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procédé de fusion de l'aluminium et four perfectionné pour sa mise en oeuvre. la présente invention se rapporte à la fusion de l'alumi - nium, d'alliages d'aluminium et d'autres métaux légers à pro - priétés analogues, dans des fours à chauffage au gaz et en particulier dans des fours de fusion chauffés au gaz du type dans lequel une chambre de préchauffage pour le métal à fondre est prévue et s'ouvre dans la chambre de fusion du four.
Dans les fours de fusion connus de ce type, tels qu'ils sont employés par exemple pour la fusion du cuivre, du laiton et d'autres alliages analogues de métaux lourds, les gaz chauds sortant du brûleur sont d'abord amenés sur le métal fondu et ensuite amenés en contact avec le métal froid alimenté à la chambre de préchauffage du four. Considérant le sens de marche des gaz par rapport à celui du métal dans le four, on peut désigner un chauffage de ce type comme chauffage à contre courant.
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Pour la fusion de l'aluminium, des alliages d'aluminium et autres métaux légers de propriétés analogues, un tel mode de travail est cependant extrêmement désavantageux en ce sens que, par suite de la chaleur latente de fusion très élevée des métaux légers, il est pratiquement impossible d'éviter des surchauffes du bain de métal fondu, surchauffes dépassant la température optima de coulée. A chaque surchauffage du métal, il se produit une très notable absorption de gaz par le métal, abstraction faite de l'augmentation d'oxydation du métal fondu qui entraîne de notables pertes de métal. Le gaz absorbé, dissous dans le métal liquide aux hautes températures ne s'échappe de celui-ci que très lentement pendant le refroidissement et la solidifica- tion.
Il s'en suit que les blocs de fonte provenant de métal surchauffé présentent en général des soufflures plus ou moins fortes qui rendent impossible la fabrication de tôles épaisses et homogènes en partant de tels blocs soufflés.
Les propriétés particulières de l'aluminium, des alliages d'aluminium et des autres métaux légers de caractéristiques analogues rendent complètement irrationnel, pour ces métaux, l'emploi des fours de fusion ordinairement employés pour le cuivre, le laiton et les autres métaux. Les métaux légers ont des propriétés physiques toutes différentes de celles des métaux lourds, chose qui jusqu'ici a été le plus souvent perdue de vue dans la construction des fours de fusion pour métaux légers.
Un des buts de la présente invention est de créer un pro - cédé de fusion de l'aluminium, des alliages d'aluminium et d'autres métaux légers de caractéristiques analogues, procédé permettant une fusion correcte des dits métaux légers en tenant compte de leurs propriétés physiques.
Ce procédé consiste en ce que les gaz chauds développés par un brûleur à gaz sont d'abord utilisés à préchauffer et fondre les parties de métal à traiter, et à faire passer ensuite
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les gaz notablement refroidis, sur le métal fondu, la quantité des gaz chauds et la durée de leur contact avec les pièces de métal froid et solide étant réglées de telle sorte que le métal liquéfié soit amené exactement à la température désirée de fusion.
Avantageusement, les gaz chauds sortant du brûleur à gaz ne sont pas amenés directement en contact avec le métal froid ; ils sont d'abord conduits de l'extérieur contre les parois de la chambre de préchauffage, chauffant ainsi d'abord le métal froid par une chauffe " indirecte Il puis ces gaz chauds ne sont amenés en contact avec le métal solide, pour fondre celui- ci, qu'après qu'ils ont été refroidis à une température moyenne, après quoi ils sont finalement amenés au métal fondu.
Un autre objet de l'invention est la création d'un four de fusion perfectionné, à chauffage au gaz, permettant la mise en oeuvre du dit procédé de fusion.
Le four de fusion suivant l'invention possède, près ou au-dessus de la cuve réceptrice du métal fondu, une chambre de préchauffage pour le préchauffage du métal froid à fondre, chambre au voisinage de laquelle sont disposés des brûleurs à gaz dont les gaz chauds sont utilisés d'abord au préchauffage de métal se trouvant dans cette chambre puis sont conduits au métal fondu se trouvant dans la cuve de fusion.
Avantageusement, la chambre de préchauffage du four con - forme à l'invention se compose d'un ou plusieurs moufles chauf- fés de l'extérieur par des brûleurs et enveloppés par les gaz chauds, les dits moufles s'ouvrant dans la chambre ou cuve de fusion, cette dernière étant reliée aux canaux à gaz prévus à l'extérieur des moufles, de sorte que les gaz chauds, après avoir cédé la plus grande partie de leur chaleur aux parois des moufles et à la maçonnerie délimitant le four, peuvent être amenés au métal liquéfié, avant qu'ils ne s'échappent par le canal de sortie partant de la chambre de fusion.
