Holder for a tuyère made of refractory material, and process for preventing wear during use

Abstract: 1. A refractory tuyere holding element for a vessel for treating a liquid metal, of the type which comprises a refractory mass surrounding an injection tuyere, said refractory mass being provided with passages connected to a source of pressurized auxiliary protection fluid which opens into the liquid metal bath, characterized in that it consists of a plurality of subelements made of compact refractory material (2, 3, 4, 5) separated by narrow slits performing the role of said passages and connected to a source (16) of liquid or gaseous carbonaceous agent.

Description: élément réfractaire porte-tuyère et procédé de prévention de l'usure du rifractaire faisant application dudit élément L'invention concerne un élément fr;ictaire porte-tuyère pour récipient de traitement d'un métal liquide, du type comportant une masse réfractaire entourant une tuyère d'injaction, ladite masse réfractaire étant dotée de passages reliés à une source de fluide auxiliaire sous pression et débouchant dans le bain de métal liquide. On sait qu'avec les tuyères à oxygne protégées actuelles, c'est l'usure du réfractaire environnant et non plus celle des tuyères qui est le facteur déterminant pour la durde de mise en service des fonds de convertisseurs. Il a déjà été tenté de protéger les fonds de convertisseurs contre les effets thermiques et d'érosion en utilisant des dlzments du type précité avec un fluide auxiliaire gazeux de refroidissement qui d'une part abaisse la température dans la zone autour de l'injecteur, et d'autre part forme un attelas gazeux proteant la surface de soufflage. Un tel élément est connu par exemple par le brevet français nn 1 347 014. Dans l'élément décrit par ce brevet, lesdits passages sont réalisés de préfdrence par la masse réfractaire rendue poreuse à cet effet ou, par des fins canaux ménagés artificiellement dans une masse réfractaire compacte. Au point de vue technologique, ceci présente le double inconvénient de réserver le dispositif au passaqe d'un fluide auxiliaire à l'état gazeux (car trop de résistance s'opposerait au passaqe d'un liquide), et d'autre part, d'être d'une fabrication délicate (notamment pour la rdalisation de fins canaux artificiels). En outre, l'expérience montre que les resultats obtenus ne sont pas pleinement satisfaisants et que le domaine d'application reste limité. L'invention a pour but de proposer un élément exempt des inconvénients pricitds, facile à réaliser, et permettant une protection efficace des réfractaires environnant les tuybres de convertisseur. Ce but est atteint, conformément Åa l'invention, du fait aue l'elément réfractaire comprend un assemblaqe de plusieurs sous-éldments réfractaires compacts séparés par des fentes minces réalisant le r6le desdits passaqes et relises à une source d'agent carboné liquide ou gazeux susceptible d'apporter, par impregnation des couches supérieures de 1 ment réfractaire, du carbone protecteur. L'assemblage de sous-éléments, peut etre avantageusement ceinturé par une enveloppe ce t61e et être maintenu à distance d'une plaque de fono de manière a former un espace de répartition de l'agent carboné, lequel est de préférence un hydrccarbure, et, avantaqeusement du fuel liquide. L'invention concerne également un proco.é de prévention de l'usure des refractaires au fond d'un récipient métallurgigue comportant des elments porte-tuyère du type mentionné en tte de ce mémoire. Selon le procedé de l'invention, on injecte au travers de fentes minces traversant la masse réfractaire un agent carboné liquide ou gazeux, de préférence un hydrocarbure tel que du fuel liquide, susceptible d'apporter, par impréonation des couches supérieures de l'élément réfractaire, du carbone protecteur. Comme on le comprends, l'un des aspects déterminants de l'invention rdside dans le fait que l'on crée autour du nez de la tuyrre oú débouche l'oxygène d'affinaqe, une aire de diffusion du fuel Pour imprégner de carbone la surface et les couches supérieures du réfractaire. Ce carbone a un double r61e de protection chimique contre les oxydes de fer (tel que Feû) agressant le réfractaire, et de protection thermomécanique en créant une couche dotée d'une certaine élasticitr... L'invention sera mieux comprise grSce è la description de deux modes de réalisation préférés, en se refcrant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente en coupe verticale, et sans respect des proportions réelles, de la partie inférieure d'un premier mode de réalisation de l'invention. - la figure 2 est une coupe verticale d'un second mode de réalisation de l'invention. - la fiqure 3 est une section horizontale III-III de la figure 2. La figure 1 montre un élément réfractaire 1 dont la forme est sensiblement celle d'un tronc de pyramide à base rectangle se rétrécissant légèrement vers le haut. A titre purement indicatif, l'élément peut avoir une base de 150 # 110 mm2 à la partie inférieure et de 142 # 105 mm2 à la partie supérieure, pour 275 mm de hauteur. L'élément 1 est constitué de quatre sous-elments 2, 3, 4, 5 juxtaposs, formés par des plaquettes en matériau réfractaire compact classique, par exemple en magnésie. Ces plaquettes sont assemblées par une enveloppe mntalliaue 6 de 1,5 mm d'épaisseur. Une fente étroite 17 est maintenue entre les plaquettes voisines grace à des entretoises filiformes 7 calibrées (par exemple de 0,1 mm de diamtre). La tôle 6 est soudée à une plaque de fond 8 de 3 mm d'épaisseur, dent les plaquettes réfractaires 2, 3, 4, 5 sont mmintenues séparées par des cales 9 de hauteur calibrée permettant de réserver un espace 10 de 2 - d'épaisseur par exemple. La tuyère de soufflage d'oxygène est logée dans un évidement cylindrique 12 de 22 mm de diamètre réalisé entre les deux plaquettes cen traies 3 et 4. Sur la figure 1 on a monté dans l'évidement 12 une tuyère double constituée du tube central 11 de soufflage d'oxygène relié à une source d'oxygène 14 et du tube extérieur 13 laissant un passage annulaire pour du fuel alimenté par une source 15. L'espace inférieur 10 est alimenté en fuel par une deuxième source 16, au travers de la plaque de fond 8. Dans cet espace se répartit le fuel à une pression de 4 à 5 bars, qui alimente les fentes 17, et débouche avec une vitesse sensiblement voisine de zéro dans le métal, ce qui usu- re n diffusion. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on lot à à profit le jeu de montage entre le tube 11 et l'évidement 12 dans lequel il est directement monté, pour lui faire jouer le rôle de l'espace annulaire de la tuyère double. Cet espace annulaire peut alors être allienté directement par l'espace 10 de répartition de fuel, ce qui supprime la nécessité d'une alimentation indépendante 15. des bossages 18 du tube 11 permettent de maintenir l'écartement radial suffisant (par exemple 1 mm9 entre le tube 11 et l'évidement 12. Si l'on ne désire pas protéger la tuyère, on peut bourrer le Jeu de montage par un produit de jointement adéquat. Les plaquettes 2, 3, 4, 5 peuvent être nues, ou, au moins partielle lent, entôlées, par exemple sur leurs faces déliiltaat des fentes 17 afin de faciliter l'écouleient du fuel ou d'éviter une infiltration de celuici dans la masse de l'élément. Par ailleurs, les entretoises d'espacement faites ne sont pas absolurent indispensables, de sorte que les fentes de passage 17 peuvent parfaitement être obtenues par simple juxtaposition des plaquettes réfractaires entre elles. Comme on l'a déjà mentionné, l'invention ne se lisite pas à l'utili station du fuel ais s'accomode de tout autre agent hydrocarboné, de préfé- rence liquide, et susceptible, par imprégnation des couches supérieures du réfractaire d'y apporter du carbone protecteur. En outre, la tuyère n'est pas nécessairement placée entre deux pla- quettes réfractaires mmis peut fort bien tre logée dans un évidaient né- nagé au sein même d'une plaquette. Par ailleurs, l'intention est d'application généralisée à tout traitement d'un métal en fusion dans un récipient métallurgique pourvu d'injecteurs pour l'insufflation d'un agent de traitement sous le niveau du bain. Elle s'applique notamment aux convertisseurs d'aciérie à soufflage d'oxygène par le fond, éventuellement combiné avec un soufflage par le haut au moyen d'une lance émergée débouchant au-dessus du bain.

