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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.