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L'injection du vent dans les hauts fourneaux seffec- tue par une série de tuyères disposées symétriquement autour du haut fourneau et alimentées en air comprimé par l'intermédiaire d'un collecteur circulaire. Le vent souffle sur la charge et doit y pénétrer à une certaine profondeur par sa pression dynamique, en particulier pour vaincre la résistance créée par le rideau de fines qui isole la masse
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centrale des couches voisines de la paroi.
Si la pression dynamique est insuffisante au nez de la tuyère, par exemple à la suite d'une réduction du débit, la pression d'air comprimé diminuant, le vent est bloqué le long des parois sur lesquelles il s'étale, et par suite le travail effectué sur la charge est mauvais.
C'est ce qui a lieu, en particulier si l'on place des vannes en amont des tuyères afin d'y diminuer le débit soit pour régler l'allure d'ensemble du haut-fourneau, soit pour vanner certaines tuyères lorsque la résistance de la charge offre un trajet plus perméable à l'écoulement du vent en face desdites tuyères. En effet, le vannage ne modifie pas la section de sortie des tuyères, de sorte que.la di- minution de-débit se traduit par une diminution de vitesse, donc de pression dynamique et de force de pénétration dans la charge.
Afin d'éviter cet inconvénient, on remédie aux inci- dents de marche précités en poussant vers la sortie des- dites tuyères des bagues de matériaux réfractaires qui diminuent la section de sortie. Toutefois, une telle solu- tion n'est évidemment qu'un expédient plus ou moins hasar- deux et ne saurait être considérée comme un véritable moyen de réglage.
Le but de l'invention est dtobvier aux inconvénients précités, grâce à un dispositif permettant de réduire, avec efficacité et de manière réglable, la section de sor- tie de la tuyère, tout en y maintenant la pression dyna -mique, sans perte de charge et sans exposer le dispositif au rayonnement intense et à la corrosion.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif
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pour le réglage du vent dans les tuyères de haut-fourneau, caractérisé en ce'qu'il comprend un ou plusieurs ajutages communiquant avec une canalisation de fluide sous pression, lesdits ajutages étant montés sur la tuyère et agencés de façon à projeter sur le vent qui la traverse, et transversa= lement à la direction de ce vent, des jets de fluide auxi- liaire exerçant sur ledit vent une action de contraction, des moyens de réglage étant disposés sur ladite canalisa- tion de fluide sous'pression afin de régler la pénétration des jets auxiliaires.
L'invention a également pour objet un mode de réa- lisation comportant l'une au moins des caractéristiques suivantes : a/ Les ajutages sont disposés dans la paroi de la tuyère au voisinage du nez. b/ La portion de tuyère comprise entre les ajutages et le nez est aylindrique ou légèrement divergente,afin d'éviter un travail inutile du jet auxiliaire. c/ Les ajutages sont disposés sur un collecteur péri- phérique relié à un bras creux télescopique. d/ Les ajutages sont disposés sur un élément axial relié à un ras creux télescopique. e/ Les'ajutages sont disposés sur un élément central maintenu dans l'axe de la tuyère. f/ Les ajutages sont disposés dans la paroi du bu- sillon à l'extrémité de celui-ci voisine de la tuyère.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre de formes d'exécution, données à simple titre d'exemples nullement limitatifs, et schématiquement représentés aux dessins annexés dans lesquels .
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La Fig. 1 représente schématiquement en coupe axiale, une tuyère de haut fourneau pourvue d'un dispositif sui- vant l'invention ;
La Fig. 2 représente une coupe partielle d'un haut fourneau, passant par l'axe d'un dispositif suivant la Fig. 1, afin de montrer le montage de celui-ci dans le haut fourneau ;
La Fig. 3 montre en coupe axiale, une variante du dispositif suivant l'invention ;
La Fig. 4 est une vue analogue d'une autre variante ;
Les Fig. 5 et 6 montrent en coupe axiale et en coupe transversale, une autre variante ;
La Fig. 7 est une coupe transversale à plus grande échelle, par VII-VII de la Fig. 2 ; et
La Fig. 8 est une coupe transversale d'encore une autre variante.
