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La technique décrite ci-dessous s'applique à tout four à cuve. Dans le cas de haut fourneau, l'introduction du vent se fait d'ordinaire, à partir du collecteur, par l'intermé di.aire de busillons portant à leur extrémité des tuyères qui débouchent dans le fhurneau L'ensemble busillon tuyère
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est placé dans la chapelle, qui est une ouverture dans la paroi réfractaire protégée mécaniquement et thermiquement sur sa surface latérale par un cône de protection appelé tympe sur lequel s'appuie l'ensemble busillon-tuyère. La tympe et la tuyère sont des organes généralement refroidis par circulation d'eau
La présente invention a pour objet principal la sup- pression de la tuyère dans sa conception actuelle, et notam ment la suppression de sa chemise d'eau.
En effet, pour assurer un bon guidage du jet de vent et conduire celui-ci le plus à coeur du fourneau, la tuyère dépasse généralement à l'intérieur la paroi de réfractaire d'une longueur nota- ble sinon, le vent aurait tendance à se coller le long de la paroi réfractaire où se trouve le passage de moindre résistance. La partie de la tuyère située à l'intérieur du haut-fourneau, soumise à un rayonnement intense doit être refroidie énergiquement, en général par une chemise à cir- culation forcée d'eau. La dépense d'eau correspondante est énorme ; en outre, elle oblige à une installation d'épura- tion coûteuse. Enfin, cette eau produit réciproquement un refroidissement de la charge, se traduisant par une augmen- tation de la quantité de coke nécessaire.
La répercussion sur la mise au mille peut être de l'ordre de 50 kg.
La présente invention consiste à supprimer purement et simplement la tuyère, en la remplaçant par une modification convenable du busillon tendant à lui permettre d'assurer les mêmes fonctions que la tuyère sans avoir à en subir les inconvénients.
A cet effet, l'invention a pour objet une tuyère de four à cuve et, en particulier ae haut fourneau, cette
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tuyère étant caractérisée par la combinaison d'un conduit central, d'un conduit annulaire enveloppant ce conduit central, et de moyens de guidage pour que, à l'extrémité libre, le flux du conduit annulaire rencontre le flux central sous un angle, et que la zone de confluence soit dans la paroi du haut fourneau et donc à l'extérieur de la cuve, des moyens étant prévus pour faire varier les débits dans le conduit central et le conduit annulaire.
L'invention peut aussi comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : a/ L'extrémité libre du conduit annulaire est confor- mée de façon à constituer un ajutage tel que le flux annu- laire est amené transversalement au flux central, b/ L'ajutage suivant (a) est complété par une grille d'aubes. c/ La section de sortie du conduit annulaire peut être réglée par le déplacement longitudinal du conduit central. d/ Le conduit central est pourvu de moyens d'obtura- tion du vent à l'entrée ou à la sortie. e/ L'extrémité libre du conduit annulaire est conformée de façon dissymétrique afin d'obtenir une déviation du flux total dans une direction déterminée. f/ La section de sortie du conduit central est obtu- rée de manière réglable par un tampon conique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre de formes d'exécution données à siraple titre d'exemples nulle- ment limitatifs, et schématiquement représentées au dessin annexé dans lequel :
La Fig. 1 représente schématiquement en coupe axiale une tuyère de haut fourneau suivant l'invention ;
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La Fig. 2 est une vue analogue d'une variante ;
La Fig. 3 est une vue analogue de la même variante montrant, en outre, les moyens de réglage de la section de passage du débit annulaire ;
La Fig. 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale de la même variante, le manchon central étant obturé;
La Fig. 5 est une vue analogue toujours de la même variante, le manchon central présentant une extrémité dissymétrique ;
La Fig. 6 est une coupe par VI-VI de la Fig. 5 ; et
La Fig. 7 représente schématiquement en coupe axiale une troisième variante.
Suivant la Fig. 1, la paroi 1 du haut fourneau est entièrement protégée par la tympe 2, de préférence à circu- lation d'eau, et formant chapelle. Sur celle-ci s'appuie le busillon 3 par sa tête conique 4 faisant office d'appui de centrage.
Le busillon comprend une enveloppe double dans laquel- le la partie centrale et la partie annulaire sont alimentées l'une et l'autre en vent, soit que l'enveloppe intérieure 5 s'arrête en amont, soit qu'elle soit percée de grandes ouvertures. (Fig. 3)
Les deux courants ainsi produits se rejoignent à l'ex- trémité dans une zone 6 comprenant des ajutages convenable- ment guidés, constitués,par exemple, par les enveloppes intérieures et extérieures au busillon, de telle manière qu'à la confluence les deux courants forment un angle.
Ensuite, par raison de symétrie, le courant composé sort @ axialement. La variation de direction ainsi imposée au cou- rant annulaire se traduit par une importante réduction de lq
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la section du jet final, de diamètre notablement inférieur à la section de sortie du busillon, de sorte que l'ensemble remplit la fonction d'un ajutage rentrant forcé.
Cette constitution du busillon permet d'obtenir de nombreux avantages. Tout d'abord, l'ensemble se terminant à une certaine distance d de l'entrée du haut fourneau ou, au plus, à cette entrée même, n'a pas besoin d'être refroi di par eau. Ensuite, la convergence vers l'axe des filets 'fluides, imposée par le flux annulaire, s'oppose à ce que le jet se plaque contre une paroi de revêtement et remplace donc la fonction assurée primitivement par le prolongement de la tuyère à l'intérieur du haut fourneau. En outre, comme on le verra plus loin, il est possible de prévoir des moyens de réglage simples pour faire varier le rapport du débit annulaire au débit central.
