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PERFECTIONNEMENTS AUX CONVERTISSEURS D'ACIERIES BESSEMER OU THOMAS.
L'invention a pour objet des perfectionnements aux convertisseurs d'aciéries Bessemer ou Thomas, permettant d'améliorer le soufflage.
L'allure du soufflage est limitée par l'apparition du phénomène de projections par le bec du convertisseur.
Ces projections se produisent lorsque le débit d'air dépasse une valeur limite qui varie d'ailleurs pendant l'opération.
Ces projections sont dues, pour une part, à des phénomènes périe- diques d'oscillations en masse du bain.
L'invention permet en particulier de réduire et même de supprimer les oscillations en masse.
Dans les convertisseurs actuels le fond du convertisseur traversé par les tuyères de soufflage d'air est toujours d'un diamètre inférieur au dia- mètre intérieur maximum du convertisseur. On pensait que cette disposition adop- tée à l'origine pour des facilités de construction avait en outre l'avantage d'assurer la circulation du métal en produisant un mouvement d'ensemble vers le haut à la partie centrale et vers le bas à la périphérie.
On croyait trouver une justification de cette théorie dans le fait que lorsque le garnissage d'un convertisseur est usé, le'soufflage se fait en général plus facilement que lorsque le garnissage est à l'état neuf.
On supposait que l'amélioration provenait d'une circulation descendante accrue. du fait que le diamètre intérieur du garnissage intérieur augmente au fur et . à mesure de l'usure du garnissage.
Cette interprétation est au contraire erronée et l'amélioration du soufflage provoquée par l'usure du garnissage est due à la modification simul-
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tanée des deux facteurs suivants, dent les effets favorables s'ajoutent. D'a- bord les diamètres intérieurs du garnissage étant accrus par l'usure, le ni- veau du bain est abaissé, et les projections apparaissent plus difficilement puisque la distance entre ce niveau et le bec du convertisseur est augmentée.
Ensuite les sections méridiennes du garnissage prennent, sous l'effet de l'usu- re, une forme plus arrondie, et les lames créées par les oscillations en masse du bain se trouvent ainsi plus aisément rabattues vers le fond.
La disposition classique employée a été reconnue par l'inven- @ teur comme néfaste car elle favorise les mouvements d'oscillations périodiques en masse, se traduisant alors par un mouvement tournant dont la période a dans certains cas, pu être déterminée comme étant de l'ordre de deux secondes. Ce mouvement tournant qui apparaît dans la disposition classique, favorise évidem- ment l'apparition des projections en rapprochant dangereusement la crête des lames qui se forment dans le bain, du bord du bec.
Pour simplifier l'exposé, nous appellerons "zone vive" la zone de soufflage, c'est-à-dire la zone où débouchent les tuyères, et Ozone morte" la surface obtenue par différence entre le contour interne de la section he- rizontale du garnissage et la zone vive ou zone de soufflage. D'une façon gémé- rale, toute zone morte favorise l'instabilité de la direction du jet gazeux tra- versant le bain métallique et accroît l'amplitude des mouvements d'oscillation de celui-ci.
L'invention permet d'améliorer le soufflage en prévoyant un fond de convertisseur traversé par les tuyères de soufflage, qui s'étend sur une zone dont la surface est égale ou à peu près égale à la surface délimitée par l'intersection du garnissage à l'état neuf avec un plan sensiblement parallèle- au fond, à l'endroit où cette surface est la plus grande; ceci rend possible un élargissement sensible de la base du convertisseur pour une hauteur totale et une ouverture de bec inchangée. Cet élargissement favorise la soufflabilité.
Dans le cas où l'on utilise des convertisseurs de section ovale par exemple, on doit, selon l'invention, prévoir des fonds de convertisseurs également ovales et dont la surface corresponde à la surface maximum de la sec- tion horizontale du garnissage et soit sensiblement égale à cette dernière.
On évite ainsi les projections qui existaient lorsque dans un,convertisseur à section ovale on utilisait des fonds circulaires.
