Brevet FR2546181A1 — publié le 19841123

t 1 - 1 - DISPOSITIF D'AMENEE DE GAZ DANS UN RECIPIENT METALLURGIQUE ET PROCEDE POUR L'ACTIONNEMENT D'UN TEL DISPOSITIF L'invention se rapporte à un dispositif installé dans la paroi d'un récipient métallurgique contenant un bain de matière en fusion, et comprenant au moins une gar- niture réfractaire et perméable aux gaz pour l'amenée de gaz dans le récipient, dispositif dans lequel au moins une garniture perméable aux gaz, dans la zone du garnissage de la paroi du récipient, est engagée de façon étanche aux gaz dans une lance métallique ou céramique traversant la paroi du récipient. Un tel dispositif est connu par la demande de bre- vet allemand 30 03 884 Le dispositif connu nécessite quel- ques perfectionnements, attendu que les garnitures réfrac- taires de la lance sont relativement dures et que, par con- séquent, le perçage nécessaire au remplacement, notamment de la garniture antérieure devenue inutilisable après l'in- terruption de l'amenée du gaz, prend beaucoup de temps En même temps que l'usure du garnissage réfractaire de la pa- roi du récipient dans la zone de la lance, s'use aussi l'ex- trémité avant de cette dernière avec la garniture se trou- vant à l'intérieur Pour la remise en état, après usure, du garnissage réfractaire, par scellement avec des matières appropriées ou par ledit revêtement de scories, il faut en outre prendre des dispositions pour préserver la faculté de fonctionnement du dispositif d'amenée de gaz, étant don- né que la lance et la garniture antérieure sont en retrait par rapport à leur longueur originale Jusqu'ici on n'a pu résoudre cette difficulté qu'en perçant le dispositif d'ame- née de gaz fermé à son extrémité avant et en le remettant en état de fonctionner en insérant une nouvelle garniture d'introduction de gaz. L'objet de la présente invention est par conséquent d'améliorer le dispositif d'amenée de gaz connu de manière à supprimer les inconvénients précités, c'est-à-dire en par- -2- ticulier, en cas d'usure de l'extrémité avant du dispositif d'amende de gaz et de l'incapacité de fonctionner de la garniture antérieure sous l'effet de la solidification du bain de fusion de métal, à pouvoir remettre le dispositif d'amenée de gaz en état de fonctionner simplement et rapi- dement, notamment sans avoir besoin de percer les garnitu- res d'entrée de gaz. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que la lance est montée déplaçable longitudinalement dans la paroi du récipient Par conséquent, après une usu- re du garnissage réfractaire dans la zone du dispositif d'amenée de gaz et avant l'application d'une masse de scel- lement appropriée pour compenser l'usure ou d'un revêtement de scories, il est possible d'enfoncer la lance avec la gar- niture au moins suffisamment loin à l'intérieur du réci- pient pour que l'extrémité avant de la lance vienne à nou- veau s'appliquer au niveau de la surface intérieure du gar- nissage réfractaire après compensation de l'usure par masse de scellement ou revêtement de scories En particulier, après l'usure de l'extrémité avant et avant compensation de la couche enlevée par usure du garnissage réfractaire de la paroi du récipient, on peut faire avancer la lance avec les garnitures suffisamment loin à l'intérieur du récipient pour que l'extrémité avant fasse saillie en dehors de la surface de la paroi interne du garnissage après compensa- tion de l'usure par masse de scellement ou revêtement de scories Cette partie de lance munie de garnitures et fai- sant saillie en dehors de la surface interne est alors ra- pidement enlevée par le bain de fusion lors de l'utilisa- tion consécutive du récipient, si bien que l'extrémité avant de la garniture devenue inutilisable par suite de la pénétration et de la solidification du bain de fusion lors de l'interruption de l'amenée de gaz est aussi enlevée et qu'un perçage des garnitures devient parfaitement inutile. Le montage déplaçable longitudinalement de la lance dans la