Brevet FR2582972A1 — publié le 19861212

TETE DE POCHE DE COULEE. La présente invention se rapporte à une tête prévue pour être appliquée sur une poche de coulée, l'intérieur de la tête étant garni d'un matériau réfractaire et au moins un brûleur, pour combustible liquide ou gazeux et oxygène gazeux, étant disposé dans la tête pour chauffer le bain de fusion qui se trouve dans la poche. Dans l'art de la métallurgie de l'acier, la forte demande concernant la productivité et la qualité s'est traduite en une division de cet art en des processus métallurgiques primaires (fusion) dans des four à arc électrique, convertisseurs, et des processus métallurgiques secondaires (affinage). Un facteur commun à tous les processus métallurgiques secondaires est la chute de température. Par conséquent, une possibilité d'un chauffage rationnel est souhai- table de façon à rendre ces processus métallurgiques secondaires plus efficaces et à assurer leur développement, dans le but de libérer le four primaire de la nécessité de surchauffer et dans le but de réduire la surchauffe et finalement d'économiser de l'énergie. Une telle amélioration technologique du chauffage trouverait immédiatement application dans les installations de coulée continue. Cette technologie apporte également la possibilité de diversifier les traitements métallurgiques secondaires, ce qui influence la fréquence d'utilisation de processus comme l'injection dans les processus métallurgiques. - L'objet de la présente invention est de réaliser un appareil qui convienne pour l'emploi de cette technologie de chauffage. L'appareil sert à chauffer le bain de fusion qui se trouve dans une tSS2972 poche et comporte une tête revêtue d'un matériau réfractaire et montée sur la poche, un ou plusieurs brûleurs pour combustible liquide ou gazeux et oxygène gazeux étant disposés dans la tête. L'invention se caractérise essentiellement en ce que la tête est conçue avec, pour les brûleurs, des supports au moyen desquels les brûleurs sont disposés de façon à pouvoir se décaler axialement par rapport à la surface du bain de fusion et tourner autour de la verticale passant par le brûleur par rappport à la surface du bain de fusion; les brûleurs étant, en ce qui concerne leur action, disposés pour assurer le meilleur transfert thermique possible entre la flamme et le bain de fusion et, en même temps, causer la plus faible action chimique possible sur le bain de fusion. L'invention se caractérise en outre en ce que l'on peut régler la distance entre la buse des brûleurs et la surface du bain de fusion sur la plage allant de 10 à 100 cm et en ce que le brûleur peut tourner, sur une plage angulaire allant de O à 607C, autour de la verticale passant par la surface du bain de fusion. On comprendra plus facilement la nature et les aspects de la présente invention à partir de la brève description suivante du dessin joint, qui représente une réalisation d'une tête pour une poche de coulée conforme à la présente invention, et de la discussion qui s'y relate. En se reportant au dessin, la tête est reliée aux parois de la poche de coulée 1. Dans la partie supérieure, légèrement en arc, 2 de la tête, sont disposés desbrûleurs dits à oxy-combus- tible. Deux brûleurs 4 et 5 sont représentés sur le dessin, mais dans la réalisation préférée, on emploie trois brûleurs, disposés symétri- quement dans la tête. Les brûleurs 4 et 5 sont alimentés en combustible liquide ou gazeux par les connexions 7 et 9 respectivement et en oxygène gazeuxpar les connexions 6 et 8 respectivement. Les brûleurs 4 et 5 sont disposés dans des supports qui, par l'intermédiaire de dispositifs 12 et 10, respectivement, peuvent se décaler pour se rap- procher ou s'éloigner de la surface du bain de fusion et qui, par l'inter- médiaire de dispositifs 13 et 11, respectivement, sont montés de façon à pouvoir tourner autour de la verticale passant par le brûleur par rapport à la surface du bain de fusion. Dans la portion verticale 14 de la tête, on a prévu le diamètre intérieur de la tête considérablement inférieur au diamètre intérieur de la poche. Dans cet exemple, le diamètre inté- rieur de la tête est suffisamment inférieur au diamètre intérieur de la poche pour que la paroi de la poche soit protégée vis-à-vis de la flamme des brûleurs. Pour pouvoir en outre protéger la paroi de la poche située entre la tête et la surface du bain de fusion, un cylindre est disposé à la périphérie intérieure de la tête. Il peut être en matériau réfractaire comme de la céramique ou peut être refroidi à l'eau. Il en résulte que la portion de la paroi de la poche située au-dessus de la surface de fusion sera protégée. Des passages traver- sants 16, par exemple au nombre de trois, sont disposés symétriquement dans les parois verticales de la tête. Dans ces passages traversants sont disposées des lances 17 au moyen desquelles on envoie de l'oxygène gazeux dans l'espace situé entre