Brevet FR2483589A1 — publié le 19811204

La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés de recharge des réfractaires des récipients métallurgiques. Il est applicable spécialement aux trous de coulée des convertisseurs d'aciérie. Le principe de la recharge des récipients métallurgiques, bien connu depuis longtemps, consiste, lorsque le revetement réfractaire de ceux-ci est devenu totalement ou localement trop mince ou trop altéré, à remplacer tout ou partie des zones incriminées, par du réfractaire neuf pouvant se pré- senter sous forme façonnée (par exemple des briques de forme convenable) ou non façonnée (par exemple un granulat combiné avec un ou plusieurs liants et mis en suspension dans un fluide); les zones ainsi rechargées sont ensuite soumises à une cuisson appropriée s'il s'agit de matériaux non cuits. Afin d'améliorer la tenue des metières rechargées et de permettre d'effectuer l'opération de recharge lorsque règne à l'intérieur du récipient une température très élevée, on a envisagé de faire appel à un support gazeux pour projeter contre la paroi à réparer du récipient les matériaux réfrac- taires à utiliser pour la réparation; ces matériaux, accom- pagnés ou non d'un liant, sont alors soumis à l'endroit de la projection, à un chauffage approprié, par exemple 2 2483589 par un chalumeau ou un brûleur pour parfaire, dans de bonnes conditions, la solidarisatlon de la zone à recharger. Dans cet esprit, plusieurs dispositifs ont déjà été imaginés et employes pour réaliser sur place le chauffage des maté- riaux réfractaires ainsi projetérs. Il a notamment été proposé à cet effet, par la meme demande- resse, un brûleur perfectionné, caractérisé en ce qu'il est constitué de trois tubes concentriques, le conduit entre les deux tubes externes étant ferm6 à l'extrémité coté sortie dudit dispositif et en ce qu'il comporte en outre: - des moyens pour faire circuler entre les deux tubes externes un fluide de réfrigération, par exemple de l'eau, - des moyens pour faire passer un gaz très oxydant, de préférence de l'oxygène pur, à travers ledit dispositif à l'intérieur du tube interne, - des moyens pour faire passer un fluide combustible, de préférence gazeux, contenant en suspension des produits réfractaires de granulométrie appropriée, le tout au travers dudit dispositif dans l'espace compris entre les deux tubes internes. 3 X 2483589 Un tel brûleur peut être représenté comme sur la figure 1 ci-jointe, et répondre à la description ci-après. Ce,schéma n'est donné qu'à titre d'exemple non limitatif et non à 1 'échelle. - Sur ce schéma, on peut repérer les trois tubes concentriques 1, 2,3. Les deux tubes externes 1 et:; servent au refroidis- sement du dispositif. Ce refroidissement est assuré par un fluide approprié, amené dans l'espace intertube 1-2 par des conduites auxiliaires (4) délivrant le fluide par leurs ex- trémités 5 disposées elles-mêmes à l'extrémité côté sortie du dispositif. L'espace intertube 2-3 sert au passage d'un gaz combustible contenant en suspension les matières réfractaires granu- leuses destinées à la recharge de la paroi à réparer. Cet espace est maintenu constant grace à des intercalaires 6 judicieusement disposés. Le conduit central 3 sert au passage de l'oxygène; les sec- tions soumises davantage à l'abrasion, telles 7 sont renfor- cées en épaisseur et en un matériau résistant à l'abrasion, par exemple (acier au Mn). Les extrémités côté sortie du dit dispositif sont constituées par des pièces rapportées, comme 8 (en cuivre) pour le refroidissement, 9 et 10 pour les in- serts en cuivre remplaçables, pour les 2 tubes internes. Les sections extrêmes des tubes sont avantageusement garnies ou constituées de manchonsou dinserts en un matériau à forte dissipation thermique, par exemple du cuivre, ces manchons ou inserts peuvent être amovibles. Par ailleurs, les sections internes des tubes internes sont constituées et/ou garnies d'inserts en matériau spécialement résistant à l'abrasion, par exemple des aciers spéciaux, des fontes dures ou durcies superficiellement, des ailiages 4 2483589 contenant des éléments appropriés tels que Cr, Mo, W, Ni, v, Mn, des carbures de W, des cermets, des pièces frittées, etc... L'extrémité du tube interne peut être pourvue d'un déflecteur, de veine, par exemple fixe et en forme d'hélice. La présente invention a pour objet un procédé permettant, grâce à l'emploi de br leurs du genre de ceux ci-dessus mentionnés, de recharger, dans d'excellentes conditions, les trous de cou- lée des convertisseurs d'aciérie. Il doit cependant être entendu, bien que la présente description et les revendications soient axées sur l'utilisation des dits brûleurs pour la recharge des trous de coulée de convertisseur, que ces brûleurs peuvent, dans le cadre de la présente inven- tion, être utilisés pour recharger n'importe quelle paroi ré- fractaire de récipient métallurgique. On sait qu'au cours de leur campagne, les convertisseurs d'a- ciérie subissent des dégradations progressives de leur