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Dispositif d'évacuation des gaz d'échappement des convertisseurs en évitant les, rentrées d'air
Les gaz d'échappement qui se dégagent au cours de l'affinage des métaux dans un convertisseur, dans lequel le fluide d'affinage est soufflé par le fond, latéralement ou sur la surface du bain, s'échappent de ces installations presque exclusivement dans l'atmosphère.
En particulier au cours de l'affinage de la fonte par soufflage d'oxygène pur de haut en bas, il se forme une grande quantité de gaz d'échappement caractérisé en ce qu'ils consistent en oxyde de carbone qui brûle sans profit dans l'ouverture du convertisseur et entraînent une grande quantité de poussière d'oxy- de de fer à l'état de très fine division et par suite incommodent gravement par la fumée la région environnante, rapprochée et éloignée.
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Le remède à ces inconvénients consiste d'une part à recueillir l'oxyde de carbone non brûlé qui se dégage dans l'ou- verture du convertisseur et à le faire arriver dans une installa- tion d'utilisation et d'autre part à séparer des gaz la poussière d'oxyde métallique qu'ils contiennent en grande quantité.
Une condition préalable pour arriver à ces résultats consiste à empêcher les gaz du convertisseur de se mélanger avec l'air. La quantité totale des gaz d'échappement de la plupart des installations actuellement en service est si considérable qu'elle représente environ le décuple de là quantité de gaz dégagée par le traitement lui-même. De même qu'on ne peut envisager de brûler avec profit l'oxyde de carbone que s @ ne s'est pas encore mélangé avec l'air, de même l'épuration;des gaz d'échappe- ment ne peut être efficace que si la teneur en poussière des gaz à dépoussiérer est suffisante.
A ce propos il est également impor- tant d'empêcher l'air d'arriver, car la quantité de gaz qui doit être dépoussiérée ne représente qu'une fraction de la quantité qu'on obtient en permettant à l'air d'arriver sans limite. En faisant diminuer le volume des gaz qui doivent subir un traitement de dépoussiérage, on fait évidemment diminuer le coût de la sépa- ration de la poussière elle-même.
D'ailleurs même si on empêche une arrivée d'air intem- pestive, l'oxydation du métal qui se vaporise pendant le soufflage ne se poursuit pas complètement jusqu'au degré d'oxydation maximum, ce qui peut être important au point de vue de la sépara- tion de la poussière d'oxyde métallique.
Il y aurait donc un grand avantage à maintenir l'arrivée d'air intempestif entre des limites assez faibles pour empêcher une combustion prématurée de l'oxyde de carbone et permettre de réaliser un dépoussiérage efficace.
Pour arriver à ce résultat., il y a lieu de raccorder la conduite de gaz d'échappement au convertisseur par un joint étanche. Cependant il faut avoir soin à ce propos de ne pas
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empêcher les mouvements de bascule du convertisseur qui sont nécessaires pour le charger et pendant la coulée.
Un procédé connu permettant de recueillir les gaz d'échappement des convertisseurs non brûlés consiste à poser sur l'ouverture du convertisseur un large tuyau collecteur à double enveloppe, refroidi par circulation d'eau et communiquant télesco- piquement par son extrémité supérieure avec une conduite de gaz.
Indépendamment du fait que le guidage télescopique du tuyau collec- teur donne lieu à des difficultés à cause de la température élevée qui règne en ce point, il est nécessaire aussi de prévoir pour faire arriver et sortir le liquide de refroidissement une canali- sation flexible, qui par elle-même n'est pas susceptible de remplir les conditions rigoureuses qui lui sont imposées. De plus cette solution n'est applicable dans la pratique qu'aux conver- tisseurs complètement symétriques, mais non aux convertisseurs qui ne comportent qu'une symétrie,simple et par suite.d'une manière générale elle ne peut être considérée en aucune manière comme satisfaisante.
