Brevet FR2579575A1 — publié le 19861003

t1 2579575 APPAREILLAGE DE DOSAGE DE MATIERES OU MELANGES DE MATIERES SOUS FORMES PULVERULENTES ET/OU GRANULEUSES La présente invention concerne un appareillage pour doser des matières ou mélanges de matières sous formes pulvérulentes et/ou granu- leuses, en premier lieu pour introduire des substances d'alliage ou des additifs de traitement dans des bains métalliques. L'appareillage comporte au moins un récipient et un dispositif de dosage. Il est connu que, pendant cette dernière décade et par suite de l'évolution des technologies de la métallurgie ainsi que sous l'effet de la tendance des usines métallurgiques à augmenter de plus en plus leur capacité d'absorption et leur productivité spécifique, de nombreux procédés pour le traitement d'acier en dehors du dispositif de fusion ont été mis au point. Ces procédés ont été appliqués en premier lieu à la désoxydation et à la désulfuration de l'acier. Les additifs d'alliage ou d'amélioration de qualité se présentent sous une forme pulvérulente ou granuleuse et ils sont introduits dans le bain de fusion à l'aide de dispositifs d'injection. Dans le monde, il existe de nombreux types différents de systèmes d'injection. Ceux-ci peuvent être classés, cependant, en principe sur la base de leurs fonctions principales en deux groupes dont l'un contient les dispositifs à dosage mécanique et l'autre ce qu'on appelle les dispositifs de fluidisation. La partie la plus importante des dispositifs de fluidisation fonctionnant suivant le principe du lit turbulent correspond à ce qu'on appelle des récipients de fluidisation dans lesquels les réactifs ou les matières de traitement classifiés avec précision et dont la grosseur de particules varie toujours dans une plage très étroite (0,32-0,63 mm) sont convertis à l'état fluide après l'introduction et sont ensuite injectés dans le bain métallique à l'aide d'un gaz porteur au moyen d'un système tubulaire et d'une lance revêtue d'un matériau réfractaire. Les systèmes opérant suivant ce principe présentent l'inconvénient que les substances pulvérulentes à introduire doivent présenter une granulométrie étroitement définie qui varie que dans un intervalle réduit. En conséquence, les réactifs deviennent très coûteux. Un autre inconvénient consiste en ce que, dans des conditions déterminées, la capacité du système ne peut pas être réglée. En outre, les dispositifs d'insufflation de poudre ne conviennent pas dans la plupart des cas pour injecter dans le bain de fusion des mélanges de matières différentes. Dans le cas des systèmes opérant suivant le principe mécanique, la capacité d'insufflation peut être modifiée à l'aide d'un doseur mécani- que incorporé, généralement un plateau de dosage. Ces systèmes sont assujettis à des impératifs moins sévères en ce qui concerne la granulo- métrie mais, cependant, leur structure est extrêmement compliquée à cause du principe de fonctionnement mécanique, leur sécurité de marche dans des conditions normales de service est insuffisante et ils nécessi- tent des travaux importants d'entretien et de réparation. Un objet de l'invention est de mettre au point un appareillage à l'aide duquel des matières ou mélanges de matières sous formes pulvéru- lentes et/ou granuleuses, également de granulométrie hétérogène, puis- sent être dosés, pour une capacité réglable à volonté. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un appareillage important au moins un récipient et un dispositif de dosage et dans lequel la partie inférieure du récipient présente un profil de diamètre décroissant vers le bas, notamment un profil conique, tandis que sur son fond sont prévus au moins une buse et, au-dessus de celle- ci, un éjecteur, la ou les buses étant reliées à un conduit de gaz porteur et l'éjecteur à un conduit de transport de mélange. L'éjecteur prévu dans le dispositif de dosage est avantageusement un éjecteur à deux étages. Dans la partie du récipient qui diminue de section vers le bas, il est prévu un entonnoir de remplissage de profil effilé, avantageusement conique, dont la partie supérieure est recou- verte par un tamis métallique ou par une plaque perforée. L'entonnoir de remplissage peut être relié à un vibreur. Le récipient de l'appareillage conforme à l'invention peut être pourvu, le cas échéant, d'une bascule incorporée, avantageusement une bascule électronique. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'appareillage conforme à l'invention, le récipient est relié à au moins une trémie mélangeuse dans laquelle sont disposées des pales tournantes. La trémie mélangeuse ou le récipient sont avantageusement reliés à des conteneurs de dosage et les conteneurs de dosage sont pourvus, respectivement, de dispositifs de dosage. Ces dispositifs de dosage sont avantageusement associés à une bascule de contrôle. Lorsque l'appareillage conforme à l'invention est utilisé pour introduire des matières d'alliage ou de traitement dans un bain métal- lique, le conduit de transport de mélange est avantageusement relié à une lance de soufflage. La lance de soufflage se compose d'un tube transporteur pourvu de nervures sur sa périphérie extérieure, d'un tubeenveloppe entourant celui-ci, d'une couche réfractaire élastique entourant le tube-enveloppe, d'une couche réfractaire de revêtement et d'un tube extérieur de protection. Entre le tube transporteur et le tube- enveloppe sont formés avantageusement des canaux de passage d'un agent de refroidissement. L'appareillage conforme à l'invention présente de nombreux avan- tages par rapport aux solutions classiques. Au moyen du récipient d'injection, il est possible de régler l'intensité d'insufflation dans une large plage (10-140 kg/min), ce à quoi contribuent le vibreur et les buses opérant avec une vitesse d'écoulement variable. Un autre avantage important de l'appareillage consiste en ce qu'il est possible d'injecter ou de doser des particules d'une granulométrie comprise entre 0,01 et 4 mm. Cela signifie qu'on peut préparer les matières à doser dans des conditions sensiblement contraignantes de broyage et de criblage, par comparaison avec les matières utilisées habituellement qui doivent correspondre à une granulométrie aux tolé- rances très étroites. En conséquence, les dispositifs de broyage peuvent être plus simples et moins coûteux et la matière à insuffler peut être produite avec moins de manipulations. L'appareillage peut opérer avec différents gaz porteurs, entre autres avec de l'oxygène, de l'azote ou de l'argon. En conséquence, le domaine d'application de l'appareillage est fortement élargi. Un autre avantage de l'appareillage consiste en ce qu'il permet de doser des mélanges composites quelconques renfermant des matières de densités différentes. Ainsi, lors de l'introduction de substances de traitement ou d'alliage dans le bain métallique, il est toujours possi- ble de sélectionner à chaque fois la composition optimale. Egalement, la préparation extrêmement coûteuse des différents pré-alliages devient superflue. La lance de soufflage pouvant être reliée à l'appareillage résiste également à de fortes sollicitations mécaniques et thermiques et, en conséquence, il est possible d'adopter des temps de traitement extrêmement longs, d'environ 40 à 50 minutes, sans risque de détérioration; la lance de soufflage convient même pour des traitements à effectuer pendant la coulée. L'appareillage conforme à l'invention convient pour la mise en oeuvre rapide et précise de différents moyens technologiques, en vue de l'intensification des processus et, pour cette raison, de l'augmentation de la capacité spécifique des équipements de l'industrie métallurgique. Avec l'appareillage conforme à l'invention, il est en outre - possible d'utiliser, sans résidu, les fractions de substances désoxydan- tes et d'autres matières d'addition se présentant sous forme de pous- sières-ou de grumeaux. Par conséquent, correspondance, grâce à l'utilisation de l'appa- reillage selon l'invention, il est possible de réaliser des économies importantes de matières et d'énergie. La précision des processus de fabrication d'acier est augmentée, de même que la productivité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 représente schématiquement une forme de réalisation de l'appareillage selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe partielle du récipient. L'appareillage représenté sur la figure 1 est concu pour intro- duire des substances d'alliage ou des substances de traitement dans des bains métalliques. L'appareillage comprend un conteneur de dosage 1, une trémie mélangeuse 2 et un récipient 3. Le récipient 3 est représenté sur la figure 2. Il se compose d'une partie cylindrique 4 et d'une partie conique 5 et il est fermé en haut par un couvercle 6. Le récipient 3 est monté sur un bâti 7. Sur ce bâti 7 sont disposées des bascules électro- niques 8 sur lesquelles s'appuient des consoles 9 fixées sur la paroi latérale du récipient 3. A l'intérieur du récipient 3, et concentriquement à celui-ci, est disposée, dans la partie inférieure 5 conique, un entonnoir de remplis- sage 10, de forme également conique. L'entonnoir de remplissage 10 est relié à un vibreur, (non représenté sur le dessin pour simplifier celuici) et au moyen duquel l'entonnoir de remplissage 10 peut être soumis à des vibrations d'une fréquence appropriée. La partie supérieure de l'entonnoir de remplissage 10 est recouverte d'un tamis métalli- que 11. Entre le bord supérieur et le bord inférieur de l'entonnoir de remplissage 10 et la paroi du récipient 3, il est prévu, pour empêcher que de la matière tombe dans l'intervalle, des éléments