revé- tement réfractaire interne, et spécialement du revêtement ré- fractaire entourant le trou de coulée. Ce dernier s'use de façon différentielle, à la fois côté intérieur du convertis- seur et dans le passage proprement dit. En effet, du côté in- térieur, l'usure se manifeste par un évasement marqué de l'o- rifice d'entrée du trou de coulée (ce qui est la cause d'un repassage important de scorie, néfaste à la qualité du métal), - et dans le passage par une augmentation de section de celui-ci, ainsi que par une altération de son profil rectiligne. En outre, il a été constaté qu'au cours de recharges usuelles successives déposant de la matière réfractaire, de manière asymétrique, la position du dit passage se déplaçait progressivement vers le haut du convertisseur, jusqu'à en atteindre la carcasse métal- ligue extérieure. A cela s'ajoute la difficulté qu'il y avait à remaçonner à l'endroit correct et suivant un profil correct, cette partie du réfractaire du convertisseur. Le procédé, objet de la présente invent ion comme dit plus haut, permet de remédier à ces inconvénients de façon rapide, précise et efficace. Selon ce procédé, on fait usage d'un ou de deux brûleurs du genre de ceux décrits ci-dessus, le brûleur pouvant présenter, selon le cas, à son côté sortie, soit une extrémité recourbée sensiblement à 900, soit une extrémité faiblement recourbée, par exemple 15 à 300, Suivant l'invention, le ou les brûleurs sont disposés sur un dispositif support permettant le positionnement et l'orienta- tion des brûleurs avec précision par rapport au trou de cou- lée à recharger, le convertisseur étant lui-même placé en po-- sition inclinée appropriée, de préférence avec le trou de cou- lée horizontal. Sont alors introduits dans le dit trou, au moins un des deux brûleurs susmentionnés, le brûleur le plus recourbé (dans le cas o l'on fait usage de deux brûleurs) est introduit le premier jusqu'à l'endroit approprié, pour effec- tuer la recharge de la partie évasée de l'orifice d'entrée du trou de coulée, ce premier brûleur étant retiré du trou éven- tuellement après quoi le brûleur le moins recourbé est intro- duit à son tour dans le trou de coulée, jusqu'à l'endroit ap- proprié, par exemple l'extrémité du trou pour en effectuer, à partir de la première recharge, le rechargement progressif par exemple de l'intérieur vers l'extérieur du convertisseur. Les deux brûleurs étant chacun également susceptibles de tour- ner sur leur axe longitudinal, même en cours de recharge, il est ainsi possible d'obtenir radialement un rechargement dif- férentiel qui tient compte des différences locales d'usure constatées dans le réfractaire garnissant le trou de coulée. La recharge peut s'effectuer par projection des matériaux de rechargement, le brûleur étant soumis soit à un mouvement de rotation autour de son axe, soit à un mouvement de transla- tion (éventuellement de va-et-vient) suivant scn axe, soit à ces deux mouvements combinés de façon appropriée. Dans le cas o l'on ne fait usage que d'un seul brûleur, on a également trouvé avantage à choisir celui dont l'extrémité côté sortie est faiblement inclinée sur l'axe (par exemple à 30 ), à disposer le convertisseur de façon à ce que son trou de coulée soit incliné vers l'intérieur du dit convertis- seur, puis à effectuer la recharge du trou à partir de l'ex- térieur de celui-ci (côté extérieur du convertisseur). Cette 1omodalité est spécialement intéressante dans le cas o l'usure du trou de coulée est principalement accentuée dans le pas- sage. Suivant une première modalité, on fait pénétrer le brûleur dans le trou, de l'extérieur vers l'intérieur, tout en le l5faisant tourner autour de son axe. On a constaté que cette manière de procéder permettait- plus facilement de projeter un produit réfractaire sur une paroi encore assez chaude et n'ayant pas eu le temps d'être refroidie pour quelque raison que ce soit. 2OSuivant une seconde modalité avantageuse de cette dernière variante, l'unique brûleur utilisé est maintenu pratiquement à l'extérieur du convertisseur, face et à proximité de l'ori- fice de son trou de coulée sensiblement horizontal ou incliné vers l'intérieur et l'on projette le réfractaire de recharge sur la paroi à recharger, avec une pression du gaz combustible et/ou celle du gaz comburant, pour que la masse réfractaire chaude projetée atteigne progressivement la paroi du trou de coulée, sur toute sa longueur, de l'extérieur vers l'intérieur du convertisseur, sous l'effet de la dite pression, le dit- brûleur restant préférentiellement en rotation autour de son axe propre. A titre d'exemple non limitatif, une vitesse des gaz comburants de 5 à 40 m/s et une teneur en réfractaire de 3 à 6 kg/Nm3 pourraient convenir. Cette modalité présente-des avantages opérationnels évidents et permet une recharge du trou de coulée pratiquement aussi efficace que celle obtenue au moyen des autres variantes. Suivant une variante intéressante de cette seconde modalité, la pression du gaz comburant et/ou celle du gaz