Suivant ces figures, les jets auxiliaires sont ali- mentés soit par un fluide sous pression, indépendant du vent principal., soit par une dérivation branchée sur ce vent principal. Dans les deux cas, le débit auxiliaire représente une fraction relativement faible du débit prin- cipal. La composition des quantités de mouvement des deux fluides, auxiliaire et principal, a pour effet de produire une réduction de section, par exemple au nez de la tuyère dans le cas des variantes représentées, à 1'exception. des variantes des Fig. 5 et 6. Cette réduction de section est notablement supérieure au rapport du débit auxiliaire .au débit principal mis en jeu.
Si nous appelons, pour une tuyère, D le débit prin- qipal et D' le débit auxiliaire, nous pouvons appeler y le . rapport D' D' rapport D'/D : y = - @
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@
D'autre part, nous pouvons considérer la réduction de section x: x= S origine - S final section x : x= S origine
On sait qu'on appelle "facteur de blocage" le rap- port ß . C'est en somme le facteur de multiplication de l'effet d'un petit débit grâce à la technique utilisée.
En appliquant la loi d'équilibre des quantités de mouvements, en supposant pour simplifier le gaz ¯incompressible, on arrive par le calcul à la formule : x/y = 2/x - 2 . y x
Par exemple, pour une faible réduction de section de 10%, on a x = 0,1 et on en déduit y =1/180. @ On obtient donc une réduction de section de 10% avec un prélèvement sur le vent principal ou un débit auxiliaire d'environ 5 pour 1000. Par conséquent, même si on utilise comme débit auxiliaire de l'air comprimé froid, l'incidence thermique sur le haut fourneau est négligeable.
La Fig. 1 montre un mode de réalisation de tuyère, suivant l'invention, particulièrement simple. Dans l'enve- loppe 1 de la tuyère on a placé au moins une dérivation 2 munie d'une vanne 3. Cette dérivation est reliée à une source de fluide sous pression et alimente un collecteur 4, lequel débouche sur le nez de la tuyère par une ou plu- sieurs fentes périphériques 5. Le jet passant par ces fen- tes a une direction présentant une composante importante transversalement par rapport à l'écoulement principal.
On voit sur cette figure que la portion de tuyère 6 comprise entre la ou les fentes 5 et l'orifice lui-même présente une forme cylindrique au lieu d'être conique comme d'habitude. En effet, il est désirable que le travail de contraction du vent principal effectué par les jets auxiliaires, ait lieu en partant du plus petit diamètre
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possible. Si on place la fente à una certaine distance de l'orifice, c'est pour la protéger contre le rayonnement et les projections solides, ainsi que pour établir un circuit¯de refroidissement correct aussi bien du nez de la tuyère que des lèvres des ajutages, comme on le voit en particulier sur la Fig. 2.
Cette Fig. 2 montre le montage du dispositif de la Fig. 1 sur un haut fourneau. Sur cette figure, la condui- te 2 est reliée à un collecteur 7 qui peut être, par exem- ple, le collecteur de vent du haut fourneau, par ltintermé- diaire de la vanne 3. D'autres conduites analogues à la conduite 2 telles que la conduite 8, sont partiellement visibles sur le dessin et contribuent à l'alimentation des jets auxiliaires par le collecteur 4 et la fente 5. On voit également sur cette figure le collecteur d'eau 9 qui alimente un ou plusieurs tuyaux tels que 10 et 11, lesquels débouchent à l'extrémité de la chemise d'eau 1.
Dans la variante représentée à la Fig. 3, l'air comprimé auxiliaire alimente un bras creux télescopique 12 relié par au moins deux branches creuses 13 à un collec- teur périphérique 14 pourvu d'une fente 5. Ce dispositif est représenté dans sa position la plus proche du nez de la tuyère par des traits pleins et, dans sa position la plus éloignée du nez, par des traits mixtes. Il présente l'avantage de produire une double réduction de section, d'une part par le volume occupé par le collecteur 14 et, d'autre part grâce à la striction opérée par le jet auxi- liaire quand on alimente le collecteur. En outre, la striction peut être effectuée dans n'importe quel plan compris entre les positions extrêmes de la fente 5 du col-
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-lecteur.
Le dispositif montré à la Fig. 4 comporte également un bras creux télescopique 15, mais dans ce cas le collec- teur 16 alimenté par le bras creux, est placé axialement.
Enfin, dans le même ordre d'idées, le dispositif représenté aux Fig. 5 et 6, est constitué par un collec- teur de striction 17 maintenu axialement dans un plan diamétral de la tuyère et relié à deux conduites latéra- les 18. Ce collecteur alimente deux fentes rectilignes 19 et 20, disposées de façon à diriger respectivement le jet vers le haut et vers le bas.
