Dispositif de décrassage d'une lance destinée à être introduite dans un récipient métallurgique

Abstract

 Ce dispositif comporte un support fixe constitué par une virole cylindrique 14, au travers de laquelle la lance 5 peut être déplacée axialement et des dogits de raclage 16 dont les extrémités, qui comportent des moyens de fendage 21, peuvent être maintenues sensiblement au contact de la lance. Un jeu, suffisant pour laisser passer les accrochages 12 de matériaux que l'on souhaite enlever de la lance, est ménagé entre la lance et la virole. Lors de la remontée de la lance, les extrémités des doigts fendent les accrochages jusqu'à ce qu'ils soient totalement désolidarisés de la lance et puissent alors retomber dans le récipient.
Le dispositif s'applique particulièrement au décrassage des lances à oxygènes utilisées dans les convertisseurs d'aciérie.

Description

[0001] La présente invention concerne le domaine des convertisseurs d'aciérie équipés de lances à oxygène, et plus particulièrement le nettoyage de ces lances pour en ôter les accrochages de matières qui se produisent sur leur surface externe lors de leur utilisation.

[0002] On sait que lors du fonctionnement d'un tel convertisseur, l'injection d'oxygène par la lance peut provoquer de fortes projections de laitier ou de métal qui adhérent sur le fût de celle-ci et l'encrassent. Ces projections peuvent s'accumuler et former une gangue appelée "loup" enrobant partiellement ou totalement le fût de la lance. Pour éviter que ce loup ne devienne trop important et risque de gêner la remontée de la lance ou même de détériorer le puits de guidage de la lance, il est nécessaire de nettoyer régulièrement le fût de lance.

[0003] Le document FR-A-2214752 décrit un dispositif permettant d'assurer ce nettoyage automatiquement lors de la remontée de la lance. Ce dispositif est constitué par un support fixe assurant le guidage de la lance et pourvu de doigts de raclage répartis autour de la lance.

[0004] Ces doigts, dont l'extrémité inférieure au contact de la lance est configurée en forme de soc de charrue, servent lors de la remontée de la lance, à fendre et écarter le loup, pour faciliter son décrochage de la lance. Malgré ce fendage du loup, des accrochages peuvent subsister dans les zones de la paroi de la lance situées entre deux doigts, et venir buter contre le support qui provoque finalement leur arrachement, mais au prix d'une forte augmentation de l'effort de remontée de la lance.

[0005] La présente invention a pour but de réduire ces efforts qui risquent de détériorer la lance ou le support, et nécessite un surdimensionnement des organes de maintien et d'entraînement de la lance.

[0006] Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de décrassage d'une lance destinée à être introduite par le haut dans un récipient métallurgique, telle qu'une lance de soufflage d'un convertisseur d'aciérie, du type comprenant un support fixe qui comporte un orifice au travers duquel la lance peut être déplacée axialement et des doigts de raclage répartis autour de cet orifice et dont les extrémités, qui peuvent être maintenues sensiblement au contact de la paroi externe de la lance, comportent des moyens de fendage agencés de manière à fendre des matériaux accrochés sur la paroi de la lance lors de la sortie de celle-ci hors dudit récipient.

[0007] Selon l'invention ce dispositif est caractérisé en ce que ledit orifice du support a des dimensions supérieures à celles de la section de ladite lance, de manière à ménager entre celle-ci et le support un jeu suffisant pour laisser passer librement lesdits matériaux accrochés à la paroi de la lance.

[0008] Selon une disposition particulière, le support fixe est surmonté d'une virole tronconique s'évasant vers le haut, de manière à former un entonnoir.

[0009] Selon une autre disposition encore, les doigts sont rétractiles vers la périphérie de l'orifice.

[0010] Selon une autre disposition encore, les doigts se rétractent à travers des ouvertures ménagées dans la paroi du support, et des moyens d'étanchéité sont prévus pour empêcher le passage des fumées ou poussières par ces ouvertures. Ces moyens d'étanchéité peuvent être constitués d'un ou plusieurs capotages couvrant ces ouvertures par l'extérieur du support, ou d'une injection d'un fluide gazeux dans ces ouvertures. Une telle injection crée un rideau gazeux d'étanchéité qui ne perturbe pas le mouvement des doigts. De plus, le jet de gaz injecté empêche les poussières de se déposer dans les ouvertures et sur les doigts, et assure ainsi la liberté de mouvement de ces derniers.

