LU87284A1 - Lance d'injection immergee et procede de refroidissement d'une telle lance - Google Patents
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Description
" : η -7 Ο θ 1/ GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG
Brevet N°......Q....../....................Ο Τ' ... ...... BL 4137 · ' _ —«βτ- h a«»» Monsieur le Ministre du __________ · de l’Économie et des Classes Moyennes
Tt d'l‘vr' =¾¾¾ Service de la Propriété Intellectuelle ire e e LUXEMBOURG »
Demande de Brevet d’invention ---:--------(î) I. Requête
Centre de Recherches Métal lurgiques-Centrum Voor Research In De _____ ( 2)
Metallurgie, Association sans but lucratif-Vereniging zonder winstoogmerk__
47, rue Montoyer B-1040- BRUXELLES
Représentée par : E.T. FRËYL INGER & E. MËYËRS, Îng. cbns. en P. 1. f ^ ~ ~^57~τ:ΰ^~Ή;[Γ^Ϊ^ QZTKEMBOCFRXj WTSÎf^CTÂTT^RETS--------- { ’ dépose(nt) ce—D.i.x..neuf..juii.Jet..mil..neuLcent_qua.tr.e....vlngt.jh.ui..t__________________ (4) à —15 ..0.0— heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- (5) "Lance d'injection immergée et procédé de refroidissement d'une telle lance" _ 2. la description en langue----------ί.Γ——?.£i—.___________________________de l’invention en trois exemplaires; 3...........................-....................................planches de dessin, en trois exemplaires;· . ^ ig88 4. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le_________________—_______Ü._____________; 5. la délégation de pouvoir, datée de.......................Bruxelles________________________________ le_____________11 juillet 1988_; 6. le document d’ayant cause (autorisation); déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont): ( 6) PJRET Jacques Quai de Rome 61/034..............B-4000-LIEGE BELGIQUE__________________________ revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de ( 7) ...................................................bp.©vet-4Unv®.uUon.......................déposée(s) en (8)..................Belgique.—._________________________________ le (9).......................Q7-. Août J.982.......................................................______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ sous le N° (10)---------------__.......08.7QQ88.4_..........................—..............................................................................................................................................................
, ,,Λ Centre ae Recherches Métallurgiques au nom de (11)..........................................................................................................................................................................................................................................................................................
élit(élisent) domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________46. rue du Cimetière__________________________ _____________________________________ (12) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, avec ajournement de cette délivrance à.....................................................................................................yZ.................................................................................mois. (13)
Le déposant / mandataire: .......—................................................................................................................................................................. (14) IJ Π. Procès-verbal de Dépôt
La susdite demaâdede brewj,^T|vf^joîï^qété déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété In^Îqûi^^e^uxe^p'qurg, en date du: 19 ju i 11 et 1988 I ···*' il Pr. le Ministre de l’Écoapmie et des Classes Moyennes, à.....]5.Æ...........heures \ \X. . / Le chef du service qdna propriété intellectuelle, 7V, A 68007...........;_Y_ EXPLICATIONS RELATIVES AU FORMULARE DE DÉPÔT. f ]/ \ λ (1) s’il y a lieu "Demande de certificat d’addition au brevet principal, à la demande de brevet principal No.... X..... ,/i/...»........"-(2) inscrire les nom, prénom, profession, f Ç A f' adresse du demandeur, lorsque celui-ci est un particulier ou les dénomination sociale, forme juridigue, adresse du siège so AD, lorsque le demandeur est une personne morale - (3) inscrire </JL les nom, prénom, adresse du mandataire agréé, conseil en propriété industrielle, muni d’un pouvoir spécial, s’il y a lieu: "représenté par............agissant en qualité de mandataire" -(4) date de dépôt en toutes lettres-(5) titre de l’invention-(6) inscrire les noms, prénoms, adresses des inventeurs ou l’indication "(voir) désignation séoarée (suivra)’’. lorsque la dési* * BL 4137
Revendication de la priorité de la demande de brevet déposée en Belgique le 07 Août 1987 No 08700884 Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet d'invention pour : "Lance d'injection immergée et procédé de refroidissement d'une telle lance"
CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES
Centrum Voor Research in de Metallurgie Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk 47, rue Montoyer B - 1040 - BRUXELLES
- 1 - C2424/8708.
Lance d’injection immergée et procédé de refroidissement d'une telle lance.
La présente invention concerne une lance d'injection immergée, ainsi qu'un procédé de refroidissement d'une telle lance.