Un autre disposition, plus simple mais moins effica- ce, parce que la fente est trop éloignée de la tuyère, est indiquée à la Fig. 8. Dans ce cas, la fente 5 est prévue à l'extrémité du busillon 21 dont, par exemple, la double paroi forme conduit d'alimentation.
On a représenté à la Fig. 7 une coupe transversale du dispositif de la Fig. 2 montrant la forme spéciale du collecteur d'air. Comme on le voit sur cetce figure, afin de faire passer les tuyaux d'amenée d'eau 22, on a donné au collecteur d'air une forme incurvée en 23, aux endroits où passent les tuyaux d'amenée d'eau 22, qui doivent aboutir jusqu'à l'extrémité de la chemise afin de refroidir au maximum les deux lèvres de la ou des fentes de soufflage . Sur cette figure on voit la chemise d'eau 24, la fente 5 ainsi que les tuyaux d'amenée d'air 25.
Il est bien entendu que l'on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfec- tionnements de détail, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents.
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The injection of the wind into the blast furnaces is effected by a series of nozzles arranged symmetrically around the blast furnace and supplied with compressed air via a circular manifold. The wind blows on the load and must penetrate it to a certain depth by its dynamic pressure, in particular to overcome the resistance created by the curtain of fines which isolates the mass
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central of the neighboring layers of the wall.
If the dynamic pressure is insufficient at the nose of the nozzle, for example following a reduction in the flow rate, the compressed air pressure decreasing, the wind is blocked along the walls on which it spreads, and consequently the work done on the load is bad.
This is what takes place, in particular if valves are placed upstream of the nozzles in order to reduce the flow therein either to adjust the overall appearance of the blast furnace, or to valve certain nozzles when the resistance of the load provides a more permeable path to the flow of the wind in front of said nozzles. In fact, the valve does not modify the outlet section of the nozzles, so that the reduction in flow rate results in a reduction in speed, and therefore in dynamic pressure and in force of penetration into the load.
In order to avoid this drawback, the aforementioned operating incidents are remedied by pushing towards the outlet of said nozzles rings of refractory materials which reduce the outlet section. However, such a solution is obviously only a more or less accidental expedient and cannot be considered as a real means of adjustment.
The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, by virtue of a device making it possible to reduce, with efficiency and in an adjustable manner, the outlet section of the nozzle, while maintaining the dynamic pressure therein, without loss of pressure. load and without exposing the device to intense radiation and corrosion.
To this end, the invention relates to a device
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for adjusting the wind in blast furnace nozzles, characterized in that it comprises one or more nozzles communicating with a pressurized fluid line, said nozzles being mounted on the nozzle and arranged so as to project onto the wind which crosses it, and transversely to the direction of this wind, jets of auxiliary fluid exerting on said wind a contracting action, adjustment means being arranged on said pressurized fluid pipe in order to adjust penetration of auxiliary jets.
The subject of the invention is also an embodiment comprising at least one of the following characteristics: a / The nozzles are arranged in the wall of the nozzle in the vicinity of the nose. b / The portion of the nozzle between the nozzles and the nose is aylindrical or slightly divergent, in order to avoid unnecessary work of the auxiliary jet. c / The nozzles are placed on a peripheral manifold connected to a telescopic hollow arm. d / The nozzles are arranged on an axial element connected to a telescopic hollow flush. e / Les'jutages are arranged on a central element maintained in the axis of the nozzle. f / The nozzles are arranged in the wall of the bush at the end of the latter close to the nozzle.
Other characteristics and advantages of the invention will moreover emerge from the following description of embodiments, given purely by way of non-limiting examples, and schematically represented in the accompanying drawings in which.
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Fig. 1 schematically shows, in axial section, a blast furnace nozzle provided with a device according to the invention;
Fig. 2 shows a partial section of a blast furnace, passing through the axis of a device according to FIG. 1, to show the assembly thereof in the blast furnace;
Fig. 3 shows in axial section, a variant of the device according to the invention;
Fig. 4 is a similar view of another variant;
Figs. 5 and 6 show in axial section and in transverse section, another variant;
Fig. 7 is a cross section on a larger scale, taken through VII-VII of FIG. 2; and
Fig. 8 is a cross section of yet another variant.