Un autre dispositif connu permettant de recueillir les gaz d'échappement des convertisseurs consiste à exercer par le dispositif de basculement du convertisseur la pression d'applica- tion entre le côté de bout de l'ouverture du convertisseur et le tuyau collecteur. L'étanchéité donne surtout lieu à des difficulté:' qui résultent de la formation de coulures à l'ouvertures du conver- tisseur.
L'invention a pour objet un dispositif d'évacuation des gaz d'échappement des convertisseurs en évitant les rentrées d'air, qui non seulement remédie aux inconvénients précités, mais encore présente des avantages très Importants. Le dispositif de l'in- vention se caractérise en particulier par une parfaite étanchéité entre l'ouverture et la calotte d'échappement du convertisseur, qui fait diminuer la quantité de l'air intempestivement entraîné à une valeur si faible qu'elle est pratiquement sans importance en
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service.
Ce résultat est obtenu en premier lieu suivant l'invention en remplissant l'intervalle annulaire entre l'ouverture du conver- tisseur et la calotte d'échappement par une entretoise qui se compo- se d'au moins deux portions séparées dans le sens longitudinal de préférence suivant une génératrice, qui en position de fermeture empêchant la rentrée d'air sont en contact étanche avec le con- vertisseur et la calotte et sont mobiles par rapport à cette posi- tion de fermeture.
Suivant une forme de réalisation choisie de préférence de ce dispositif, chacune des portions de l'entretoise de fermeture est montée à oscillation autour d'un axe horizontal situé dans le plan de sa surface de fond supérieure, de sorte qu'on peut faire basculer les portions de l'entretoise vers le bas et en dehors de façon à dégager l'espace qui est nécessaire pour faire basculer le convertisseur. Suivant une autre forme de réalisation appropriée du dispositif, les portions de l'entretoise de fermeture sont mobiles dans le sens horizontal ou dans une direction incli- née par exemple au moyen de chariots roulant sur des rails.
Les divers éléments de l'entretoise de fermeture sont de préférence en tôle et comportent des dispositifs de protection contre la chaleur, de préférence un dispositif de refroidissement par circulation d'un liquide disposé à l'intérieur des éléments de l'entretoise ou une maçonnerie de revêtement.
Les éléments de l'entretoise de fermeture peuvent être réunis à un châssis qui porte aussi leur axe d'oscillation. Le couple des éléments de l'entretoise par rapport à leur axe d'oscillation est équilibré dans le châssis de support par un contrepoids disposé de l'autre côté et par suite il suffit d'un. effort relativement faible pour mettre le dispositif en mouvement.
Sur le dessin ci-joint qui représente une forme de réali- sation à titre d'exemple du dispositif de l'invention monté sur un convertisseur qui comporte une tuyère d'arrivée d'oxygène y péné- trant de haut en bas:
La fig. 1 est une élévation de l'ensemble du dispositif
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dont une moitié est représentée en élévation et l'autre en coupe longitudinale, la fig. 2 est une vue en plan de la fig. 1 et les figs. 3, 4 représentent à plus grande échelle des détails du dispositif de l'invention.
Sur le dessin le numéro 1 désigne la partie supérieure du convertisseur, 2 la tuyère d'arrivée d'oxygène, 3 la calotte d'échappement des gaz qui 'se dégagent qui se trouvent à une cer- taine distance de l'ouverture du convertisseur et 4 le tuyau collec- teur des gaz d'échappement* L'intervalle entre l'ouverture du convertisseur et la calotte d'échappement est rempli par une entretoise, qui dans la forme de réalisation représentée a le forme d'un cône ouvert en haut et en bas, dont le diamètre diminue de haut en bas et qui se compose de deux moitiés symétriques 5a et 5b séparées suivant une génératrice,
en contact de fermeture suivant une circonférence 22 avec le bord inférieur de la calotte d'échappement et suivant une circonférence 23 avec la partie supérieure du convertisseur et s'appliquant l'une contre l'autre le long de deux génératrices 24.
Chaque demi-cône 5a et 5b de fermeture est porté par un châssis 8 solidaire d'un axe d'oscillation horizontal 6 monté de chaque côté dans des portées 7. Les axes d'oscillation 6 sont dans le plan de la surface de fond supérieure du cône de fermeture.