de délimitation constitués d'un matériau de préférence élastique. Une buse 12, dont l'ouverture est dirigée verticalement vers le haut, est fixée au fond du récipient 3. Au-dessus de cette buse, il est prévu un éjecteur 13, qui est relié à un conduit 14 de transport de mélange. La buse 12 est reliée par l'intermédiaire d'un tuyau 15 à une canalisation centrale de gaz ou bien à un poste distributeur de gaz pourvu de bouteilles de gaz sous pression. Aux extrémités du conduit de transport de mélange 14, il est prévu des réceptacles 16 dans lesquels sont disposées des lances de souffla- ge 17. Ces lances permettent d'introduire, dans le bain métallique, le mélange préparé. La partie intérieure de chaque lance de soufflage est constituée par deux tubes concentriques en acier, à savoir le tube de transport pourvu de nervures sur sa périphérie extérieure et le tube-enveloppe. Les nervures situées entre le tube de transport et le tube enveloppe assurent, d'une part une résistance mécanique convenable de la structure et, d'autre part, elles peuvent servir, si nécessaire, à définir des canaux pour un agent de refroidissement. La partie extérieure de la lance de soufflage 17 se compose de trois couches, à savoir d'une couche élastique disposée sur le tube- enveloppe (et qui peut être formée par exemple d'une bande d'amiante enroulée sur le tube), d'une couche réfractaire de revêtement disposée sur la première couche (et qui est avantageusement préparée à partir d'une masse réfractaire liquide auto-durcissante) et un tube extérieur de protection constitué d'un matériau réfractaire. La lance de soufflage 17 agencée de la manière décrite peut fonctionner pendant 40 à 50 minutes à des températures supérieures à 1800 K, sans dégradation de sa qualité réfractaire et de sa capacité d'isolation thermique. Egalement, la lance de soufflage absorbe bien les sollicitations mécaniques engendrées par le mouvement intensif du bain de métal en fusion. L'appareillage conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante: on introduit séparément dans les conteneurs de dosage les différentes substances d'alliage ou de traitement sous forme pulvéru- lente ou granuleuse. Les conteneurs de dosage 1 sont avantageusement agencés de manière à s'ouvrir automatiquement lorsqu'ils sont placés sur des postes de dosage 23. La quantité de matière dosée est réglée automa- tiquement par les bascules installées dans les postes de dosage. Les quantités dosées de matière parviennent dans la trémie mélangeuse 2 o elles sont mélangées de façon homogène au moyen des pales d'agitation. Lorsqu'il s'agit simplement du dosage de deux à trois matières différentes, il est suffisant d'utiliser une trémie mélangeuse 2. Cependant, lorsque l'on doit mélanger plus de matières, il est neces- saire d'utiliser plusieurs trémies mélangeuses 2, car le nombre des conteneurs de dosage 1 reliés à une trémie mélangeuse 2 est limité. Lorsque l'on utilise plusieurs trémies mélangeuses 2, il est avantageux d'homogénéiser les mélanges dans une trémie mélangeuse 2 supplémentaire avant leur introduction dans le récipient 3. La ou les trémies mélangeuses 2 sont avantageusement fixées sur le récipient 3. Le mélange est introduit dans le récipient 3 par l'intermé- diaire d'une vanne ou d'un sas. Apres terminaison du dosage, le réci- pient 3 doit être fermé hermétiquement. Le cas échéant, le mélange homogène peut être préparé également de toute autre manière convenable et être ensuite introduit dans le réci- pient 3. Le dosage de la quantité désirée est contrôlé par les bascules électroniques 8 disposées sur le bâti 7. Lorsque la quantité voulue de matière se trouve sur le tamis métallique 11, le dosage peut commencer. Cela signifie que le vibreur relié à l'entonnoir de remplissage'10 est enclenché. Sous l'effet des vibrations, le mélange passe par les trous du tamis métallique 11 pour pénétrer dans l'entonnoir de remplissage 10 et il est réparti uniformément dans le gaz sortant de la buse 12 pour sortir, ensuite de l'éjecteur 13, en même temps que le gaz porteur. Dans la forme de réalisation représentee sur la figure 1, le mélange et le gaz porteur passent dans la lance de soufflage 17 et sont injectés par celle-ci dans le bain de métal en fusion. Par comparaison à l'addition classique de mélanges pulvérulents, l'appareillage conforme à l'invention présente de nombreux avantages. Un avantage important consiste en ce qu'il n'est pas nécessaire d'avoir une matière broyée de granulométrie homogène pour obtenir un dosage précis, de sorte que la fabrication du mélange pulvérulent devient considérable- ment plus simple et moins coûteuse. Du fait que les mélanges pulvéru- lents dosés ont généralement une granulométrie non homogène et contien- nent, pour cette raison, également des particules relativement