According to these figures, the auxiliary jets are supplied either by a pressurized fluid, independent of the main wind, or by a bypass connected to this main wind. In both cases, the auxiliary flow is a relatively small fraction of the main flow. The composition of the momentum of the two fluids, auxiliary and main, has the effect of producing a reduction in section, for example at the nose of the nozzle in the case of the variants shown, with the exception. variants of Figs. 5 and 6. This section reduction is significantly greater than the ratio of the auxiliary flow. To the main flow involved.
If we call, for a nozzle, D the main flow and D 'the auxiliary flow, we can call y the. ratio D 'D' ratio D '/ D: y = - @
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@
On the other hand, we can consider the reduction of section x: x = S origin - S final section x: x = S origin
It is known that the β ratio is called a "blocking factor". In short, it is the multiplication factor of the effect of a small flow rate thanks to the technique used.
By applying the law of equilibrium of the quantities of movements, supposing to simplify the gas ¯incompressible, we arrive by calculation at the formula: x / y = 2 / x - 2. y x
For example, for a weak reduction of section of 10%, we have x = 0.1 and we deduce y = 1/180. @ A section reduction of 10% is therefore obtained with a drawdown on the main wind or an auxiliary flow of about 5 per 1000. Consequently, even if cold compressed air is used as auxiliary flow, the thermal impact on the blast furnace is negligible.
Fig. 1 shows a particularly simple embodiment of the nozzle according to the invention. In the casing 1 of the nozzle, at least one by-pass 2 provided with a valve 3 has been placed. This by-pass is connected to a source of pressurized fluid and feeds a manifold 4, which opens onto the nose of the nozzle. through one or more peripheral slits 5. The jet passing through these slits has a direction exhibiting a large component transversely to the main flow.
It can be seen in this figure that the portion of nozzle 6 lying between the slot or slots 5 and the orifice itself has a cylindrical shape instead of being conical as usual. Indeed, it is desirable that the work of contraction of the main wind carried out by the auxiliary jets, takes place starting from the smallest diameter.
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possible. If the slit is placed at a certain distance from the orifice, it is to protect it against radiation and solid projections, as well as to establish a correct cooling circuit both of the nose of the nozzle and of the lips of the nozzles. , as can be seen in particular in FIG. 2.
This Fig. 2 shows the assembly of the device of FIG. 1 on a blast furnace. In this figure, line 2 is connected to a manifold 7 which may be, for example, the blast furnace wind manifold, through valve 3. Other lines similar to line 2 such as the pipe 8, are partially visible in the drawing and contribute to the supply of the auxiliary jets by the manifold 4 and the slot 5. We also see in this figure the water manifold 9 which supplies one or more pipes such as 10 and 11, which open at the end of the water jacket 1.
In the variant shown in FIG. 3, the auxiliary compressed air supplies a telescopic hollow arm 12 connected by at least two hollow branches 13 to a peripheral manifold 14 provided with a slot 5. This device is shown in its position closest to the nose of the nozzle. by solid lines and, in its position furthest from the nose, by mixed lines. It has the advantage of producing a double reduction in section, on the one hand by the volume occupied by the collector 14 and, on the other hand, thanks to the necking effected by the auxiliary jet when the collector is supplied. In addition, the necking can be performed in any plane between the extreme positions of the slot 5 of the collar.
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-reader.
The device shown in FIG. 4 also comprises a telescopic hollow arm 15, but in this case the collector 16 supplied by the hollow arm is placed axially.
Finally, in the same vein, the device shown in FIGS. 5 and 6, consists of a necking collector 17 axially maintained in a diametral plane of the nozzle and connected to two lateral conduits 18. This collector supplies two rectilinear slots 19 and 20, arranged so as to direct the nozzle respectively. jet up and down.
Another arrangement, simpler but less efficient, because the slot is too far from the nozzle, is shown in FIG. 8. In this case, the slot 5 is provided at the end of the nozzle 21 of which, for example, the double wall forms the supply duct.
There is shown in FIG. 7 a cross section of the device of FIG. 2 showing the special shape of the air manifold. As can be seen in this figure, in order to pass the water supply pipes 22, the air manifold has been given a curved shape at 23, at the places where the water supply pipes 22 pass, which must end up to the end of the jacket in order to cool the two lips of the blowing slot (s) as much as possible. In this figure we see the water jacket 24, the slot 5 as well as the air supply pipes 25.
It is understood that it is possible, without departing from the scope of the invention, to imagine variants and improvements in detail, as well as to envisage the use of equivalent means.