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TUYERE DE SOUFFLAGE POUR L'AFFINAGE DE METAUX.
Il est connu, dans l'affinage de métaux, d'introduire l'agent d'affinage gazeux par le haut dans le bain métallique aulieu de le faire par le fond du récipient d'affinage, comme cela a lieu dans le convertisseur habituel. On a, dans ce cas, insufflé l'agent d'affinage sur ou sous la surface du bain métallique. Dans le cas du soufflage sur la surface de ce bain, la tuyère de soufflage n'est pas exposée au contact avec le bain métallique, mais seulement à la chaleur de rayonnement ambiante. On a pu surmonter cette action de la température par refroidissement de la tuyère.
Par contre, dans le cas de tuyères plongées par le haut dans le bain métallique, au moyen desquelles on obtient une action d'affinage notablement plus intense que dans le cas de soufflage sur la surface du bain, en particulier dans le cas de l'affinage avec de l'oxygène ou avec du vent soufflé à teneur élevée en oxygène, on s'est jusqu'ici accommodé du fait que les tuyères étaient détruites par le bain métallique et on a par suite employé des tubes non refroidis, appelés "lances", qui étaient plus ou moins vite brûlés à leur extrémité avant et qui étaient enfoncés graduellement de façon correspondante dans le bain jusqu'à ce qu'ils fussent renouvelés.
On a essayé de réduire ce fort brûlage en recouvrant ces tubes de matières réfractaires ou difficilement oxydables. La forte consommation de tubes ne peut toutefois être diminuée que dans une faible mesure par un tel mode d'isolation. Ce fait et les interruptions de travail exigées par le changement fréquent des lances rendent toutefois le procédé non-économique .
Il a été découvert que des tuyères suffisamment refroidies peuvent être, sans destruction, plongées dans le bain métallique lorsqu'au moins leur extrémité avant est disposée dans le bain suivant un angle aussi grand que possible, par rapport à la verticale. La destruction de tuyères plongées dans le bain métallique a lieu manifestement, en premier lieu, par des produits
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d'oxydation du bain. Ceux-ci produisent, dans le cas de tuyères disposées verticalement, le long desquelles ils montent, non seulement un chauffage local, mais aussi des attaques par corrosion, qui ne peuvent pas être écartées par refroidissement. Si, par contre, l'agent d'affinage sort de la tuyère sous un angle aussi grand que possible par rapport à la verticale, il met le bain en mouvement en l'éloignant de la tuyère.
Ceci écarte non seulement, à partir de l'orifice de la tuyère, les parties du bain localement fortement chauffées par l'agent d'affinage, mais aussi les produits ascendants d'oxydation ne passent plus le long de la tuyère et ne peuvent par suite plus exercer d'attaque par corrosion sur celle-ci. Il est possible, de cette manière, de donner aux tuyères, dans le cas d'un bon refroidissement, une longue durée de service.
La qualité du refroidissement est accrue, conformément à une caractéristique additionnelle de l'invention, par le fait que la chambre de refroidissement est divisée en deux compartiments annulaires concentriques par une cloison calorifuge, s'étendant jusqu'au voisinage de l'orifice de la tuyère. On évite ainsi que l'eau chaude, revenant de l'orifice de la tuyère,cède sa chaleur à l'eau qui y pénètre, et on obtient que l'agent de refroidissement sorte avec une température très élevée, c'est-à-dire soit complètement utilisé pour le refroidissement. On guide de préférence l'agent de refroidissement de telle manière qu'il parcours d'abord le compartiment annulaire intérieur et qu'il soit évacué par le compartiment annulaire extérieur.
L'agent de refroidissement est ainsi, en coopération avec l'action calorifuge de la cloison séparant les compartiments annulaires, amené pratiquement avec sa température d'entrée à l'orifice de la tuyère et y produit le refroidissement le plus intense.
