Brevet FR2676669A1 — publié le 19921127

I1 est connu, pour le traitement de métaux en fusion contenus dans des poches ou convertisseurs de grande capacité, de mettre en oeuvre des lances d'injection de produits d'addition ou de produits gazeux. Ces lances, qui présentent un diamètre extérieur variant en général entre 15 et 25 cm, sont de hauteur généralement comprise entre 4 et 8 m. Les lances sont constituées par un tube métallique qui est enveloppé par un garnissage réfractaire d'une seule pièce. destiné à résister aux attaques thermochimiques des métaux en fusion. I1 est a observer que des faïençages puis des criques et des ruptures se produisent apres un certain temps d'usage dans le garnissage réfractaire, ce qui conduit a la destruction de la lance des lors que le métal en fusion atteint le tube interne. La Demanderesse est partie de la constatation que les courtes durées d'usage des lances d'injection sont dues, pour une part, a la mauvaise compensation des dilatations différentielles qui existent nécessairement entre le tube interne dans lequel circulent les produits d'addition et le garnissage réfractaire dont l'intérieur tend a étre refroidi par les produits de circulation se trouvant dans le tube alors que la paroi externe est portée a la température du métal en fusion. L'invention résout ce probleme. Conformément a l'invention, la lance d'injection pour le traitement de métaux en fusion comportant un tube d'injection entouré par une gaine refractaire est caractérisée par des moyens d enveloppement entourant le tube sur une partie au moins de sa hauteur, lesdits moyens d'enveloppement supportant des organes d'ancrage pour la gaine réfractaire et étant constitues pour compenser des dilatations différentielles se produisant entre le tube et la gaine. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, a titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une coupe-élévation schématique d'une lance d'injection pour le traitement de métaux en fusion. La fig. 2 est une élévation partielle en partie arrachée d'une partie du tube d'injection que comporte la lance. Les fig. 3 à 7 sont des élévations partielles illustrant des modes de réalisation différents d'organes compensateurs de dilatation différentielle que comporte la lance de l'invention. La fig. 1 montre une lance d'injection qui comporte un tube d'injection 1 en métal, analogue à ceux utilisés de façon conventionnelle dans ce type d'appareil, ce tube étant par exemple en acier à paroi épaisse, par exemple un tube présentant un diamètre interne de 28 mm pour un diametre externe de 56 mm. Le tube 1 est recouvert, sur toute sa partie devant etre plongée dans le métal en fusion, d'une gaine réfractaire 2, par exemple en béton alumineux. La gaine 2 est avantageusement conformée pour présenter, a sa base, une partie 2a dont le diametre est de l'ordre de 15 a 18 cm et une partie 2b de diametre de l'ordre de 18 a 25 cm, qui est destinée a correspondre à la partie de la lance en contact avec le laitier flottant 9 la surface du métal en fusion. Dans l'exemple représenté, la lance est destinée à l'injection de gaz dans le métal et présente, de ce fait, une te te 3 communiquant avec des canaux 4 prévus dans la gaine réfractaire 2 et débouchant l'extérieur de celle-ci Lorsque la lance est destinée a l'injection d'autres produits, par exemple de produits pulvérulents, le tube 1 débouche éventuellement de façon directe a la base de la gaine réfractaire 2. Selon l'invention, le tube 1 est entouré par des moyens d'enveloppement 5 munis d'organes d'ancrage 6. A la fig. 2, les moyens d'enveloppement 5 sont constitués par un ruban métallique 7, enroulé en hélice a spire jointive sur le tube 1 sur lequel ce ruban est fixé de place en place par exemple par des points de soudure 8. Les points de soudure 8 sont suffisamment espacés pour que le ruban 7 puisse être légèrement déplacé par rapport a la paroi du tube 1. Les organes d'ancrage 6 sont fixés au ruban 7 et sont noyés dans la gaine réfractaire 2 décrite dans ce qui précède. De cette manière, lorsque la lance est plongée dans le métal en fusion, la gaine réfractaire 2, qui est portée a plus haute température que le tube 1, peut se dilater librement sans qu'il en résulter des efforts mécaniques élevés entre la gaine 2 et le tube 1 dont la température reste inférieure a celle de la gaine 2 puisque d'une part, la gaine constitue un isolant et que, d'autre part, le produit qui est injecté par le tube 1 tend a le refroidir en créant ainsi un gradient de température important avec la gaine 2. I1 résulte aussi des moyens d'enveloppement 5 qu une circulation de gaz, par exemple d'air ou d'azote même très faible, peut s'établir entre la paroi du tube 1 et l'intérieur de la gaine réfractaire 2, ce qui a pour effet d'éliminer les contraintes mécaniques entre ces organes. A la fig. 2, le ruban 7 est représenté plat. Lorsque l'on souhaite qu'une circulation d'air ou d'un autre gaz soit améliorée entre les parois du tube 1 et les moyens d'enveloppement 5, il est possible, comme illustré par la fig. 3, de mettre en oeuvre un ruban ondulé 9 relié de place en place par des points de soudure 8 au tube 1. La fig. 4 illustre une variante selon laquelle les moyens d'enveloppement 5 comprennent des colliers 10 sur lesquels sont fixés les organes d'ancrage 6. Les colliers 10 peuvent être enfilés sur le tube 1 sans y être tous fixés pour que lesdits colliers puissent jouer librement par rapport au tube 1. A la fig. 5, les moyens d'enveloppement comprennent des boucles 11 dont certaines portent des organes d'ancrage 6. Les boucles sont fixées, par exemple soudées, au tube 1 mais restent déformables pour compenser les dilatations différentielles. A la fig. 6, les boucles lia sont de forme asymétrique pour faciliter leur déformation. La fig. 7 illustre encore une autre réalisation suivant laquelle un ruban 7a est enroulé sur le tube 1, ce ruban étant fixé seulement par un de ses bords au moyen de points de soudure 12 ou analogue, de sorte qu'il est déformable pour permettre un déplacement relatif des organes d'ancrage 6 par rapport au tube 1. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Lance d'injection pour le traitement de métaux en fusion comportant un tube d'injection (1) entouré par une gaine réfractaire (2), caractérisée par des moyens d'enveloppement (5) entourant le tube (1) sur une partie au moins de sa hauteur, lesdits moyens d'enveloppement supportant des organes d'ancrage (6) pour la gaine réfractaire (2) et étant constitués pour compenser des dilatations différentielles se produisant entre le tube (1) et la gaine (2). 2 - Lance d'injection suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'enveloppement (5) comportent un ruban (7, 9) enroulé hélicoïdalement autour du tube (1). 3 - Lance d'injection suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le ruban (7, 9) est fixé au tube (1) a des emplacements espacés les uns des autres. 4 - Lance d'injection suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ruban (9) est un ruban ondulé. 5 - Lance d'injection suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ruban forme des boucles déformables (il). 6 - Lance d'injection suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le ruban forme des boucles asymétriques déformables (lia) 7 - Lance d'injection suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce le ruban est fixé par des points de soudure (L2). espacés les uns des autres et formés seulement sur un de ses cotés. 8 - Lance d'injection suivant lrune des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le ruban présente la forme de colliers (1Q)