Par lance immergée il faut entendre, au sens de la présente invention, 5 une lance destinée à être, en service, plongée dns un bain de métal · fondu, en particulier de la fonte ou de l'acier, pour y injecter une substance de traitement telle qu'un agent désulfurant et/ou y insuffler un gaz de brassage. Une telle lance immergée est, par essence, constituée d'un tube métallique servant à l'injection de 10 l'agent désulfurant et/ou du gaz de brassage, et d'une gaine réfractaire de protection entourant ce tube métallique.
Il est connu de refroidir une telle lance au moyen d'un gaz qui circule dans une chambre annulaire comprise entre le tube d'injection et 15 la gaine réfractaire.
Les lances connues présentent cependant un certain nombre d'inconvénients qui limitent leur durée de vie. La gaine réfractaire est généralement solidaire du tube métallique d'injection; il en résulte des 20 fissurations dans le matériau réfractaire, ou l'apparition de jeux entre les éléments réfractaires, par suite des différences de dilatation entre l'acier et le matériau réfractaire. Par ailleurs, le diamètre extérieur des lances est en général faible par rapport à leur Longueur; elles sont dès lors fréquemment sujettes à des vibrations, 25 qui accentuent la fissuration et accélèrent la ruine des lances.
- 2 -
La présente invention a pour objet de proposer une Lance d'injection immergée qui ne présente pas Les inconvénients précités. L'objectif visé par L'invention est atteint grâce à un agencement particuLier des éLéments constitutifs de La Lance, combiné à un refroidissement in-5 tense de La Lance et notamment de sa partie immergée.
Conformément à La présente invention, une Lance d'injection qui comporte un tube d'injection métaLLique débouchant à L'extérieur de La Lance à proximité de L'extrémité de ceLLe-ci et une gaine réfractaire 10 entourant Ledit tube d'injection à une certaine distance de ceLui-ci, est caractérisée en ce qu'eLLe comporte une enveLoppe métaLLique tubuLaire coaxiaLe audit tube et adjacente à La surface intérieure de Ladite gaine réfractaire, Ladite enveLoppe se proLongeant vers Le haut au-deLà de Ladite gaine réfractaire, et en ce que, dans L'espace annu-15 Laire compris entre Ledit tube d'injection et Ladite enveLoppe métaLLique, iL est prévu au moins un conduit d'aLimentation d'un agent de refroidissement s'étendant substantieLLement sur toute La Longueur dudit tube d'injection, et débouchant dans Ledit espace annuLaire à proximité de L'extrémité distaLe dudit tube d'injection. Ladite enve-20 Loppe métaLLique tubuLaire présentant, dans sa partie se proLongeant au-deLà de La gaine réfractaire, des moyens pour introduire Ledit conduit dans Le tube d'injection et des moyens pour assurer L'évacuation dudit agent de refroidissement.
25 SeLon L'invention, Lesdits moyens d'introduction du conduit et Lesdits moyens d'évacuation de L'agent de refroidissement sont constitués par des orifices ménagés dans Ladite enveLoppe tubuLaire. Ces orifices peuvent d'aiLLeurs être confondus en un seuL dont La section est nettement supérieure à La section dudit conduit.
30 D'une façon connue en soi. Ledit tube d'injection peut déboucher à L'extérieur de La Lance soit suivant L'axe LongitudinaL de ceLLe-ci soit par des ouvertures LatéraLes.
35 SeLon une caractéristique intéressante de L'invention, Ladite enveLoppe métaLLique est pourvue d'un unique moyen d'ancrage de Ladite
V
- 3 - gaine réfractaire situé à proximité de L'extrémité immergée de La Lance. Ce moyen d'ancrage peut par exempLe être constitué par un bour-reLet annuLaire prévu à La surface extérieure de Ladite enveLoppe métaLLique.
5
EgaLement seLon L'invention, Ladite enveLoppe métaLLique présente un diamètre extérieur compris entre 60 mm et 250 mm, afin que sa section transversaLe présente un moment d'inertie suffisamment élevé pour rendre La Lance pratiquement insensible aux vibrations.
10
Le diamètre intérieur de La gaine réfractaire est supérieur d'environ 1 mm à 2 mm au diamètre extérieur de l'enveloppe métaLLique, de manière à assurer entre ces deux pièces un jeu permettant La Libre dilatation de L'enveloppe métaLLique.
15
Le diamètre extérieur de La gaine réfractaire est compris entre environ 220 mm et 450 mm, afin d'assurer une protection thermique et une insensibilité aux vibrations.