Gomme l'agent de refroidissement est utilisé complètement pour le refroidissement, la construction de la tuyère selon l'invention a pour conséquence une économie importante en agent de refroidissement. On emploie principalement l'eau comme agent de refroidissement
La cloison calorifuge dans la chambre de refroidissement de la tuyère peut être constituée simplement par deux tubes à paroi mince, enfilés l'un dans l'autre avec un certain jeu et reliés entre eux à leurs extrémités par exemple par soudure. La couche d'air entre les tubes produit alors l'isolation. Pour obtenir un écartement faible mais uniforme entre les tubes, on enroule avantageusement, autour du tube intérieur, une hélice à pas rapide d'un. fil métallique rond, qui est soudé à ses extrémités au tube. L'espace intérieur vide peut également être rempli d'une matière calorifuge.
Pour augmenter la surface de dégagement de chaleur de la paroi de la tuyère, celle-ci est avantageusement munie d'ailettes sur sa face interne.
Le dessin ci-joint représente, comme exemple de réalisation de l'invention, une tuyère de soufflage. Sur ce dessin : La fig. 1 représente la tuyère de soufflage en coupe longitudinale, la partie médiane'étant en arrachement; et la fig. 2 représente la coupe transversale suivant la ligne II-II sur la fig. 1.
La tuyère de soufflage présente la forme d'une pipe et consiste essentiellement en trois tubes enfilés concentriquement l'un à l'intérieur de l'autre, 1, 2 et 3. Le tube 1, constituant l'enveloppe extérieure, est muni, sur sa face interne, d'ailettes 4, dont les arêtes intérieures servent d'appui pour le tube 2. Ce tube 2 est à double paroi. Les parois entourent une matière de remplissage calorifuge 5, qui consiste en une masse d'amiante.
Sur l'extrémité avant de la tuyère est montée une calotte 6, qui présente une forme annulaire et qui est soudée, par son arête intérieure, au tube 3 servant à l'amenée de l'agent d'affinage, et, par son arête extérieure, au tube extérieur 1. L'anneau constituant la calotte 6 présente une section transversale en forme de demi-cercle et est muni d'ailettes radiales 7, dont le nombre coïncide avantageusement avec le nombre d'ailettes 4 et qui se raccor-
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dent à ces ailettes.
La tuyère de soufflage est raccordée par son tube 3 à une con- duite d'amenée d'agent d'affinage. L'extrémité supérieure de la tuyère est assemblée à une plaque de support 8, qui présente une ouverture 9, à travers laquelle passe le tube 3 et qui laisse libre l'espace annulaire 10 entre les tubes 2 et 3, Sur la plaque de support 8 est monté un chapeau 11, qui ferme l'extrémité supérieure de la tuyère et à travers lequel passe le tube 3. Le chapeau 11 est raccordé à une conduite 12 d'amenée d'agent de refroidissement. Au voisinage de la plaque de support 8, les ailettes 4 sont supprimées, de sorte qu'il existe entre les tubes 1 et 2 un ,espace annulaire libre 13. A celui-ci est raccordé un tube 14.
On utilise principalement de l'eau comme agent de refroidissement. Cette eau pénètre par le tube 12 dans le chapeau 11 et passe de celuici dans l'espace annulaire 10, compris entre les tubes 2 et 3, jusqu'à l'extrémité avant de la tuyère, est déviée dans la calotte 6 et sort par le tube 14, en s'écoulant entre les ailettes 4.
La couche intermédiaire calorifuge 5 empêche le réchauffage de l'eau entrante par l'eau sortante.
La tuyère de soufflage selon l'invention convient en particulier pour l'affinage préalable de fonte; mais elle peut également être employée pour l'affinage final d'acier selon le procédé acide ou basique au vent soufflé, ainsi que pour l'affinage de métaux et alliages.
REVENDICATIONS
1.- Tuyère de soufflage pour l'affinage de métaux par introduction de l'agent d'affinage par le haut sous la surface d'un bain métallique, caractérisée en ce qu'au moins l'extrémité avant de la tuyère est disposée suivant un angle aussi grand que possible par rapport à la verticale et en ce que la tuyère est entourée d'une enveloppe parcourue par un agent de refroi- dissement.