paroi du récipient peut par exemple être obtenu en -3 réalisant les briques contiguës à la lance, du garnissage de la paroi du récipient sous forme de briquescéramiques. On peut toutefois prendre aussi des dispositions particulières pour faciliter le glissement de la lance dans la paroi du récipient Cela peut par exemple se faire en faisant en sorte que les briques, contiguës à la lance, du garnissage de la paroi du récipient contiennent un lubri- fiant réfractaire. Le lubrifiant doit en tout cas être disposé dans ou sur la couche de briques contiguës à la lance, tandis que les autres couches de briques peuvent être exemptes de lu- brifiant. Pour faciliter le glissement de la lance dans la pa- roi du récipient, on peut en outre enduire la surface laté- rale externe de la lance d'un lubrifiant réfractaire. Le lubrifiant précité peut par exemple être du gra- phite. Sur la base des expériences actuelles, on a consta- té que la lance pouvait subir une carburation Selon une autre particularité de l'invention, la surface latérale ex- terne de la lance peut donc avantageusement être revêtue d'une couche céramique oxydée ou de toute autre couche em- pêchant la carburation, attendu que cette dernière pourrait affecter le glissement recherché de la lance à l'intérieur de la paroi du récipient. Selon uxe autre caractéristique avantageuse de l'in- vention, pour obtenir l'effet de glissement recherché, les briques, contiguës à la lance, du garnissage de la paroi du récipient peuvent "ontenir du graphite. Les briques, contiguës à la lance, du garnissage de la paroi du récipient peuvent par exemple être réalisées en graphite, par exemple en fibres de graphite. Pour éviter une longueur hors tout excessive de la lance et maintenir malgré tout-cette dernière constamment en état de fonctionner, elle peut être constituée de dif- férents tronçons tubulaires individuels de longueur prédé- 254618 1 -4 - terminée, de façon qu'en fonction de l'avance de la lance à l'intérieur du récipient, il soit possible de fixer les uns après les autres d'autres tronçons à son extrémité ar- rière. La longueur prédéterminée des tronçons de lance doit être légèrement plus grande que la profondeur de l'u- sure à laquelle il faut s'attendre dans la zone de la pa- roi occupée par la lance pour un nombre donné de coulées. De cette façon, on a la garantie que l'usure pour ce nombre de coulées donné ne dépassera pas la longueur d'un tronçon de lance. Pour des raisons de sécurité, la longueur prédéter- minée doit être à peu près le double de la profondeur de l'usure à laquelle il faut s'attendre dans la zone de la lance pour un nombre donné de coulées. Les tronçons de lance peuvent être mutuellement rac- cordés par emboîtement et de façon étanche aux gaz Dans la pratique, ce raccordement peut être réalisé en vissant ou en emboîtant les tronçons tubulaires les uns avec les au- tres. Chaque tronçon de lance possède alors avantageuse- ment sa propre garniture réfractaire et perméable aux gaz de façon à former avec celle-ci des unités préfabriquées pouvant être vissées ou emboîtées les unes après les autres à l'extrémité arrière de la lance. Chaque garniture doitde préférence, être légère- ment plus courte que le tronçon de lance correspondant afin que des chambres d'équilibrage de gaz puissent subsister entre les surfaces de matage de garnitures voisines, ce qui est particulièrement avantageux lorsque les garnitures de la lance sont traversées par dés canaux longitudinaux au lieu d'être totalement poreuses De cette façon, lors du raccordement par vis des tronçons de lance, il n'y a pas lieu de veiller à ce que les canaux longitudinaux des dif- férentes garnitures individuelles soient en alignement. Sur la partie de la lance dépassant à l'extérieur 254618 X - de la paroi du récipient agit de préférence un dispositif de commande de façon que l'avance de la lance à l'intérieur du récipient puisse se faire mécaniquement et n'ait pas be- soin d'être exécuté à la main. Pour un tel