Claims: REVENDICATIONS 1) Flement réfractaire porte-tuyère pour récipient de traitement d'un métal liquide, du type comportant une masse réfractaire entcurant une tuyère d'injection, ladite masse réfractaire étant dote de passages relies à une source de fluide auxiliaire de protection sous pression et debouchant dans le bain de métal liquide, caractirisc en ce cu'il con prend un assemblage de plusieurs sous-éléments en matériau réfractaire compact (2, 3, 4, 5) sépares par des fentes minces réalisant le rôle desdits passages et reliées à une source (16) d'agent carboné liquide ou gazeux susceptible d'apporter, par imprégnation des couches supérieures de l'élment réfractpire, du carbone protecteur. 2) Elément selon la revendication 1, caractérisé en p qu'il est relié à une source (16) d'hydrocarbure. 3) Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est relié à une source de fuel liquide. 4) Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, csractérisé en ce que la tuyère est montée entre deux sous-éle'trnts (3, 4) spzcialement conformés. 5) Element selon l'une quelconque des revendications 1 à a, caractérisé en ce que la tuyère est une tuyère double. 6) Procédé de prévention de l'usure des réfractaires du fond d'un récipient de traitement d'un métal liquide ledit fond comportant des éléments réfractaires porte-tuyère dans lesquels une tuyère est entourée d'une masse réfractaire compacte divisée de manière à ménager des fentes au travers desquelles on injecte un fluide auxiliaire de protection sous pression qui débouche dans le bain de métal liquide, caractérisé en ce qu'on injecte au travers des fentes traversant la masse réfractaire un agent carboné liquide ou gazeux susceptible d'apporter, par imprégnation des couches supérieures de l'élément réfractaire, du carbone protecteur. 7) Procédé selon les revendications 6, caractérisé en ce qu'on injecte du fuel liquide. 8) Procédé selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par les tuyères. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygbne par Ics tuyères et par une lance émergée. lG) Procédé selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans un convertisseur d'aciérie a soufflaoe d'oxyqène par une lance émergée et à soufflage d'un fluide de brassage par les tuyères.

Inventors: LIENAUX, ERIC, ZANETTA, HUGUES
Applicants: INSTITUT DE RECHERCHES DE LA SIDERURGIE FRANCAISE (IRSID)
Application year: 1983
Main classification: C21C7
IPC codes: B22D1, C21C5, C22B9