intervalle annulaire existant entre les deux tubes 1 et 5. Le conduit 16, obturé à son extrêmité par le bouchon étanche 17, est relié au conduit 18, qui lui est perpendiculaire et qui contient le sélecteur incorporé. Ce dernier va être décrit ci-après à partir de la figure 2. Pour terminer la description selon la figure 1, il reste à indiquer que le tube 1 comporte en tête un raccord 19 démontable et étanche, dans lequel vient se fixer-la manche 20 d'alimentation en oxygène du tube intérieur 1 de la tuyère. Sur la figure 2, on voit nettement l'ensemble de l'injec teur à sélecteur incorporé. La pièce principale est la pièce métallique 10, percée tout d'abord de six orifices tels que 21 pour le passage des boulons de fixation tels que 11. On retrouve aussi sur cette figure 2 le tube intérieur 1, la chambre d'alimentation 15, le conduit 16, le bouchon étanche 17 et le conduit 18. Le sélecteur incorporé se trouve et fonctionne dans ce conduit 18, qui est en communication d'un côté avec l'arrivée 22 de fueloil, de l'autre côté avec l'arrivée 23 d'azote. Ces deux arrivées se font vis-à-vis suivant une me me ligne droite perpendiculaire à la tuyère et elles sont réalisées de la même façon. ainsi, pour le fuel-oil, la pièce métallique 24 est en gagée force dans la pièce métallique 25 qui s'appuie contre l'in- jecteur 10 par l'intermédiaire d'un point torique 26. La pièce 24 stappuie, par l'intermédiaire d'un point torique 27, sur une bague plate 28 servant de fixation au filtre à fuel-oil 29. De mimez pour l'azote, les pièces 24', 25', 26', 27', et le filtre 29' jouent un rôle similaire, respectiveiemt. chacune Les pièces 25 et 25' comportent vers l'intérieur/ un joint torique, respectivement 30 et 30'. Contre ces joints 30 et 30' peuvent venir s'appliquer ou non les disques 31 et 31' aolidaires des pièces 32 et 32', qui coulissent à l'intérieur du ressort à boudin 33. Si la pression du fuel-oil en 22 est supérieure à la pression d'azote en 23, le disque 31 s'écarte du joint 30, en même temps que la pièce 32 se déplace vers la droite de la figure 2, et le fuel-oil est admis dans le conduit 18, puis dans le conduit 16, la chambre 19, le tube 5 et le tube 2. Dans le même temps, le disque 31' sous l'effet du ressort 33 s'applique contre le joint 30' et s'oppose à tout passage d'azote. Inversement, si la pression du fuel-oil en 22 est inférieure à la pression d'azote en 23, le disque 3t' s'écarte du oint 30' en sSne temps que la pièce 32' se déplàce vers la gauche de la figure 2, et l'azote est admis dans le conduit 18, puis dans le conduit 16, la chambre 19, le tube 5 et le tube 2. Dans le mOme temps, le disque sous l'effet du ressort 33, s'applique contre le joint 30 et s'oppose à tout passage de fuel-oil. Dans cet injecteur, la proYimitd du sélecteur et de la tuyère est telle que la substitution d'un fluide à l'autre s'effectue en toutes circonstances sas aucun retard. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de môme qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Injecteur à sélecteur incorporé, pour admission alternative d'agent protecteur et de gaz de balayage dans le circuit périphérique d'une tuyère multiple pour affinage des bains métal- liques, caractérisé en ce que la tête de tuyère formant injecteur et effectuant l'admission de 11 agent protecteur dans le tube ex- térieur de la tuyère constitue elle-mevme un sélecteur alternatifi la ligne droite suivant laquelle se trouvent placées en vis-à-vis l'arrivée de l'agent protecteur et celle du gaz de balayage étant perpendiculaire à l'axe de ladite tuyère. 2. Injecteur i sélecteur incorporé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrivée de l'agent protecteur dans ledit injecteur, et l'arrivée du gaz de balayage, sont chaeune munies d'un filtre disposé selon la ligne droite des deux arrivées.