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Les perfectionnements apportés par l'invention à la techni- que de la fusion de l'aluminium, des alliages d'aluminium et des autres métaux légers de propriétés analogues tiennent compte avant tout du fait qu'il faut apporter une très forte quantité de chaleur au métal solide pour amener celui-ci à l'état liquide, tandis que la quantité de chaleur nécessaire à maintenir dans son état le métal une fois fondu, est par contre relativement faible.
Dans le four de l'invention, les gaz, directement à leur sortie des brûleurs, c'est-à-dire les gaz à la température la plus élevée, ne viennent pas directement en contact avec le métal fondu, mais agissent, soit directement, soit indirecte- ment uniquement sur le métal froid, solide, auquel ils cèdent la plus grande partie de leur chaleur, ce qui les amène à une température telle que, par leur contact intime avec le métal fondu, des surchauffes ne puissent se produire dans ce métal.
Par la présente invention, on obtient, dans la fusion de l'aluminium, des alliages d'aluminium et des métaux légers de propriétés analogues, un abaissement des pertes par oxydation et une diminution d'absorption de gaz par le métal fondu, tout en maintenant un bon rendement thermique du four. Ce dernier point est lié au fait que l'on peut laisser fonctionner à très hautes températures les brûleurs servant au chauffage du four.
Une autre caractéristique importante du four de fusion conforme à l'invention réside en ce que le fond des moufles de préchauffage est prolongé vers la cuve de fusion d'une quantité telle que les gaz chauds provenant d'ouvertures situées au - dessus du bord supérieur des moufles et pénétrant dans la chambre de fusion, atteignent la partie supérieure des pièces de métal solide situées à la sortie des moufles, De ce fait, on obtient que la chaleur interne des gaz est utilisée directement à amener le métal solide à l'état liquide, sans qu'il puisse en résulter un surchauffage du métal fondu.
Enfin, l'invention a encore pour but de créer une forme
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perfectionnée d'un four de fusion pour la mise en oeuvre du procédé.
Suivant l'invention, la cuve de fusion et les moufles de préchauffage sont disposés dans une enveloppe à peu près cylin- drique, rotative autour de son grand axe, les moufles de pré - chauffage étant situés aux côtés frontaux (aux bases) de cette enveloppe. Une telle forme de réalisation détermine pour la cuve de fusion, une forme relativement allongée, laquelle est avantageuse en ce sens que les gaz chauds restent pendant un temps relativement long en contact avec le métal fluide, d'où résulte à l'évidence une bonne utilisation de la chaleur de ces gaz.
De plus, il est avantageux de prévoir dans le couvercle, le plafond du four, au-dessus de la chambre de fusion, un ou plusieurs brûleurs auxiliaires servant au chauffage direct du métal liquide, et pouvant être coupés, fermés par rapport à la chambre de fusion au moyen de tiroirs.
La prévision des brûleurs auxiliaires est avantageuse par ce qu'elle permet de maintenir dans la cuve de fusion le métal fondu à l'état liquide même quand le chauffage des moufles de préchauffage est interrompu, et de plus par ce qu'elle permet de réchauffer rapidement le metal de la cuve de fusion lors d'une chute accidentelle de la température.
Au dessin annexé à titre d'exemple :
Fig.l est une coupe longitudinale d'un four de fusion de métaux légers, chauffé au gaz, conforme à l'invention.
Fig.2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la fig.l et
Fig.3 est une coupe transversale suivant la line 3-3 de la fig.l.
Le four de fusion de métaux légers comporte une enveloppe métallique 1, de forme approximativement mi-cylindrique : cette enveloppe est armée intérieurement d'un garnissage 2 en matière
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mauvaise conductrice de la chaleur sur lequel est disposée la matière réfractaire - de préférence un métal céramique tel que la sillimanite, etc, difficilement attaquable par les métaux légers - servant à former la cuve de fusion 3 et le dispositif de chauffage.
Dans le milieu du four est prévue une cuve quadrangulaire pour la réception du métal fondu, de laquelle le métal fondu peut être retiré par une ouverture 6 d'une paroi latérale du four, ouverture pourvue d'un bec de coulée 5. L'ouverture 6 peut être obturée par un tiroir 6a fixé par une chaîne 6b à un bras de levier 6d armé d'un contrepoids 6c.