dispositif de commande, on peut prévoir un système d'entraînement mécanique, hydraulique ou pneuma- tique. L'invention vise aussi un procédé qui sert à l'ac- tionnement d'un dispositif du type précédemment décrit et qui se caractérise par le fait que l'on fait avancer la lan- ce avec les garnitures à l'intérieur du récipient d'une lon- gueur d'avance prédéterminée après une ou plusieurs coulées. La longueur d'avance correspond par exemple à peu près à la profondeur de l'usure intervenant à la ou aux coulées précédentes, afin que l'extrémité avant de la lance avec les garnitures après l'avance s'étende au moins jus- qu'à la surface interne de la paroi du récipient après la compensation de l'usure par scellement ou revêtement de scories. La longueur d'avance est toutefois de préférence égale ou légèrement supérieure à la profondeur de l'usure intervenant à la ou aux coulées précédentes y compris la profondeur de pénétration de la masse en fusion dans la gar- niture antérieure lors de l'Ir-erruption de l'amenée de gaz. La lance avec les garnitures, comme déjà mentionné, fait alors saillie en dehors de la surface interne de la paroi réparée du récipient et l'extrémité avant devenue inutili- sable est enlevée par le nouveau bain de fusion si bien que le dispositif d'amenée de gaz se trouve ainsi obligatoire- ment remis en état de fonctionner L'enlèvement de l'extré- mité avant de la lance avec ses garnitures ne peut être amorcé que lorsque la pression du gaz de circulation est à nouveau rétablie sur le dispositif d'amenée de gaz de façon à empêcher une pénétration du nouveau bain de fusion dans la lance. Au fur et à mesure de l'enfoncement de la lance à 6 - l'intérieur du récipient, on peut sur l'extrémité arrière de celle-ci fixer les uns après les autres d'autres tron- çons correspondant sensiblement à la longueur d'avance, de façon que l'extrémité de la lance faisant saillie à l'exté- rieur du récipient et sur laquelle vient agir le dispositif de commande ait toujours sensiblement la même courte lon- gueur hors tout. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur le- quel: ta figure 1 représente le dispositif d'amenée de gaz selon l'invention avec garnissage neuf d'un récipient métallurgique; ta figure 2 représente le dispositif selon la fi- gure 1 après usure au bout d'un certain nombre de coulées; La figure 3 représente le dispositif selon la fi- gure 2 après l'avance de la lance en vue de l'exécution d'une réparation du fond du récipient; ta figure 4 représente le dispositif selon la fi- gure 3 après la réparation du fond du récipient au moyen d'une masse réfractaire; ta figure 5 représente l'image d'usure du garnis- sage réfractaire au bout d'autres coulées, après insertion ultérieure de garnitures réfractaires dans la lance et avance de celle-ci pour l'exécution d'une autre réparation du fond du récipient; ta figure 6 représente le dispositif selon la fi- gure 5 après la réparation du fond du récipient au moyen d'une masse réfractaire; La figure 7 représente un autre mode de réalisa- tion du dispositif d'amenée de gaz selon l'invention avec dispositif d'avance mécanique. L'invention est expliquée plus en détail à l'aide du dessin en prenant pour exemple un fond 2 de convertis- seur revêtu d'un garnissage 3 qui est disposé sur la tôle -7- de fond 7 et se compose de deux couches elles-mêmes cons- tituées de briques individuelles Aux endroits o une ame- née de gaz selon l'invention doit être prévue à l'intérieur du récipient, la tôle de fond 7 présente un évidement 8, par exemple pratiqué ultérieurement, qui se prolonge dans le garnissage 3 par un alésage 9 par exemple pratiqué dans ce garnissage 3 au moyen d'un foret Dans l'alésage 9 est engagée une lance métallique ou céramique 4 Dans la lance 4 ainsi engagée dans le garnissage 3, sont disposées une ou plusieurs garnitures 1 perméables au gaz se présentant sous forme de briques ou de pièces profilées scellées avec du mastic ou du mortier, ou sous forme de masse, de