Dans le cas le plus général, c'est-à-dire dans le cas de la forme classique des convertisseurs à section horizontale circulaire, les con- vertisseurs usuels comportent un fond circulaire de plus petit diamètre que le garnissage. La partie cylindrique du garnissage se raccorde alors au fond par l'intermédiaire d'un tronc de cène renversé, lisse ou en gradins.
Une des caractéristiques de l'invention consiste à diminuer, en mieux, a supprimer ce tronc de cône. La suppression de ce tronc de cône sans . modification du fond a déjà pour effet de diminuer le niveau du bain au cours du soufflage, ce qui est favorable.
De plus, ce tronc de cône étant supprimé, l'une des caractéris- tiques essentielles de l'invention consiste à diminuer le plus possible et, de préférence, à supprimer la section annulaire de circulation externe déter- minée par un diamètre de fond insuffisant c'est-à-dire à agrandir le fond de telle manière que, muni de son joint, il présente un diamètre égal au diamètre de la partie cylindrique du garnissage.
On peut éventuellement laisser subsister une "zone morte" de @ très faible étendue du coté de la panse si le volume de la panse est un peu faible pour contenir la charge lorsque le convertisseur est rabattu. Un trop faible volume de la panse risquerait en effet, au rabattement de la cornue, d'entraîner un bouchage des orifices de soufflage qui se trouvent les plus pro- ches de la panse.
Les tuyères de soufflage disposées à la périphérie du fond du @
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convertisseur doivent de préférence être aussi voisines que possible de la paroi de la base du garnissage et la section du convertisseur à la hauteur de cette base sera de préférence égale ou sensiblement égale à la section du convertisseur à l'endroit où elle est la plus grande.
Dans la pratique la section du fond du convertisseur est à peu près égale à la section horizontale maximum du convertisseur diminuée de la section horizontale du joint qui sépare le fond, du garnissage intérieur.
Bien entendu, comme le fond du convertisseur a un diamètre supé- rieur à celui qu'il a d'habitude, il est nécessaire de prévoir une botte à vent plus large que sur les convertisseurs usuels.
Le fait d'utiliser un'fond de dimensions relativement importan-. tes, permet pour un nombre de tuyères de soufflage donné, d'augmenter l'inter- valle entre deux tuyères voisines, ce qui est un facteur favorable à la bonne conservation du fond. Théoriquement cet intervalle est le plus grand pour une répartition uniforme.
Toutefois, selon une variante de réalisation, l'invention permet d'accroître la durée de service du fond en ne plaçant aucune tuyère dans la région centrale. On a constaté en effet que le fond des convertisseurs s'u- sait jusqu'à prendre une forme de cuvette, l'usure maximum étant au centre.
Grâce à l'élargissement du fond, l'invention permet de limiter cette usure centrale par la suppression des tuyères dans cette région tout en conservant un intervalle suffisant entre deux tuyères voisines. On a constaté en effet par expérience qu'une section de circulation centrale était beaucoup moins nuisible qu'une section de circulation périphérique.
On peut également, selon une autre variante de réalisation, réaliser un fond comportant des tuyères réparties uniformément, mais pour lequel les tuyères centrales sont bouchées à partir de leur partie supérieure et sur une certaine hauteur, par exemple les deux tiers, au moyen d'un mélan- ge de dolomie et de goudron. Le calcul du fond est fait de façon que le nom- bre de tuyères encore en activité après ce bouchage soit égal au nombre opti- mum des tuyères pour le convertisseur considéré.
Au de'but de l'utilisation du fond, toutes les tuyères centrales restent bouchées par le mélange dolomie goudron, et le fond s'use relative- ment lentement.
D'autre part l'expérience a prouvé qu'après un certain nombre de charges soufflées sur un même fond, certaines tuyères se bouchent, soit que du métal y ait pénétré, soit que leur usure trop rapide ait contraint à les boucher.
En fin de campagne du fond on risque donc en général de ne disposer que d'un nombre insuffisant de tuyères en activité, certaines tuy- ères se trouvant bouchées sans possibilité de les réutiliser. A ce moment les tuyères centrales, qui, selon l'invention, avaient été bouchées, se trouvent débouchées automatiquement grâce à l'usure de la partie supérieure du fond, dans laquelle elles avaient été bouchées. Ce débouchage permet de disposer à nouveau d'un nombre de tuyères actives, voisin du nombre optimum.