Les deux parois frontales de la cuve métallique 4 sont imlinées en 7 et ?a. A l'extrémité supérieure de l'inclinaison s'ouvre des deux côtés, dans l'espace ou chambre de fusion du four, un moufle 8 en matière fortement réfractaire, de préfé- rence la sillimanite, ces moufles étant accessibles de l'ex - térieur par des chambres de chargement 9 tubulaires fixées aux côtés frontaux du four. les moufles de préchauffage 8, sont chauffés de l'extérieur par des brûleurs 10 montés tangentiellement à ces moufles, et dont les gaz de sortie 3ntourent les moufles par les canaux 11 et 12. Ces canaux 11 et 12 sont reliés entre eux par des ouver- tures 13.
Les gaz chauds passent des canaux 12 dans l'espace ou chambre de fusion du four, au travers d'une ouverture 15 pra- tiquée entre le bord supérieur 14 du moufle et le dessus du four ; ils sont ramenés vers le bas par une surface inclinée 16 du plafond du four de façon telle qu'une partie d'entre eux atteint une partie du métal solide 17a alimenté, situé sur un prolongement du fond du moufle.
Une partie des gaz chauds s'échappe de la chambre de fu - sion du four par les canaux 18. Mais la plus grande partie de ces gaz voyage le long du métal fondu pour maintenir celui-ci
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à la température désirée de coulée, et s'échappe alors, par le canal médian d'échappement 19, vers les canaux longitudinaux
20 prévus dans la paroi latérale du four. Dans un de ces canaux 20 est prévu un tube de métal 21, par lequel passe de l'exte- rieur l'air froid de combustion qui est ainsi réchauffé.
La sortie, le tirage des gaz chauds se fait avantageusement par un conduit ou carneau de cheminée 22 monté sur le plafond du four, On peut cependant aussi relier les canaux d'échappement du four à un canal de sortie disposé axialement au c6té frontal du four, pour conduire les gaz chauds à une cheminée éloignée du four,
Dans le milieu du four sont prévus, dans le plafond 23, une série de brûleurs 24, susceptibles d'être obturés par rapport à l'espace interne du four au moyen de tiroirs 25 manoeuvrés de l'extérieur. Ces brûleurs servent facultativement, c'est-à-dire suivant le métal ou l'alliage à fondre et suivant la température désirée de fusion ;
ils servent à régler la température du métal fondu dans la cuve, pour empêcher, lors de hautes températures de coulée, un surchauffage du métal aux endroits de fusion.
Le chargement du métal solide, qui se réalise par exemple sous forme de gueuses 17a, se fait, comme déjà dit, par les chambres 9 de chargement prévues aux cotés frontaux du four.
Ces chambres 9 peuvent être obturées de la façon habituelle par des portes coulissant verticalement 26, fixées par chaînes 27 à un secteur 29 pourvu de contrepoids 28. Comme d'habitude, des regards 31 sont prévus dans ces portes de chargement.
L'air de combustion est amené aux brûleurs 10 et 24 par des conduites tubulaires 45, raccordées au tube métallique 21 prévu dans le canal d'échappement 20. L'autre extrémité du tube 21 est de préférence pourvue, par intercalation d'un flexible élastique, d'un ventilateur non représenté, qui envoie de l'air dans le tube 21. Pour l'amenée du gaz de chauffage, les brûleurs
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sont raccordés aux tuyaux 46, auxquels, en 47, la conduite principale de gaz est également raccordée par flexible élasti- que. Tous les brûleurs sont pourvus de robinets de réglage, comme le montre le dessin, pour régler les quantités d'air et de gaz. le four représenté au dessin est monté oscillant pour pouvoir couler le métal y fondu.
Dans ce but, il est prévu, à la partie inférieure de l'enveloppe 1, des rails 33 posant sur des galets porteurs 34 de la plaque de fondation 35, Pour pivoter le four, il est prévu une vis 36, portant un écrou mobile 37, lequel par des cames latérales 38 attaque une saillie 40 à fente 39 de l'enveloppe 1. La vis est mise en rotation par une manivel- le44 reliée à cette vis par intermédiaire des pignons cônes 41 et42 et de l'arbre secondaire 43. Quand on tourne la manivelle 44, l'écrou 37 se déplace (fig.5) vers la gauche sur la vis, ce qui produit le pivotement, le basculement du four dans le sens de la flèche 44a, en correspondance avec le déplacement de l'écrou.