20 La gaine réfractaire peut être réaLisée en un béton réfractaire, connu en soi, résistant à La fonte ou à L'acier en fusion. Ce béton réfractaire présente une épaisseur comprise entre environ 40 mm et 100 mm, seLon La valeur des diamètres intérieur et extérieur de La gaine réfractaire.
25 IL s'est cependant avéré intéressant de prévoir une virole de protection ayant une composition particulière, dans La zone de La Lance exposée à L'action des scories qui flottent sur Le bain de métaL. Cette précaution est particulièrement intéressante dans Le cas où L'on 30 pratique L'injection de calcium ou d'un Laitier spéciaL provoquant La formation de scories agressives.
A cet effet, La viroLe de protection est avantageusement composée de Al2°3 ~ graphite, Αί,,Ο^ graphite - BN, MgO - graphite, MgO - graphite 35 - BN, ou Zr02 - graphite. Elle est de préférence fabriquée par compression isostatique; son épaisseur est égale à environ La moitié - 4 - de celle du béton constituant la gaine réfractaire.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit conduit est calorifugé sur au moins une partie de sa longueur à l'intérieur dudit 5 espace annulaire. Cette particularité permet d'éviter l'échauffement de l'agent de refroidissement avant qu'il soit délivré dans l'extrémité de la lance.
En outre, ledit conduit se termine avantageusement par un diaphragme 10 calibré, permettant de contrôler le débit de l'agent de refroidissement.
Un autre aspect de la présente invention porte sur un procédé de refroidissement d'une lance d'injection du type qui vient d'être 15 décrit.
Conformément à cet autre aspect de l'invention, le procédé de refroidissement d'une lance d'injection présentant un espace annulaire compris entre un tube d'injection et une enveloppe métallique 20 tubulaire est caractérisé en ce que l'on délivre un agent de refroidissement liquide à l'intérieur dudit espace annulaire, à proximité de l'extrémité distale de la lance, et en ce que l'on règle le débit dudit agent de refroidissement liquide de telle façon qu'il donne naissance à un gaz, respectivement à une vapeur, ledit gaz, res-25 pectivement ladite vapeur circulant ensuite dans la lance et étant évacué(e) par un orifice approprié.
En particulier, il s'est avéré intéressant d'assurer ledit refroidissement au moins en partie au moyen de dioxyde de carbone liquide; à 30 sa sortie dudit conduit, celui-ci se détent brusquement et donne naissance à dù C0^ gazeux. Cette opération consomme d'importantes quantités de chaleur et provoque donc un intense refroidissement de la lance.
35 L'agent de refroidissement liquide utilisable dans le cadre du présent procédé n'est évidemment pas limité au C0^ qui vient d'être mentionné.
- 5 -
Cet agent de refroidissement peut notamment être L'eau ou un Liquide aqueux, qui est fourni avec un débit suffisamment faibLe pour qu'iL se produise une vaporisation, c'est-à-dire un changement d'état dudit Liquide et ainsi un refroidissement intense de La Lance.
5 IL convient de dimensionner soigneusement La Lance et Le débit d'agent de refroidissement Liquide, afin d'éviter La destruction de La Lance sous L'effet du changement de voLume qui accompagne La gazéification ou La vaporisation de L'agent de refroidissement.
10
La figure unique annexée iLLustre un mode de réaLisation particuLier d'une Lance d'injection conforme à L'invention.
Dans cette figure, on a schématiquement représenté une poche d'aciérie 15 1, contenant de L'acier en fusion 2 sur LequeL fLotte une couche de scorie 3.
Une Lance d'injection pLonge dans L'acier en fusion 2, sensibLement jusqu'au fond de La poche 1 où eLLe permet d'injecter des matériaux, 20 par exempLe des agents désuLfurants, fournis par un tube d'injection 4. Le tube d'injection 4 est entouré par une enveLoppe métaLLique 5, eLLe-même protgée par une gaine réfractaire 6 contre tout contact avec L'acier 2 et La scorie 3. La gaine réfractaire 6 présente une viroLe 11 de composition spéciaLe au niveau de La couche de scorie 3. A 25 proximité de son extrémité immergée, L'enveLoppe métaLLique 5 est pourvue d'un bourreLet annuLaire 7 servant d'ancrage pour La gaine réfractaire 6. Cet ancrage peut être réaLisé de toute façon appropriée; iL assure La fixation de La gaine réfractaire tout en permettant La Libre diLatation de L'enveLoppe métaLLique 5.