granulat ou de matériaux fibreux enfoncés, injectés ou compactés au pilon Après l'insertion des garnitures 1, une conduite d'amenée de gaz 10 est fixée sur l'extrémité arrière de la lance 4 L'interface entre la lance 4 et les briques 5 con- tiguës à cette lance 4 est réalisé de façon que cette der- nière puisse coulisser dans le sens longitudinal conformé- ment à la double flèche représentée A cet effet, on utili- se un dispositif de commande 6 comprenant des vérins hydrau- liques 11, un guidage 12 pour l'extrémité de la lance 4 dé- passant de la paroi 2, un support 13 monté sur la tôle de fond 7, un joint 14 assurant l'étanchéité vis-à-vis des gaz vagabonds et un plateau de traction et de pression 15 sur lequel l'extrémité arrière de la lance 4 est fixée par une bride 16. Dans la lance 4 sont installées trois garnitures 1, dont la garniture antérieure de même que l'extrémité avant de la lance 4 se trouvent à l'affleurement de la surface interne 17 du garnissage 3. Sur la figure 2, on peut voir l'usure que subit le garnissage 3 y compris l'extrémité avant de la lance 4 et l'extrémité avant de la garniture antérieure 1 au bout d'une ou de plusieurs coulées métalliques Dans le mode de réalisation de la figure 2, la lance 4 se compose de dif- férents tronçons individuels 4 ' de longueur prédéterminée L. 8- Chaque tronçon de lance 4 ' comporte sa propre garniture 1, qui est légèrement plus courte que le tronçon 4 ' corres- pondant à chaque fois, si bien qu'entre les surfaces fron- tales de garnitures voisines 1 il subsiste des chambres d'équilibrage de gaz 18 Les tronçons de lance 4 ' peuvent être enfilés les uns derrière les autres ou mutuellement vissés On voit que la profondeur V de l'usure est plus faible que la longueur prédéterminée L du tronçon antéri- eur 4 '. Sur la figure 3, la lance 4 traversant à nouveau dans ce cas est repoussée en avant à l'aide du dispositif de commande 6 en vue de l'exécution d'une réparation, et ce, de façon qu'après la reconstitution du garnissage 3, l'ex- trémité avant de la lance 4 et de la garniture antérieure 1 vienne, comme on peut le voir sur la f igure 4, à l'affleu- rement de la surface interne 17 ' de la masse réfractaire 19 ayant été coulée pour la réparation La lance 4 avec les garnitures 1 peut dans ce cas être tout d'abord avancée suffisamment loin à l'intérieur du récipient pour que son extrémité avant fasse saillie en dehors de la masse 19. Cette partie en saillie est alors-enlevée par le bain de fusion venant la balayer et le tronçon avant de la garni- ture antérieure 1 devenu inutilisable sous l'effet de la solidification du bain de métal est ainsi automatiquement éliminé Un perçage n'est plus nécessaire. La figure 5 représente le dispositif après une usu- re réitérée du garnissage 3 à la suite d'autres coulées et d'autres avances de la lance en vue de l'exécution d'une autre réparation qui est alors effectuée selon la figure 6 par injection de masse réfractaire 19 '. Sur la figure 7, le dispositif de commande 6 ' n'est pas actionné hydrauliquement, mais mécaniquement, en ce sens qu'un mécanisme à vis sans fin 20 coopère avec une crémaillère 21 qui est raccordée au plateau de traction et de pression 15 ' lequel, de la même façon que le plateau de traction et de pression 15, coopère avec l'extrémité ar- rière de la lance 4. 9 - REVENDICATIONS 1. Dispositif installé dans la paroi d'un réci- pient métallurgique contenant un bain de matière en fusion, et comprenant au moins une garniture réfractaire et permé- able aux gaz pour l'amenée de gaz dans le récipient, dis- positif dans lequel au moins une garniture perméable aux gaz, dans la zone du garnissage de la paroi du récipient, est engagée de façon étanche aux gaz dans une lance métal- lique ou céramique traversant la paroi du récipient, carac- térisé par le fait que la lance ( 4) est montée déplaçable longitudinalement dans la paroi ( 2) du récipient. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les briques réfractaires ( 5), contiguës à la lance ( 4), du garnissage ( 3) de la paroi ( 2) du réci- pient contiennent un lubrifiant. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le lubrifiant est en tout cas disposé dans ou sur la couche de briques contiguës à la lance ( 4). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que la surface laté- rale externe de la lance ( 4) est enduite d'un lubrifiant ré- fractaire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisé par le fait que le lubrifiant est du graphite. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé par le fait que la surface latérale externe de la lance ( 4) est recouverte d'une couche cérami- que oxydée ou de toute autre couche empêchant la carbura- tion. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé par le fait que les briques ( 5), contiguës à la lance ( 4), du garnissage ( 3) de la paroi ( 2) du récipient contiennent du graphite. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé par le fait que les briques ( 5), - contiguës à la lance ( 4), du garnissage ( 3) de la paroi ( 2) du récipient sont réalisées en graphite, par exemple en fi- bres de graphite. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8, caractérisé par le fait que la lance ( 4) se compose de différents tronçons tubulaires individuels ( 4 ') de longueur prédéterminée (L). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractéri- sé par le fait que la longueur prédéterminée (L) est légère- ment supérieure à la profondeur de l'usure (V) à laquelle il faut s'attendre dans la zone de la paroi occupée par la lance ( 4) pour un nombre donné de coulées. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, ca- ractérisé par le fait que la longueur prédéterminée (L) est à peu près le double de la profondeur de l'usure (V) à la- quelle il faut s'attendre dans la zone de la paroi occupée par la lance ( 4) pour un nombre donné de coulées. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 11, caractérisé par le fait que les tronçons tubulaires ( 4 ') sont mutuellement raccordés par emboîtement et de façon étanche aux gaz. 13. Dispositif selon la revendication 12, caracté- risé par le fait que les tronçons tubulaires ( 4 ') sont vis- sés ou emboîtés les uns avec les autres. 14 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 13, caractérisé par le fait que chaque tronçon tubulaire ( 4 ') comporte une garniture réfractaire ( 1) per- méable aux gaz. 15. Dispositif selon la revendication 14, caracté- risé par le fait que chaque garniture ( 1) est légèrement plus courte-que le tronçon tubulaire ( 4 ') y associé. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 15, caractérisé par le fait qu'un dispositif de commande ( 6) agit sur la partie du tube ( 4) dépassant à l'extérieur de la paroi ( 2) du récipient. 17. Dispositif selon la revendication 16, caracté- 11 - risé par le fait que le dispositif de commande ( 6) peut agir mécaniquement, hydrauliquement ou pneumatiquement. 18. Procédé pour l'actionnement d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caracté- risé par le fait qu'après une ou plusieurs coulées on fait avancer la lance ( 4) avec les garnitures ( 1) d'une longueur d'avance donnée à l'intérieur du récipient. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le fait que la longueur d'avance correspond sensible- ment à la profondeur de l'usure (V) intervenant à la ou aux coulées précédentes. 20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le fait que la longueur d'avance est égale ou légère- ment supérieure à la profondeur de l'usure (V) intervenant à la ou aux coulées précédentes y compris la profondeur de pénétration de la masse en fusion dans la garniture anté- rieure ( 1) lors de l'interruption d'amenée de gaz. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 18 à 20, caractérisé par le fait que sur l'extrémité arrière de la lance ( 4) on fixe les uns après les autres d'autres tronçons tubulaires ( 41) correspondant sensible- ment à la longueur d'avance.