Il est enfin à remarquer qu'il est avantageux de munir tous les canaux d'échappement partant de la chambre de fusion de tiroirs ou registres de réglage, pour pouvoir adopter la Quantité de gaz d'échappement traversant ces canaux, aux di - verses conditions.
REVENDICATIONS.
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aluminum smelting process and improved furnace for its implementation. the present invention relates to the melting of aluminum, aluminum alloys and other light metals with similar properties, in gas-heated furnaces and in particular in melting furnaces heated with gas. gas of the type in which a preheating chamber for the metal to be melted is provided and opens into the melting chamber of the furnace.
In known smelting furnaces of this type, as used for example for smelting copper, brass and other similar heavy metal alloys, the hot gases leaving the burner are first brought to the metal. molten and then brought into contact with the cold metal fed to the preheating chamber of the furnace. Considering the direction of movement of the gases with respect to that of the metal in the furnace, a heating of this type can be designated as counter-current heating.
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For the melting of aluminum, aluminum alloys and other light metals of similar properties, such a method of working is however extremely disadvantageous in that, owing to the very high latent heat of fusion of light metals, it is extremely disadvantageous. It is practically impossible to avoid overheating of the molten metal bath, overheating exceeding the optimum casting temperature. With each overheating of the metal, there is a very noticeable absorption of gas by the metal, apart from the increased oxidation of the molten metal which causes significant losses of metal. The absorbed gas dissolved in the liquid metal at high temperatures escapes from it only very slowly during cooling and solidification.
It follows that the cast iron blocks originating from overheated metal generally have more or less strong blowholes which make it impossible to manufacture thick and homogeneous sheets starting from such blown blocks.
The peculiar properties of aluminum, aluminum alloys and other light metals with similar characteristics make it completely irrational for these metals to use the smelting furnaces ordinarily employed for copper, brass and other metals. Light metals have very different physical properties from heavy metals, something which heretofore has been mostly overlooked in the construction of light metal melting furnaces.
One of the aims of the present invention is to create a process for melting aluminum, aluminum alloys and other light metals with similar characteristics, a process allowing correct melting of said light metals taking into account their. physical properties.
This process consists in that the hot gases developed by a gas burner are first used to preheat and melt the parts of metal to be treated, and then to pass
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the gases being significantly cooled, on the molten metal, the quantity of the hot gases and the duration of their contact with the cold and solid metal parts being regulated so that the liquefied metal is brought exactly to the desired melting temperature.
Advantageously, the hot gases leaving the gas burner are not brought directly into contact with the cold metal; they are first conducted from the outside against the walls of the preheating chamber, thus heating the cold metal first by an "indirect" heating. Then these hot gases are not brought into contact with the solid metal, in order to melt that - here, only after they have been cooled to a medium temperature, after which they are finally brought to the molten metal.
Another object of the invention is the creation of an improved melting furnace, with gas heating, allowing the implementation of said melting process.
The melting furnace according to the invention has, near or above the receiving vessel for the molten metal, a preheating chamber for preheating the cold metal to be melted, a chamber in the vicinity of which are arranged gas burners whose gases Hot are used first to preheat the metal in this chamber and then are conducted to the molten metal in the melting tank.
Advantageously, the preheating chamber of the furnace in accordance with the invention is made up of one or more muffles heated from the outside by burners and enveloped by the hot gases, said muffles opening into the chamber or melting tank, the latter being connected to the gas channels provided on the outside of the muffles, so that the hot gases, after having given up most of their heat to the walls of the muffles and to the masonry delimiting the furnace, can be brought to the liquefied metal, before they escape through the outlet channel from the melting chamber.
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The improvements made by the invention to the technique of melting aluminum, aluminum alloys and other light metals with similar properties take into account above all the fact that it is necessary to add a very large quantity of heat. to the solid metal to bring it to the liquid state, while the amount of heat necessary to maintain the metal in its state once molten, is on the other hand relatively low.
In the furnace of the invention, the gases, directly at their exit from the burners, that is to say the gases at the highest temperature, do not come into direct contact with the molten metal, but act, either directly , or indirectly only on the cold, solid metal, to which they give up most of their heat, which brings them to a temperature such that, by their intimate contact with the molten metal, overheating cannot occur in this metal.