Enfin, on peut éven- tuellement envoyer dans l'espace annulaire un autre fluide que du vent chaud, par exemple du vent froid ou du gaz inerte, si on désire protéger le vent chaud central pour qu'il produise la combustion du coke plus à coeur. On peut même envoyer dans l'espace annulaire du ferro silicium ou tout autre produit gazeux ou pulvérulent.
La Fig. 2 représente schématiquement une variante de la Fig. 1 dans laquelle la section de passage du débit annulaire est également assez importante. Dans ce cas,on peut être amené à introduire d'autres éléments de guidage que les enveloppes intérieures et extérieures du busillon pour imposer un changement de direction aux filets fluides, par exemple sous la forme d'une grille d'aubes 7 qui impo- sent à ces filets de déboucher dans la zone de confluence en faisant un angle important avec laxe, par exemple
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d'environ 120 degrés dans le cas de la figure.
Suivant la Fig. 3 on peut faire varier la section effective du jet final par l'intermédiaire d'une variation de la section de passage du débit annulaire. A cet effet, l'élément intérieur 5 se présente sous la forme d'un man- dhon amovible par l'arrière à l'aide d'un système de clave- tage comportant plusieurs, positions longitudinales. Sur la figure on a représenté en 8 et 8 les deux positions extrê- mes des clavettes fixant le manchon amovible. Sur cette même figure, on voit en 9 les ouvertures par lesquelles le vent est introduit dans le manchon.
Ce dernier est en outre interchangeable, et peut être rapidement remplacé par un autre comportant par exemple à son extrémité un orifice de section différente, ou même une plaque fermant presque complètement cet orifice (Fig. 4) à l'exception d'un regard central 10 pour la visée optique nécessaire à la mesure des températures. En outre, la tympe 2a présente une forme spéciale, la chemise d'eau étant rabattue devant l'extrémité du busillon afin d'assurer une protection thermique.
Enfin, on a prévu en 11 une canalisation pourvue d'une vanne 12, afin de faire varier la pression du jet -annulai- re au moyen d'un .compresseur à haute pression, non repré- senté.
On comprend que la variation de la section effective du* jet final'permette de régler la zone de combustion en pro- fondeur. En outre, le changement de la partie amovible est @ une opération notablement plus rapide qu'un changement de tuyère, nécessitant par exemple 5 minutes au lieu de 40 mi- nutes. Comme on le sait, les' changements de tuyères peuvent être imposés par un travail quelconque à effectuer sur la
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paroi de la tuyère, ou par un nettoyage rendu nécessaire lorsque le laitier remonte dans le busillon.
La Fig. 5 représente une variante de la Fig. 3 dans laquelle le manchon 5 est terminé de façon dissymétrique, le demi-cylindre inférieur étant plus long que le demi- cylindre supérieur. Il en résulte que la section de passage du débit annulaire peut être diminuée considérablement ou même entièrement obturée à l'extrémité du demi-cylindre inférieur. Comme on le comprend en voyant la figure, la composition du jet semi-annulaire, ou presque semi-annuelaire et du débit central produit alors un jet dirigé vers le bas.
La bride 21 portant le dispositif de clavetage du man- chon 5 est susceptible, par rotation autour de l'axe du manchon, d'occuper quatre positions à 90 degrés l'une de l'autere ce qui permet, à l'aide du même manchon, d'obtenir un jet résultant dirigé soit vers le haut, soit vers le bas, ou bien soit vers la droite ou vers la gauche, dans le plan horizontal passant par ledit axe.
La Fig. 6 représente les positions des clavettes 8 permettant d'obtenir les 4 directions du jet principal dont on vient de parler. Il est évident que l'on pourrait obte- nir d'autres positions en prévoyant les trous nécessaires sur la bride 22 qui coopère avec la bride 21
Enfin, la Fig. 7 représente une autre variante suivant laquelle on a supprimé tout refroidissement par eau. La tympe n'existe plus et la chapelle est constituée par un blindage conique 13. La partie extrême du busillon présente comme précédemment, une surface conique 4 servant d'appui sur la chapelle. l'élément intérieur est ici encore un manchon amovible formant une fente annulaire variable avec
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l'enveloppe extérieure du busillon.
Une autre partioulari- - té avantageuse de cette variante est constituée par une aiguille 14 dont la tête 15 fait varier la surface de 1 orifice de sortie 16 du manchon amovible, lorsqu'on dépla- ce l'aiguille suivant l'axe du dispositif. La variation du débit central est alors dùe à la variation de la sec- tion de l'orifice terminal sans introduire de perte de charge ni, par conséquent, de perte de vitesse de pénétra- tion lorsqu'on diminue le débit.
Il est bien entendu que l'on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfection- nements de détail, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents.
C'est ainsi que l'on pourrait introduire dans le con- duit central des nouvelles tuyères, des bagues réduisant la section de passage, comme on le fait jusqu'ici dans le cas des tuyères ordinaires.
Revendications
1 - Tuyère de four à cuve et, en particulier de haut fourneau, cette tuyère étant caractérisée par la combinai- son¯d'un conduit central, d'un conduit annulaire envelop- pant le conduit central, et de moyens de guidage pour que, à l'extrémité libre, le flux du conduit annulaire rencon- tre le flux central sous un angle, et que la zone de conflu- ence soit dans la paroi du haut fourneau et donc à l'exté- rieur de la cuve, des moyens étant prévus pour faire varier les débits dans le conduit central et le conduit annulaire.