Pour mieux faire comprendre l'invention on a représenté sur les dessins deux exemples de mise en oeuvre sur un convertisseur Thomas.
La fige 1 est une coupe verticale d'un convertisseur Thomas'par son'plan de symétrie, ce convertisseur étant établi conformément à l'invention.
La fige 2 est une coupe analogue à celle de la fig. 1 d'un con- vertisseur Thomas classique, qui a été modifié à la base pour comporter les ca- ractéristiques de l'invention.
La fig. 3 est une -coupe verticale schématique représentant trois profils,superposés du convertisseur classique, du convertisseur classique modi- fié à sa base selon l'invention et du convertisseur entièrement nouveau selon
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l'invention.
La fig. 4 est une demi-coupe par IV-IV de la fig. l.
La fige 5 est une demi-coupe analogue dans le cas d'un fond dé- pourvu de trous à la partie centrale.
La fig. 6 est une demi-coupe analogue dans le cas d'un fond présentant un nombre de tuyères un peu plus élevé que dans les cas précédents, les tuyères de la zone centrale étant bouchées sur une certaine longueur à partir de leur partie supérieure.
La fig. 7 est une coupe par VII-VII de la fige 6.
Le convertisseur représenté sur la fig. 1 comporte un garnissa- ge intérieur 1 sensiblement cylindrique s'étendant verticalement depuis le fond 2 traversé par les tuyères 3, jusqu'à la hauteur correspondant à l'amorçage @ de la panse et du bec.
Comme on le voit sur la fig. 4 les tuyères 3p disposées à la pé- riphérie sont placées à proximité immédiate du bord 4 du fond 2, la distance d'entre les tuyères les plus périphériques et le bord 4 étant notablement , inférieure aux valeurs adoptées généralement.
La fig. 5 représente un fond comportant le même nombre de tuyè- res 3, mais disposées de façon que la zone centrale 5 soit dépourvue de trous.
Suivant le mode de réalisation représenté aux fig. 6 et 7, le @ fond comporte un nombre de tuyères un peu supérieur à celui des cas précédents, mais les tuyères 3c de la zone centrale 5 sont initialement bouchées sur une certaine longueur à partir du niveau supérieur du fond.
Bien entendu le fond 2 est disposé comme d'habitude au-dessus de la boite à vent 6.
Le convertisseur étant, à la base, plus large que les convertis- seurs usuels, la cuirasse 7 est évidemment prévue plus large à la basepour en- tourer convenablement le garnissage et le fond.
La fig. 2 représente un convertisseur du type classique dont toute la partie basse a été modifiée selon l'invention.
Si le convertisseur représenté sur la fig. 1 ne peut être qu'un convertisseur entièrement nouveau puisqu'il est assez profondément modifié dans sa forme depuis le haut jusqu'en bas, le convertisseur représenté sur la fig. 2 est simplement un convertisseur déjà utilisé, modifié selon l'in- vention.
La différence essentielle entre les convertisseurs des fig. 1 et 2, est que, pour une même ouverture de bec et une même hauteur, le convertis- seur de la figure 1 présente un diamètre intérieur maximum plus grand que ee- lui du convertisseur classique de la figure 2. Il en résulte une capacité accrue du convertisseur, ce qui a charge constante détermine un abaissement du niveau du bain et une réduction supplémentaire de l'aptitude aux prejec- tions.
La modification essentielle à faire subir à un convertisseur Thomas existant pour le rendre conforme à l'invention est l'adoption d'une forme entièrement cylindrique de la partie inférieure du garnissage neuf, de façon à réaliser l'élargissement du fond prévu par l'invention., On voit sur la fig. 3 les différences entre le profil 8 du con- vertisseur classique, le profil 9 du convertisseur classique amélioré selon l'invention, et le profil 10 entièrement nouveau du convertisseur construit selon l'invention.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée par les deux modes de réalisation représentés aux dessins. Ceux-ci pourraient subir des modifi- cations de détail sans sortir du cadre de l'invention. En outre l'invention s'applique à tous les convertisseurs acides ou basiques.