[0011] Le dispositif de décrassage selon l'invention autorise, grâce au jeu ménagé entre le support et la lance, le passage des accrochages, fendus mais non totalement désolidarisés de la lance, entre les doigts de raclage, dans l'orifice du support, évitant ainsi que ces accrochages subsistants ne viennent buter dans ledit support et supprimant ainsi l'effort qui serait nécessaire sans cela pour arracher les accrochages et poursuivre le retrait de la lance. Par contre lorsque, par suite du mouvement ascendant de la lance, ces accrochages sont fendus sur toute leur hauteur, ils se détachent de la lance sans difficultés.

[0012] D'autres caractéristiques et avantages ressortiront mieux de la description qui va être faite à titre d'exemple d'un dispositif de décrassage conforme à l'invention, pour le nettoyage d'une lance de soufflage d'oxygène dans un convertisseur d'aciérie. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

• la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un tel convertisseur, représenté en phase d'affinage ;
• la figure 2 est une vue de détail en perspective du dispositif de décrassage conforme à l'invention, lors d'une phase de remontée de la lance ;
• la figure 3 est une vue correspondante lors de la descente subséquente de la lance ;
• la figure 4 est une vue de dessus du dispositif.
• la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 3 dans le cas d'une variante du dispositif.

[0013] A la Figure 1 est représentée une installation d'aciérie comportant un convertisseur 1 surmonté d'une jupe de couverture 2 reliée par une hotte 3 d'extraction des fumées à une cheminée 4. Une lance 5 de soufflage refroidie pénètre dans le convertisseur sensiblement verticalement en passant dans un puits 6 de lance lié à la hotte. Cette lance est supportée par un chariot 7 guidé par des glissières de guidage 8 et peut être déplacé verticalement par des moyens d'entraînement non représentés.

[0014] L'installation est représentée sur la figure 1 en phase d'affinage de l'acier en fusion 9 contenu dans le convertisseur, la lance étant alors en position basse et de l'oxygène 10 étant soufflé vers le bain d'acier. Sous l'effet de ce jet de gaz, le bain d'acier 9 surmonté de laitier 11 est violemment brassé et des projections de laitier et de métal se déposent et s'accrochent en se solidifiant sur la paroi de la lance où, en s'accumulant, elles conduisent à la formation sur celle-ci d'un loup 12. Ce loup est donc formé d'accrochages de métal et de laitier solidifiés, qui peuvent recouvrir tout le tour de la lance sur une hauteur importante. Le problème posé par la présence de ce loup est que, si on le laisse croître de manière excessive, non seulement il constitue une surcharge pour le dispositif de soutien de la lance, mais encore on risque de détériorer le puits de la lance ou la lance elle-même lors de la remontée de celle-ci, ou même on risque de ne plus pouvoir extraire la lance hors du convertisseur, le loup se coinçant dans le puits. Il est donc nécessaire de dégager la lance de ces accrochages, ce qui est réalisé par le dispositif selon l'invention, que l'on va maintenant décrire en liaison avec les Figures 2 à 4, ainsi que son fonctionnement.

[0015] Ce dispositif est situé dans l'installation décrite ci-dessus, au niveau du puits de lance. Le dispositif comporte donc un support constitué par une virole cylindrique 14, fixée rigidement au puits de lance, et surmonté d'une virole tronconique 15 en forme d'entonnoir. Le diamètre intérieur de la virole cylindrique est largement supérieur à celui de la lance de manière à ménager entre elles un jeu suffisant pour autoriser le passage des accrochages 12. Par exemple le diamètre de la lance peut être de 450 mm et celui de la virole de 900 mm. Des doigts de raclage 16 radiaux et angulairement répartis sont montés pivotant sur des pivots 17 d'axe horizontal liés à la virole cylindrique 14, de manière à pouvoir pivoter dans un plan radial vertical. Dans une position de travail, représentée à la figure 2, ces doigts s'étendent sensiblement horizontalement vers le centre de l'orifice défini par la virole cylindrique, pratiquement jusqu'au contact de la lance ; autrement dit la longueur de ces doigts est déterminée pour que dans cette position, ils laissent entre eux un espace libre suffisant pour autoriser le libre passage de la lance lorsque celle-ci est dépourvue de tout accrochage.