30
Dans L'espace annuLaire compris entre Le tube d'injection 4 et L'enveLoppe métaLLique 5 est disposé un conduit 8, garni d'un caLorifugeage 9 et se terminant par un diaphragme caLibré 12. Ce conduit est raccordé à une source de CO^ Liquéfié et, grâce au caLorifugeage 9, iL 35 déLivre du C02 Liquide à L'extrémité de La Lance. A cet endroit, iL y * - 6 - a changement d'état du CO^ Liquide en CO^ gazeux, ce qui refroidit efficacement L'intérieur de La Lance. Le CO^ gazeux s'échappe par une ouverture 10 ménagée dans La partie supérieure de L'enveLoppe métaLLique 5.
5
Grâce à La présente invention, Le refroidissement de La Lance atteint aisément L'intensité désirée sans nécessiter des débits éLevés d'agent de refroidissement. Ce refroidissement intense de La Lance améLiore sa résistance à La fissuration, maintient La rigidité des composants 10 métaLLiques et permet de réduire La durée du traitement du métaL.
Claims (10)
1. Lance d'injection qui comporte un tube d'injection (4) métallique débouchant à l'extérieur de la lance à proximité de l'extrémité de celle-ci et une gaine réfractaire (6) entourant ledit tube d'injection à une certaine distance de celui-ci, caractérisée en ce qu'elle 5 comporte une enveloppe métallique tubulaire (5) coaxiale audit tube (4) et adjacente à la surface intérieure de ladite gaine réfractaire (6), ladite enveloppe se prolongeant vers le haut au-delà de ladite gaine réfractaire, et en ce que, dans l'espace annulaire compris entre ledit tube d'injection (4) et ladite enveloppe métallique (6), il est 10 prévu au moins un conduit (8) d'alimentation d'un agent de refroidissement s'étendant substantiellement sur toute la longueur dudit tube d'injection et débouchant dans ledit espace annulaire à proximité de l'extrémité distale dudit tube d'injection, ladite enveloppe métallique tubulaire présentant, dans sa partie se prolon-15 géant au-delà de la gaine réfractaire, des moyens pour introduire ledit conduit (8) dans le tube d'injection (4) et des moyens pour assurer l'évacuation dudit agent de refroidissement.
2. Lance d'injection suivant la revendication 1, caractérisée en ce que 20 ledits moyens d'introduction du conduit (8) dans le tube d'injection (4) et lesdits moyens d'évacuation dudit agent de refroidissement sont constitués par des orifices ménagés dans ladite enveloppe tubulaire (5) .
3. Lance d'injection suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite enveloppe métallique est pourvue d'un unique moyen (7) d'ancrage de ladite gaine réfractaire ledit moyen d'ancrage étant situé à proximité de l'extrémité immergée de la lance.
4. Lance d'injection suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3. caractérisée en ce que ladite enveloppe métallique présente un diamètre extérieur compris entre 60 mm et 250 mm. β - 8 -
5. Lance d'injection suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite gaine réfractaire présente un diamètre intérieur supérieur d'environ 1 mm à 2 mm au diamètre extérieur de l'enveloppe métallique, et un diamètre extérieur compris 5 entre 220 mm et 450 mm.
6. Lance d'injection suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite gaine réfractaire comprend, dans sa zone exposée à l'action des scories liquides, une virole (11) 10 extérieure en un matériau contenant du A^O^, du MgO ou du ZrO^, ainsi que du graphite et éventuellement du nitrure de bore.
7. Lance d'injection suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit conduit est calorifugé (9) sur au 15 moins une partie de sa longueur à l'intérieur dudit espace annulaire.
8. Lance d'injection suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit conduit se termine par un diaphragme calibré (12). 20
9. Procédé de refroidissement d'une lance d'injection présentant un espace annulaire compris entre un tube d'injection et une enveloppe métallique tubulaire, conformément à l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on délivre un agent de 25 refroidissement liquide à l'intérieur dudit espace annulaire, à proximité de l'extrémité distale de la lance, et en ce que l'on règle le débit dudit agent de refroidissement liquide de telle façon qu'il donne naissnce à un gaz, respectivement à une vapeur, ledit gaz, respectivement ladite vapeur, circulant ensuite dans la lance et étant 30 évacué(e) par un orifice approprié.
10. Procédé de refroidissement d'une lance d'injection, suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ledit agent de refroidissement liquide est, au moins en partie, constitué par du dioxyde de carbone 35 liquéfié.
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