Un contrepoids 9 est disposé sur chacun des châssis du côté opposé aux demi-cônes 5a et 5b et la valeur de ces contrepoids est choisie de façon à appliquer sous leur action les deux demi-cônes facilement contre la calotte de fermeture 3 et contre le convertisseur, c'est- à-dire à les maintenir facilement en contact de fermeture.
Le bord inférieur des deux demi-cônes 5a et 5b à appli- quer sur des convertisseurs qui ne sont pas complètement symétri- ques est échancré de façon à s'adapter simplement à la forme symétrique du convertisseur.
On fait basculer les deux demi-cônes 5a et 5b hors de la
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position de fermetureen faisant agir un effort dirigé de bas en haut sur un point approprié 10 du châssis 8 et en amenant le châssis 8 avec Les demi-cônes correspondants 5a et 5b et le contre- poids 9 dans la position en pointillé de la fig. l, dans laquelle la nouvelle position des demi-cônes, est désignée par 5a' et,51!.., le point d'application de la force,,par 10' et la nouvelle position du contrepoids par 9'.
De préférence le bras de levier portant le contrepoids 9 du châssis 8 fait à partir de l'axe d'oscillation 6 avec le bras de levier qui porte le demi-cône un angle,approprié vers le bas de façon à utiliser le couple le plus avantageux; pour effectuer le mouvement de l'ensemble des éléments au moyen de câbles de traction respectifs 11 et 12 agissant de bas en haut.
On peut faire correspondre la forme du châssis 8 aux conditions existantes, par exemple la portion du châssis 8 qui porte le contrepoids 9 peut être plus étroite que le reste du châssis.
Le mouvement de bascule en dehors est provoqué par des câbles 11, 12 par exemple en fils métalliques, en faisant passer le câble 12 attaché au point 10 sur le demi-cône du 'côté gauche de la figure verticalement de bas en haut et directement sur un tambour 17 tandis que le câble 11 attaché sur le demi-cône de droite arrive aussi sur le tambour 17 en passant sur,des poulies de changement de direction 13, 14, 15, 16.
Le mouvement du tambour 17 dans le sens des aiguilles d'une montre fait basculer simultané- ment et automatiquement les deux demi-cônes 5a et 5b dans la direc- tion des flèches en dehors à partir de la position de fermeture et en faisant tourner le tambour 17 dans l'autre sens, on fait bascu- ler simultanément les deux demi-cônes 5a et 5b en sens inverse et les contrepoids 9 provoquent leur refermeture suivant la circonfé- rence 22 contre la calotte et suivant la circonférence 23 contre le convertisseur en même temps de chaque côtés De préférence le tambour 17 comporte une commande électrique au moyen d'un bouton poussoir et d'interrupteurs de fin de course.
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Il est nécessaire de protéger les demi-cônes de fermeture contre la forte chaleur qui se dégage surtout lorsque l'affinage de la fonte s'effectue par l'oxygène introduit par le haut. A cet effet les deux demi-cônes de fermeture de l'exemple de réalisation représenté sont refroidis. Ce refroidissement est obtenu au moyen de serpentins de refroidissement 19 Disposés à l'intérieur des demi-cônes 5a et 5b. Les tuyaux d'arrivée et de départ du fluide de refroidissement passent le long du châssis 8 jusqu'à l'axe d'oscillation 6, puis suivant les prolongements respectifs 20 et
21 de cet axe et se raccordent à une, conduite fixe du fluide de refroidissement par des raccords rotatifs 20' et 21'. Cette solu- tion permet d'éviter, malgré les mouvements de l'ensemble du dispositif, de prévoir un raccordement flexible des tuyaux.
La fig.' 3 représente une forme de réalisation du joint étanche entre les demi-cônes et la calotte d'échappement 3 suivant la circonférence 22 de la fig. 1 et la partie supérieure 1 du convertisseur suivant la circonférence 23 de la fig, 1. La calotte d'échappement 3 comporte une bague rapp o r t ée 27 qui d'une part sert de surface d'étanchéité contre le demi-cône de fermeture 5a et d'autre part sert aussi à renforcer cette calotte 3. De même le convertisseur comporte.une bague rapportée 28 qui pour tenir compte des coulures qui se forment à l'ouverture du convertisseur est disposée à une distance appropriée au-dessous de cette ouverture.
