Brevet FR2552106A1 — publié le 19850322

"Cuve métallurgique, notamment un convertisseur d'acièrie stationnaire ou interchangeable ". L'invention concerne une cuve métallurgi5 que, notamment un convertisseur d'acièrie stationnaire ou interchangeable, sur les surfaces duquel sont disposés des éléments tubulaires, s'étendant sur les génératrices d'enveloppe transversalement ou obliquement, parcourus par un fluide de refroidissement, pouvant être connectés 10 ou déconnectés, provenant d'une conduite de distribution de fluide de refroidissement. De telles cuves métallurgiques refroidies servent, avec une sécurité accrue, à ce que les matériaux d'enveloppe de cuve soient maintenus dans les domaines 15 des conditions de solidité qui sont à la base du calcul des résistances. Il est connu (dans le document DE 17 58 562) d'équiper l'enveloppe de capot d'un convertisseur d'acièrie, extérieurement, avec des tuyaux de refroi20 dissement Pour des raisons de sécurité, plusieurs spires individuelles de tuyaux de refroidissement sont appliquées autour du capot du convertisseur, afin que, en cas d'une défaillance de l'dne des spires de tuyau, un effet minimal de refroidissement soit maintenu par les spires voi25 sines intactes Ce système a fait ses preuves; cependant cette solution comprend dans tous les cas seulement le capôt du convertisseur. Une autre proposition connue représente une extension de l'ancienne solution précédente Ce document concernant l'extension (DE-OS 21 35 668) soulève un problème qui est posé, dans le cas de profilés tubulaires de maintien soudés extérieurement sur l'enveloppe de capot du convertisseur, dont les cordons de soudure mal exécutés peuvent provoquer des rétrécissements de section transversale à l'intérieur d'une telle spire de 10 refroidissement I 1 en résulte que le courant de fluide est irrégulier et qu'en conséquence l'effet de refroidissement est influencé défavorablement En vue d'éviter des courbures et des déviations diverses trop importantes, il est prévu, dans ce brevet de relier, entre eux, les demi15 tuyaux de chaque groupe de tuyaux, au moins en un endroit, par des canaux transversaux Ces liaisons transversales créent cependant une situation extrêmement incontrôlable du point de vue des quantités de chaleur absorbées, de telle sorte que le fluide de refroidissement à tempéra20 ture plus élevée est conduit dans des zones à plus grand dégagement de chaleur, ce qui a un effet défavorable sur le pouvoir de refroidissement de l'ensemble du système. D'autre part, une commande et une régulation sont rendues considérablement plus difficiles avec ce système. Une autre proposition connue (brevet FR 1 473 423) prévoit une enveloppe de cuve qui est constituée elle-même par des tuyaux de refroidissement Les tuyaux de refroidissement sont alors soudés à des segments de telle sorte que quatre segments se complètent 30 sur le pourtour en un anneau complet Cette proposition permet en effet de refroidir le convertisseur d'acièrie en correspondance avec l'échauffement des portions individuelles du convertisseur Cependant, on ne voit pas comment une commande et une régulation pourraient avoir lieu, parce que les segments de tuyaux de refroidissement de toutes les portions sont pourvus de tuyaux de refroidissement de même section transversale et, parce que une paroi de convertisseur formée de tuyaux doit être refroidie en permanence pour éviter des différences de tension thermique dans les cordons de soudage qui relient les tuyaux. La présente invention pose le problème de réaliser un système de refroidissement simple, à commande et régulation précises et qui tiennent compte des particularités de fonctionnement d'une cuve métallurgique produites au cours de sa durée de vie. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, par le fait que, sur la partie de cuve superieure, sont prévus des circuits de refroidissement auto15 matiques en forme d'anneau complet, séparés spatialement l'un de l'autre, sur la partie de cuve inférieure et sur la partie de cuve médiane, de telle sorte que, un ou plusieurs des circuits de refroidissement peuvent être connectés localement chaque fois en dépendance de l'épais20 seur de la maçonnerie de la cuve prévue ou nécessitée pour le fonctionnement. L'avantage de l'articulation dans des circuits propres fixes, représente une utilisation plus élevée de l'épaisseur de maçonnerie dans des domaines 25 particulièrement nécessaires par l'usure de friction. L'invention conduit à une opération du mode de déroulement du processus pendant une opération du four par un actionnement plus économique du système de refroidissement On a constaté dans la pratique, que après remise à neuf d'une cuve, la totalité de la maçonnerie ne nécessite pas de refroidissement dans la zone de fond et dans la zone médiane et qu'un tel refroidissement représenterait une dépense inutile Après un nombre de charges dépendant de la grandeur éventuelle de la cuve, et une 35 épaisseur de maçonnerie diminuée en conséquence, une connexion localisée des circuits de refroidissement existant est avantageuse Comme avantage particulier, on peut considérer le fait de maintenir une plus faible épaisseur de maçonnerie restante par rapport à des cuves non refroidies Le système de refroidissement pouvant être commandé et en outre régulé prolonge la vie d'une cuve, grace aux mesures mentionnées, et augmente ainsi le nombre de charges jusqu'à une rénovation de l'état de la cuve et réduit en conséquence le coût de traitement 10 par tonne de métal produit, notamment d'acier. Les circuits de refroidissement, en vue de définir les régions de réglage précises désirées, sont de constitution simple C'est ainsi qu'il est proposé que la totalité des circuits de refroidissement soient 15 raccordés à une conduite d'amenée commune de fluide de refroidissement et à une conduite de retour commune Le mode le plus simple de connexion et déconnexion de circuits de refroidissement particuliers est obtenu en prévoyant que la conduite commune de fluide en question 20 est pourvue de dérivations et de soupapes de dérivation. Une autre solution pour les zones de régulation précises consiste en ce que les circuits de refroidissement partent chacun de conduites d'amenée de fluide de refroidissement, séparées du réseau de distri25 bution de fluide de refroidissement et ils sont raccordés à une conduite de retour commune du fluide de refroidissement Ces mesures donnent l'assurance que les conduites d'amenée de fluide de refroidissement et également les conduites de retour peuvent, dans les domaines dangereux 30 du traitement métallurgique, être raccordées chacune par le bas au circuit de refroidissement et être amenées par le haut dans ces zones dangereuses. Cette protection pour les conduites d'amenée et de retour du fluide de refroidissement peut encore être améliorée dans le cas de cuves métallurgiques pourvues d'un anneau de support, en faisant passer les conduites d'amenée et de retour pour la partie médiane de la cuve, à travers l'anneau de support et les faisant s'étendre au-dessous de cet anneau Cela suppose aussi bien un anneau de support refroidi qu'un anneau non refroidi. L'interruption du refroidissement pour des travaux de réparation ou pour le changement avec un autre fluide de refroidissement, par exemple pour accrol10 tre localement l'effet de refroidissement, ou pour commuter sur un système de récupération de chaleur, nécessite des mesures spéciales déterminées Ces mesures consistent en ce que, à chacune des conduites d'amenée de fluide de refroidissement et à chacune des conduites de retour de fluide, est affectée une soupape de réglage, et à chacune des conduites de soutirage de fluide, est affectée en supplément une soupape de vidange. Comme fluide de refroidissement, on peut fondamentalement utiliser de l'eau, ou un mélange d'eau 20 et de vapeur, ou une vapeur humide à haute tension ou analogue. Les éléments essentiels pour la commande et le réglage, sont en outre protégés en disposant les soupapes de réglage et les soupapes de vidange dans la 25 zone comprise entre la partie médiane de la cuve et la partie inférieure de la cuve Dans la mesure o les soupapes ne sont pas fondamentalement à entraînement électronique, c'est-à-dire sont commandées et réglées électriquement, une intervention peut avoir lieu, même pen30 dant l'opération métallurgique, dans les zones ainsi relativement protégées. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci-après et représentés schématiquement aux dessins annexés qui montrent: la figure 1, une vue en élévation latérale d'un convertisseur d'acièrie sous la forme d'une cuve métallurgique. la figure 2, un premier schéma des connexions et montages des circuits de refroidissement. la figure 3, un second schéma des circuits de refroidissement pour un autre exemple de réalisation. La cuve métallurgique 1 suivant la figure 1 consiste en un convertisseur d'acièrie (tel que repré10 sente) ou par exemple comprend une cuve a maçonnerie de revêtement mince, un four de fusion électrique ou analogue Le capot du convertisseur 2 constitue ici la partie supérieure de la cuve 3, la zone cylindrique du convertisseur 4 forme la partie médiane de cuve 5 et le fond du 15 convertisseur forme la partie inférieure de la cuve 7. La cuve 1 est suspendue dans sa position dite " O " (correspondant à une position avec embouchure vers le haut) au moyen des pattes 8 et de tiges de traction pré-tendues, non représentées, dans l'anneau porteur 20 9, lequel est supporté, au moyen des tourillons de basculement 10 et 11 dans les bâtis de basculement latéraux 12 et 13, de manière à pouvoir basculer de 360 degres. Cette possibilité de basculement de la cuve 1 nécessite, pour l'amenée et l'évacuation du fluide de refroidisse25 ment, un dispositif d'amenée rotatif 14, dont le carter ne suit pas le déplacement de basculement et, par conséquent, est fixé au bâti de basculement 13 au moyen d'entretoises d'appui 16 Le carter 15 est maintenu à joint étanche au moyen de la garniture d'étanchéité 17 30 sur le tourillon de basculement 11 Un entraînement en basculement, non représenté, attaque le tourillon 10. La cuve 1 peut être échangée après détachement des entretoises prétendues, non représentées. Sur la partie de la cuve supérieure 3, 35 sur la partie médiane 5 et sur la partie de la cuve inférieure 7, sont prévus des éléments tubulaires 18, parcourus par le fluide de refroidissement s'étendant par exemple extérieurement suivant les génératrices de l'enveloppe Tous les éléments tubulaires respectifs dis5 posés sur le pourtour de la partie de cuve supérieure 7, de la partie de la cuve médiane 5 et de la partie de cuve inférieure 7, forment ensemble un circuit de refroidissement séparé spatialement du circuit de refroidissement voisin, en couvrant une surface annulaire complète et pouvant évidemment être connecté et déconnecté à volonté. Le circuit de refroidissement 19 (-figure 2) est affecté à la partie supérieure 3, le circuit 20 est affecté à la partie médiane 5 et le circuit 20 est affecté à la partie inférieure de la cuve 7. Les circuits de refroidissement 19, 20, 21 peuvent être connectés ou déconnectés suivant l'épaisseur de maçonnerie de revêtement 22, existant au début, ou mise en place pour satisfaire aux conditions de travail Conformément au principe de base de l'invention, 20 il est possible d'adopter volontairement une épaisseur de maçonnerie 22 maintenue faible qui est liée à un fonctionnement continu de la totalité des circuits de refroidissement 19, 20, 21. La disposition technique du schéma de 25 montage peut être réalisée de diverses manières Le tourillon de basculement 11 est creux et il entraîne la conduite d'amenée 23 ainsi que la conduite de retour de fluide 24, qui sont raccordées toutes les deux à l'installation 25 de distribution de fluide de refroidisse30 ment, laquelle sert également de collecteur de fluide qui peut être raccordé à un préparateur de fluide et/ou un échangeur de chaleur. Une disposition spéciale de commande et de régulation de pression, de température, de vitesse et de quantité de fluide de refroidissement est obtenue 255 Z 10 d au moyen de la conduite d'amenée commune 23 et de la conduite de retour commune 24 conformément à la figure 2 Sur la dérivation 26 sont raccordés les circuits de refroidissement 19, 20 et 21 au moyen de soupapes de ré5 glage 27, 28 et 29 En direction de l'écoulement, les circuits de refroidissement 19, 20, 21 sont raccordés à la conduite commune de retour 24 avec des conduites de soutirage de fluide de refroidissement 30, 31 et 32, dont chacune est équipée avec une soupape de vidange 34 10 et une soupape de réglage 35 montées en amont Ainsi est possible une vidange séparée de chacun des circuits de fluide de refroidissement 19, 