combustible sont modifiées au cours de l'opération de recharge, de façon à ce que la masse réfractaire projetée atteigne avec préci- sion telle ou telle partie du passage à recharger, ou à ce que le rechargement soit effectué suivant une progression déterminée. REVENDICATIONS 4S 1. Procédé de recharge du trou de coulée des convertisseurs d'aciérie, c a r a c t 6 r 1 s 6 en ce que le convertisseur étant incliné en position appropriée, on effectue la re- charge de la ou des parties usées dudit trou de coulée, au moyen d'au moins un bruleur constitué de trois tubes - concentriques (1), (2), (3), le conduit entre les deux tubes externes (1), (2) étant fermé à l'extrémité côté sortie dudit dispositif et comportant en outre: des moyens pour faire circuler entre les deux tubes ex- ternes, un fluide de réfrigération, par exemple de l'eau, - des moyens pour faire passer un gaz très oxydant, de préférence de l'oxygène pur, à travers dudit disposltif à l'intérieur du tube interne (3), - des moyens pour faire passer un fluide combustible, de préférence gazeux, contenant en suspension des produits réfractaires de granulométrie appropriée, le tout au tra- vers dudit dispositif dans l'espace compris entre les deux tubes internes (2), (3). 2. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t d r i s é en ce que l'on introduit tout d'abord par l'extérieur du convertisseur, dans son trou de coulée, un brûleur du genre susmentionné et dont l'extrémité de sortie est courbée sur son axe longitudinal, d'un angle important, préférentiel- lement de l'ordre de 90 , l'introduction étant conduite Jusqu'à ce que l'orifice de sortie du brûleur solt prati- quement en face de la partie évasée par usure de l'orifice d'entrée du trou de coulée, en ce qu'on effectue à ce moment - la recharge de la paroi dudit orifice au moyen dudit brûleur, en ce qu'après avoir retiré le brûleur hors du trou de 1 - - ffl - - 9 2483589 couléee, on y introduit un second brûleur du genre susmentionné et dont la tUte est inclinée sur son axe longitudinal d'un angle inférieur à 500 et de préférence entre o10' et 30 , l'introduction s'arrêtant quand la tête du brûleur est en face d'une portion de la paroi du trou de coulée à rechar- ger et en ce qu'on recharge ensuite ladite paroi au moyen dudit brûleur, par exemple en commençant A partir de la partie déjà rechargée, côté orifice d'entrée du trou de coulée, le procédé pouvant avantageusement toutefois, selon les cas, se limiter à l'utilisation d'un seul des deux bruleurs susmentionnés. 3. Procédé suivant la revendication 2, c a r a c t d r i s en ce qu'au moins un des deux brûleurs, et de préférence les deux, sont soumis à rotation autour de leurs axes longi- tudinaux pendant l'opération de recharge. 4. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t 6 r i s é en ce qu'on ne fait usage que d'un seul brGleur, préférem- ment celui dont l'extrémité de sortie est faiblement inclinde sur son axe, en ce qu'on dispose le convertisseur, de façon à ce que son trou de coulée soit incliné vers l'intérieur dudit convertisseur, en ce qu'on effectue la recharge du trou à partir de l'extérieur de celui-ci. 5. Procédé suivant la revendication 4, c a r a c t d r i s 6 en ce que l'on fait pénétrer le brGleur dans le trou de coulée, de l'extérieur vers l'intérieur, tout en le faisant tourner autour de son axe. 6. Procédé suivant la revendication 4, c a r a c t 6 r i s é en ce que l'unique bruleur est maintenu pratiquement à l'extérieur du convertisseur, en face et à proximité de l'orifLce du trou de coulée, sensiblement horizontal ou 2483589 incliné, vers l'intérieur du convertisseur et en ce que l'on proJette le réfractaire de recharge sur la paroi à recharger, avec une pression du gaz combustible et/ou celle du gaz comburant pour que la masse réfractaire chaude proJetée atteigne progressivement la paroi du trou de coulée sur toute sa longueur, de l'extérieur vers l'intérieur du conver- tisseur, sous l'effet de ladite pression, le bruleur restant préférentiellement en rotation autour de son axe propre. 7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, c a r a c t é r i s en ce que les gaz comburants sortent du brûleur avec une vitesse comprise entre 5 et m/s. 8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, c a r a c t é r i s à en ce que la teneur en ré- fractaire du gaz comburant est comprise entre 3 et 6 kg/Nm3. 9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, c a r a c t é r i s é en ce que la pression du gaz comburant et/ou celle du gaz combustible sont modifiées au cours de l'opération de recharge, de façon à ce que la masse réfractaire proJetée atteigne avec précision telle partie du passage à recharger, ou à ce que le rechargement soit effectué suivant une progression déterminée. 10. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 9, c a r a c t é r i s 6 en ce qu'il est mis en oeuvre au moyen d'un brûleur conforme à l'une quelconque des moda- lités constructives de celui-ci, telles que reprises à la description.