grosses, les conduits ne sont pas obstrués car les grosses particules disposant d'une énergie cinétique importante nettoient les conduits et empêchent les obstructions. L'appareillage conforme à l'invention convient pour une mise en oeuvre rapide et précise de moyens technologiques différents, pour une intensification des processus et, pour cette raison, pour une augmenta- tion de la capacité spécifique des équipements de l'industrie sidérur- gique. Grâce à l'invention, il est considérablement plus simple d'utili- ser également de la matière sous forme pulvérulente, fragmentée au cours du stockage et du transport. Grâce au dosage précis et correct et à la possibilité de prépara- tion de mélanges de poudres de composition quelconque, la préparation des pré-alliages coûteux devient superflue car les substances de traite- ment de la composition désirée peuvent être dosées directement sous forme de mélanges de poudres. Il en résulte qu'il suffit de n'introduire, dans le bain de métal en fusion, l.a quantité strictement nécessaire de matières de traitement et que le dosage par excès adopté généralement dans les technologies classiques n'est plus nécessaire. Lors du traitement d'aciers par exemple, le laitier produit dans le four n'a plus à être enlevé, ni même à être renouvelé partiellement. Le traitement peut même commencer après le début de la coulée. La mis en oeuvre des différents procédés de traitement est prati- quement indépendante de la matière du garnissage de la poche, ce qui se traduit, par comparaison aux technologies classiques, par une augmenta- tion du rendement et par une réduction des frais. Conformément à l'invention, il est ainsi possible d'effectuer un dosage de différents mélanges de poudres d'une manière bien plus effi- cace et bien plus correcte qu'auparavant. Lors de l'utilisation de ces mélanges de poudres dans des technologies du domaine sidérurgique, les différents processus opératoires peuvent être considérablement simpli- fiés et les frais d'exploitation peuvent être réduits dans des propor- tions importantes. En outre, la qualité des produits peut aussi être fortement améliorée. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nom- breuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Appareillage pour le dosage de matières ou mélanges de matiè- res sous formes pulvérulentes et/ou granuleuses, telles que, notamment des substances d'alliage et de traitement pour bains métalliques, équipé d'au moins un récipient et de dispositifs de dosage, caractérisé en ce que le récipient (3) comporte une partie inférieure (5) de section décroissante vers le bas et en ce qu'il est prévu, à son fond, au moins une buse (12) et, au-dessus de celle-ci, un éjecteur (13), la buse (12) étant reliée à un conduit de gaz porteur (15) et l'éjecteur (13) étant relié à un conduit de transport de mélange (14). 2.- Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éjecteur (13) est un éjecteur à deux étages. 3.- Appareillage selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans la partie inférieure (5) du récipient (3), un entonnoir de remplissage (12) de section décroissante vers le bas et dont l'ouverture supérieure est recouverte par un tamis métallique (11) ou par une plaque perforée. 4.- Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entonnoir de remplissage (10) est relié à un vibreur. 5.- Appareillage selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le récipient (3) est pourvu d'au moins une bascule incorporée (8). 6.- Appareillage selon une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce que le récipient (3) est associé au moins à une trémie mélangeuse (2). 7.- Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que des pales tournantes sont disposées dans la trémie mélangeuse (2). 8.- Appareillage selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la trémie mélangeuse ou le récipient (3) sont associés à des conteneurs de dosage (1). 9.- Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les conteneurs de dosage sont associés à des postes de dosage. 10.- Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en ce-que les postes de dosage (23) sont associés à des bascules de contrôle. 11.- Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le conduit de transport de mélanges (14) est relié à une lance de soufflage (17). O10 12.- Appareillage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la lance de soufflage (17) se compose d'un tube de transport pourvu de nervures sur sa périphérie extérieure, d'un tube-enveloppe entourant le tube précité, d'une couche réfractaire élastique entourant le tube- enveloppe, d'une couche réfractaire de revêtement et d'un tube extérieur de protection et en ce qu'entre le tube de transport et le tube- enveloppe sont formés des canaux pour un agent de refroidissement.