20, 21. Une commande et un réglage séparés de la pression et de la température, de la vitesse et de la 15 quantité de fluide de refroidissement sont également rendus possibles suivant une autre forme de réalisation représentée dans la figure 3, avec les conduites d'amenée de fluide de refroidissement séparées 23 a, 23 b et 23 c. Les soupapes de réglage respectives 27, 28, 29 se trou20 vent placées ici avant le dispositif distributeur de fluide 25 Les conduites de soutirage de fluide 30, 31 et 32 vers la conduite de retour commune 24 sont équipées chacune, comme décrit plus haut, avec des soupapes de vidange 34 montées en amont dans le sens d'écoulement et 25 des soupapes de réglage 35 montées à la suite de cellesci Les conduites d'amenée 23 ainsi que 23 a à 23 c et les conduites de retour 24 se trouvent, au moins pour la partie de cuve médiane 5 et pour la partie de la cuve inférieure 7, à l'intérieur et au-dessous de l'anneau por30 teur 9 Dans le cas d'absence d'un anneau porteur 9, on utilise un anneau de protection d'effet analogue. Les soupapes de vidange 34 permettent une vidange séparée de l'un des circuits de refroidissement 19, 20 ou 21 sur lesquels doivent être exécutés des 35 travaux de séparation Pendant l'opération métallurgique, les soupapes de réglage 27, 28, 29, même Si elles sont connectées suivant la figure 2, dans la zone entre la partie médiane de la cuve 5 et la partie inférieure 7, permettant leur surveillance et leur observation. Le montage technique de commande et de régulation décrit, de surveillance facile, peut également être conservé, lorsque les éléments tubulaires 18 de tous les circuits individuels 19, 20, 21 sont disposés non à l'extérieur de la paroi, mais à l'intérieur de celle-ci 10 (à l'intérieur de l'épaisseur de la maçonnerie restante). 1.0 RE VE N D I C AT I O N S 1 ) Cuve métallurgique, notamment convertisseur d'acièrie stationnaire ou interchangeable, sur les surfaces de parois, duquel, sur les génératrices 5 ou transversalement ou obliquement à celles-ci, sont disposés des éléments tubulaires parcourus par un fluide de refroidissement, pouvant être connectés ou déconnectés, partant d'un dispositif de distribution de fluide de refroidissement, cuve caractérisée en ce que, sur la par10 tie de la cuve supérieure ( 3), sur la partie de la cuve médiane ( 5), et sur la partie de la cuve inférieure ( 7), sont disposés, respectivement, séparés spatialement l'un de l'autre, des circuits de refroidissement autonomes en forme d'anneau complet ( 19, 20, 21), prévus pour être connectés en dépendance de l'épaisseur locale de maçonnerie de revêtement ( 22) de la cuve ( 1), prévue ou exigée par le fonctionnement. 2 ) Cuve métallurgique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que tous les circuits de 20 refroidissement ( 19, 20, 21) sont raccordés à une conduite d'amenée de fluide commune ( 23) et à une conduite de retour commune ( 24) de fluide de refroidissement. 3 ) Cuve métallurgique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les circuits de refroi25 dissement ( 19, 20, 21) partant du dispositif de distribution de fluide de refroidissement et sont raccordés à une conduite de retour de fluide commune ( 24). 4 ) Cuve métallurgique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, pourvue d'un anneau porteur, caractérisée en ce que les conduites d'amenée de fluide de refroidissement ( 23, 23 a, 23 b, 23 c) et les conduites de retour de fluide ( 24) pour la partie de la cuve médiane ( 5) et pour la partie de la cuve inférieure ( 7) s'étendent à travers l'anneau porteur ( 9) et 35 au-dessous de cet anneau porteur. ) Cuve métallurgique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, à chacune des conduites d'amenée ( 23, 23 a, 23 b, 23 c) et à chaque conduite de retour ( 24) est affectée une sou5 pape de réglage ( 27 à 29, 35) et à chaque conduite de soutirage de fluide de refroidissement ( 30, 31, 32) est affectée en supplément une soupape de vidange ( 34). 6 ) Cuve métallurgique suivant l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisée en ce que 10 les soupapes de réglage ( 27 à 29; 35) et les soupapes de vidange ( 34) sont disposées dans la zone comprise entre la partie de cuve médiane ( 5) et la partie de cuve inférieure ( 7).