Les deux demi-cônes'de fermeture 5a et 5b compor- tent de leur côté sur leurs bords supérieurs et inférieurs des bagues rapportées respectives 25 et 26, qui servent non seulement à former des joints étanches, mais encore à renforcer les deux demi- cônes pour les empêcher de se gauchir. Les surfaces de contact entre les deux bagues 25 et 26 des demi-cônes et les bagues 27 de la calotte d'échappement 3 et 28 du convertisseur 1 sont rendues étanches par des garnitures ou des cordons en amiante de dimensions appropriées.
La fige 4 représente le joint étanche formé entre les
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deux demi-cônes 5a et 5b suivant les deux ,génératrices 24 (fig.l et 2). Ce joint ayant la forme d'un joint par recouvrement est formé par des barres de forme appropriée, pénétrant l'une dans l'autre 29, 30 et séparées par une garniture en amiante 31. Les deux barres 29 et 30 servent aussi à renforcer les deux demi-cônes et à les empêcher de se gauchir.
Etant donné que le dispositif de fermeture de l'inven- tion empêche d'observer la flamme à l'ouverture du convertisseur, le tuyau d'échappement des gaz 4 comporte un tuyau d'observation 18, par lequel sort une partie des gaz d'échappement qui brûlent à l'extrémité extérieure du tuyau et par suite en observant cette flamme on peut se rendre compte de l'allure du traitement dans le convertisseur et déterminer l'instant où il convient d'interrompre l'arrivée du vent.
En résumé les avantages du dispositif décrit ci-dessus permettant de faire échapper les gaz d'échappement en rendant étanche l'ouverture du convertisseur sont en particulier les suivants:
Le dispositif est facile à monter sans;grande difficulté ni dépense sur n'importe quel convertisseur xistant, sans avoir à faire subir aucune modification à l'installation elle-même. Il peut être construit simplement et à peu de frais pour n'importe quel type de convertisseur de symétrie multiple ou simple. Etant donné que tous les éléments mobiles sont équilibrés et quoique le dispositif de fermeture soit refroidi sur toute sa surface, la quantité d'énergie nécessaire à la manoeuvre est très faible.
Les tuyaux du fluide de refroidissement se raccordent aux demi-cônes par de simples presse-garniture et tous les tuyaux d'arrivée et de départ flexibles sont supprimés.
Le joint étanche décrit ci-dessus entre le convertisseur et la calotte est réalisé au moyen d'un cône en deux parties de section décroissante de haut enbas qui.constitue une forme de réali- sation choisie de préférence du dispositif de l'invention. Evidem-
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ment d'autres formes de réalisation sont encore possibles, par exemple parmi d'autres, celle dans laquelle l'intervalle annulaire entre l'ouverture du convertisseur et la calotte d'échappement est rempli par une entretoise d'une autre forme, par exemple cylindrique ou d'un cône de section décroissante de bas en haut.
L'entretoise de fermeture peut aussi se partager en plus de deux por tio ns. Sa surface d'enveloppe peut comporter une génératrice courbe. De plus la protection contre l'action de la chaleur peut être obtenue en recouvrant la surface intérieure de l'entretoise de fermeture par un revêtement (maçonnerie) en matière réfractaire.
Les divers éléments de l'entretoise de fermeture au lieu de rece- voir un mouvement de bascule par un système de leviers' peuvent aussi être mobiles dans le sens horizontal ou dans une direction inclinée, par exemple en les montant sur des chariots roulant sur des rails; l'étanchéité des éléments de l'entretoise par rapport à la calotte d'échappement et au convertisseur'ainsi qu'entre eux, peut aussi être assurée par un joint à recouvrement avec garniture en amiante de la même manière que sur la fig. 4.