[0016] Les doigts 16 sont munis d'un moyen de rappel dans cette position, ici des contrepoids 18. Par ailleurs une butée 19 est prévue pour chaque doigt pour en empêcher le pivotement vers le haut au delà de leur position de travail.

[0017] Par pivotement vers le bas, les doigts peuvent s'escamoter de manière à dégager l'intérieur de la virole 14. Préférentiellement, afin de pouvoir dégager totalement cet espace, les pivots 17 des doigts sont montés dans des fenêtres 20 ménagées dans la paroi de la virole de sorte que les doigts ont la possibilité de s'escamoter entièrement dans ces fenêtres.

[0018] A leurs extrémités, les doigts portent des moyens de fendage, pouvant être réalisés par exemple sous forme de couteaux 21 dont le tranchant est dirigé vers le bas. Dans la position de travail, ces couteaux sont sensiblement au niveau des pivots des doigts. Le léger jeu 22 ménagé entre l'extrémité des doigts et la lance évite de marquer la lance en cas d'un léger décentrage éventuel de celle-ci.

[0019] Le fonctionnement du dispositif est le suivant :

[0020] Lorsque, après la phase de souflage, on veut remonter la lance, on commande les moyens d'entraînement du chariot 7 qui déplacent la lance vers le haut. Celle-ci passe librement entre les doigts 16, qui sont maintenus par les contrepoids 18 dans leur position de travail, tant qu'aucun accrochage ne vient buter sur les extrémités desdits doigts.

[0021] Quand le loup 12 formé par ces accrochages arrive au niveau des doigts, du fait de la poursuite du mouvement ascendant de la lance, les couteaux 21 portés par les extrémités des doigts commencent à fendre verticalement le loup, ainsi que représenté à la figure 2. Ce fendage tend à provoquer l'écartement des portions 12′ de loup fendu et leur décollement de la lance. Mais ces portions de loup restent solidaires de la partie inférieure du loup 12 et, bien que décollées de la lance, elles continuent à accompagner celle-ci dans son mouvement. Grâce au jeu important entre la lance et la virole cylindrique 14, elles passent par contre librement à l'intérieur de celle-ci.

[0022] La lance continuant son mouvement ascendant, le fendage du loup se poursuit jusqu'à son extrémité inférieure. Les portions de loup fendues, décollées de la lance et n'ayant alors plus de liaison entre elles, se détachent de la lance et par leur poids chutent dans l'espace libre entre la lance et la virole 14, et retombent dans le convertisseur. La chute de ces portions est facilitée par le fait que les doigts, n'étant plus alors soumis à l'effort de fendage qui les maintenait en position de travail contre les butées 11, peuvent s'escamoter en pivotant sous le seul poids des portions de loup.

[0023] On notera que la virole tronconique 15 sert avantageusement d'entonnoir pour collecter les portions de loup lorsqu'elles se détachent de la lance, et les diriger vers l'espace libre de la virole.

[0024] On comprendra aisément que l'effort de remontée de la lance nécessaire pour nettoyer la lance est, grâce à l'invention considérablement réduit par rapport à celui qui est nécessaire dans l'utilisation des dispositifs d'art antérieur, tel que celui décrit au début de ce mémoire. En effet dans ces dispositfs, les accrochages sont en quelque sorte raclés sur toute la périphérie de la lance, ce qui malgré le fendage préalable, entraîne une forte résistance à la remontée de la lance. Contrairement à cela, l'utilisation du dispositif selon la présente invention ne crée, lors de la remontée de la lance, que l'effort nécessaire au fendage. Le dispositif peut ainsi être considérablement allégé, et de plus les risques de détérioration de la lance sont réduits.

[0025] On notera aussi que, dans le cas où des accrochages seraient restés adhérents à la lance après sa remontée, par exemple des accrochages 12" qui seraient passés entre les doigts du dispositif sans être décollés, les surépaisseurs ainsi créées ne gêneraient pas la descente subséquente de la lance, puisqu'elles repousseraient les doigts lors de leur passage dans le dispositf, ainsi que cela est représenté à la figure 3.