la tête et la surface du bain de fusion. L'oxygène gazeux secondaire remplace, dans une certaine mesure, l'oxygène gazeux envoyé par les brûleurs. Comme résultat de ct envoi d'oxygène gazeux, un mouvement de rotation est appliqué au volume de gaz situé sous la tête. Les passages traversants sont étudiés de façon que les lances puissent prendre une position horizon- tale, c'est-à-dire parallèle à la surface du bain de fusion. Dans le plan horizontal, la lance peut pivoter, sur une plage angulaire de 10 à 80 , autour du rayon de la tête passant par le point de pivotement. Dans sa portion inférieure, la poche comporte en outre, un dispositif à tuyères pour, par exemplesouffler de l'argon dans le bain de fusion pour en provoquer l'agitation. A l'aide d'un appareil décrit ci-dessus, dans une série dexpériences,on a chauffé, dans une poche de 10 tonnes, de l'acier en fusion provenant d'un four à arc électrique. On a relevé, pour référence, la vitesse de refroidissement de la poche avec l'équipement de chauffage mais les brûleurs ne fonctionnant pas. Puis, à différentes puissances des brûleurs, on a fait varier la distance et l'alignement des brûleurs par rapport à la surface du bain de fusion. Ainsi, l'accroissement de température allant de 2 à 3 C par minute qui a été attteint dans le bain de fusion dépend de la puissance fournie et de la distance et de l'alignement des brûleurs par rapport à la surface du bain de fusion. Dans ce contexte il est important de disposer l'équipement de chauffage de façon à se trouver déjà à la température la plus haute possible au démarrage, pour obtenir un rayonnement thermique de base efficace. La courbe jointemmtre l'accroissement de température par minute dans le bain de fusion en fonction de la puissance des brûleurs. La courbe supérieure correspond à une distance des brûleurs de 50cmet lacourbe inférieure à une distance de 60 cm. Ces courbes montrent qu'avec, par exemple, une puissance de 90 kW/tonne, on obtiendra, pour une distance des brûleurs de 50 cm, un accroissement de température dans le bain de fusion d'environ + 0.3 C/min., tandis que pour une distance des brûleurs de 60 cm, on obtiendra un abaissement de température d'environ -0.6 C/min. En liaison avec le chauffage du bain de fusion qui se trouve dans la poche, il est important que la flamme des brûleurs provoque sur le bain de fusion une action chimique aussi faible que possible. Dans cet exemple, il apparait que les éléments du bain de fusion seront oxydés de façon naturelle. Les éléments possédant la plus grande affinité pour l'oxygène sont oxydés en premier lieu puis, lorsque leur réduction complète aura été atteinte, c'est l'oxydation de l'élément suivant qui se produira et ainsi de suite. Les résultats de la mesure de la teneur en hydrogène montrent que le fonctionnement des brûleurs n'occasionne pas d'altération des compositions de flamme examinées. REVENDICATIONS 1. Tête prévue pour être montée sur une poche de coulée, l'intérieur de la tête étant garni d'un matériau réfractaire, et au moins un brûleur pour combustible liquide ou gazeux et oxygène gazeux étant disposé dans la tête pour chauffer le bain de fusion qui se trouve dans la poche, et la tête comportant, pour les brûleurs, des supports (10, 11 et 12, 13) au moyen desquels les brûleurs sont disposés avec possibilité de décalage axial par rapport à la surface du bain de fusion et avec possibilité de rotation autour de' la verticale passant par le brûleur et par rapport à la surface du bain de fusion, caractérisée en ce que la tête comporte des passages traver- sants (16, 17) par lesquels on envoie de l'oxygène, par l'intermédiaire de ce que l'on appelle des lances, dans l'espace situé entre la tête et la surface du bain de fusion, une portion de l'oxygène gazeux envoyé dans la tête arrivant aux brûleurs et le reste aux lances, l'oxygène gazeux arrivant par les lances transmettant un mouvement de rotation à la veine gazeuse située sous la tête; et en ce que le diamètre inté- rieur de la tête est suffisamment inférieur au diamètre intérieur de la poche pour que la paroi de la poche située entre la tête et la surface du bain de fusion soit protégée vis-à-vis de la flamme des brûleurs. 2. Tête comme revendiquée dans la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu un cylindre (15) en matériau réfrac- taire, céramique ou refroidi à l'eau, à la périphérie intérieure de la tête, l'étendue axiale du cylindre étant telle qu'elle couvre sensiblement la paroi de la poche située entre la tête et la surface du bain de fusion. 3. Tête comme revendiquée dans la revendication 1, caractérisée en ce que les passages traversants (16, 17) sont disposés horizontalement, c'est-àdire parallèlement à la surface du bain de fusion et sont, dans le plan horizontal, disposés de façon à pouvoir tourner, sur une plage angulaire de 10 à 80 , autour du rayon de la tête passant par le point de pivotement.