[0026] L'invention n'est pas limitée au dispositif particulier qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple. En particulier les doigts de raclage pourraient être montés sous la virole cylindrique. Les contrepoids peuvent aussi être remplacés par des moyens de rappels élastiques, par exemple des ressorts et les butées des doigts peuvent être constitués par tous moyens de butée empêchant le pivotement des doigts vers le haut au-delà de leur position de travail. De même la virole 14 peut constituer en elle-même le puits de lance.

[0027] La forme des doigts peut aussi être modifiée. Par exemple, pour accroître leur rigidité, ceux-ci peuvent être constitués comme représenté sur la figure 5 de plaques 16′ portant, à l'emplacement correspondant des doigts décrits ci-dessus, les couteaux 21, et dont une partie 18′ en prolongement vers l'extérieur de la virole constitue le contrepoids. La configuration des doigts peut être modifiée dans la mesure où, d'une part, ils ne peuvent interférer avec la lance quelle que soit leur position, et d'autre part leurs extrémités portant les couteaux se trouvent dans leur position la plus proche de la lance, lorsque lesdits doigts sont en butée, en position de travail.

[0028] Dans la variante représentée à la figure 5, le dispositif comporte des moyens d'étanchéité des fenêtres 20, constitués par des tubulures 23 débouchant dans lesdites fenêtres par des buses 23′. Ces tubulures sont raccordées sur des anneaux creux 24 surmontant la virole 14, et reliés à des moyens d'alimentation, non représentés, en un fluide gazeux sous pression, tel que de la vapeur d'eau ou de l'azote. Ces anneaux ont leur paroi interne 25 percée d'une pluralité d'orifices 26 par lesquels le fluide gazeux s'échappe dans la virole. Ainsi le fluide gazeux issu des orifices 26 et 23′ crée un rideau gazeux d'étanchéité tant entre la vriole et la lance, que dans les fenêtres 20.

[0029] L'étanchéité des fenêtres 20 peut aussi être réalisée par la mise en place de capotages, non représentés, recouvrant soit respectivement chaque fenêtre, soit l'ensemble des fenêtres, ces capotages étant fixés à la virole de manière étanche et de formes et dimensions telles qu'ils ne perturbent pas le mouvement des doigts de raclage.

[0030] On notera également dans la variante de la figure 5, une rehausse 27 de la virole tronconique 15, destinée à faciliter la collecte et le guidage des morceaux de loup détachés de la lance.

Revendications

1) Dispositif de décrassage d'une lance (5) destinée à être introduite par le haut dans un récipient métallurgique (1), telle qu'une lance de soufflage d'un convertisseur d'aciérie, du type comprenant un support fixe (14) qui comporte un orifice au travers duquel la lance peut être déplacée axialement et des doigts de raclage (16) répartis autour de cet orifice et dont les extrémités, qui peuvent être maintenues sensiblement au contact de la paroi externe de la lance, comportent des moyens de fendage (12) agencés de manière à fendre des matériaux (12) accrochés sur la paroi de la lance lors de la sortie de celle-ci hors dudit récipient, caractérisé en ce que ledit orifice du support a des dimensions supérieures à celles de la section de ladite lance, de manière à ménager entre celle-ci et le support un jeu suffisant pour laisser passer librement lesdits matériaux accrochés à la paroi de la lance.

2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce le support fixe est surmonté d'une virole tronconique s'évasant vers le haut, de manière à former un entonnoir.

3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les doigts 16 sont rétractables vers la périphérie de l'orifice.

4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les doigts sont pivotants autour de pivots (17) liés à une virole cylindrique constituant le support, et munis de moyens de rappel (18) dans une position de travail où ils s'étendent radialement vers le centre de l'orifice, des butées (19) empêchant le pivotement des doigts vers le haut au-delà de ladite position de travail.

5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des fentres (20) sont ménagées dans la virole (14), les pivots (17) des doigts étant montés dans ces fentres de sorte que les doigts peuvent s'escamoter à l'intérieur de celles-ci.

6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les doigts portent à leurs extrémités des moyens de fendage (21) tels que des couteaux dont le tranchant est orienté vers le bas.

7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité des fenêtres 20.

8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comporte des moyens d'injection (23,23′) d'un fluide gazeux dans chaque fenêtre.

9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fluide gazeux est de la vapeur d'eau ou de l'azote.

Dessins