By the present invention, in the melting of aluminum, aluminum alloys and light metals of similar properties, there is obtained a lowering of the losses by oxidation and a decrease of gas absorption by the molten metal, while at the same time. maintaining good thermal efficiency of the furnace. This last point is linked to the fact that the burners used for heating the furnace can be left to operate at very high temperatures.
Another important characteristic of the melting furnace according to the invention resides in that the bottom of the preheating muffles is extended towards the melting tank by an amount such that the hot gases coming from openings located above the upper edge. muffles and penetrating into the melting chamber, reach the upper part of the solid metal pieces located at the outlet of the muffles, As a result, it is obtained that the internal heat of the gases is used directly to bring the solid metal to the state liquid, without overheating the molten metal.
Finally, the invention also aims to create a shape
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improved melting furnace for carrying out the process.
According to the invention, the melting tank and the preheating muffles are arranged in an approximately cylindrical envelope, rotating about its major axis, the preheating muffles being located at the front sides (at the bases) of this casing. envelope. Such an embodiment determines for the melting vessel a relatively elongated shape, which is advantageous in that the hot gases remain for a relatively long time in contact with the fluid metal, clearly resulting in a good use of the heat of these gases.
In addition, it is advantageous to provide in the cover, the ceiling of the furnace, above the melting chamber, one or more auxiliary burners serving for the direct heating of the liquid metal, and which can be cut, closed with respect to the chamber. of fusion by means of drawers.
The provision of the auxiliary burners is advantageous in that it allows the molten metal to be maintained in the melting tank in the liquid state even when the heating of the preheating muffles is interrupted, and moreover by the fact that it makes it possible to reheat quickly the metal of the melting tank during an accidental drop in temperature.
In the accompanying drawing by way of example:
Fig.l is a longitudinal section of a gas-heated light metal melting furnace according to the invention.
Fig. 2 is a cross section taken along line 2-2 of Fig.l and
Fig.3 is a cross section taken along line 3-3 of Fig.l.
The light metal melting furnace comprises a metal casing 1, of approximately half-cylindrical shape: this casing is internally reinforced with a lining 2 of material
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poor conductor of heat on which the refractory material is placed - preferably a ceramic metal such as sillimanite, etc., difficult to attack by light metals - serving to form the melting vessel 3 and the heating device.
In the middle of the furnace is provided a quadrangular tank for receiving the molten metal, from which the molten metal can be withdrawn through an opening 6 of a side wall of the furnace, opening provided with a pouring spout 5. The opening 6 can be closed by a drawer 6a fixed by a chain 6b to a lever arm 6d armed with a counterweight 6c.
The two front walls of the metal tank 4 are imlinées at 7 and? A. At the upper end of the inclination opens on both sides, into the space or melting chamber of the furnace, a muffle 8 of highly refractory material, preferably sillimanite, these muffles being accessible from the ex - Exterior by tubular loading chambers 9 fixed to the front sides of the oven. the preheating muffles 8 are heated from the outside by burners 10 mounted tangentially to these muffles, and the outlet gases of which 3 surround the muffles by channels 11 and 12. These channels 11 and 12 are connected to each other by openings - tures 13.
The hot gases pass from the channels 12 into the melting space or chamber of the furnace, through an opening 15 made between the upper edge 14 of the muffle and the top of the furnace; they are brought down by an inclined surface 16 of the ceiling of the furnace in such a way that part of them reaches part of the solid metal 17a supplied, located on an extension of the bottom of the muffle.
Some of the hot gases escape from the furnace fusion chamber through channels 18. But most of these gases travel along the molten metal to maintain it.
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at the desired pouring temperature, and then escapes, through the middle exhaust channel 19, to the longitudinal channels
20 provided in the side wall of the oven. In one of these channels 20 is provided a metal tube 21, through which passes from the outside the cold combustion air which is thus heated.
The outlet, the drawing of the hot gases is advantageously done by a duct or chimney flue 22 mounted on the ceiling of the furnace. However, the exhaust ducts of the furnace can also be connected to an outlet duct arranged axially on the front side of the furnace. , to lead the hot gases to a chimney far from the oven,
In the middle of the oven are provided, in the ceiling 23, a series of burners 24, capable of being closed with respect to the internal space of the oven by means of drawers 25 operated from the outside. These burners are used optionally, that is to say depending on the metal or alloy to be melted and depending on the desired melting temperature;
they are used to regulate the temperature of the molten metal in the vessel, to prevent, during high casting temperatures, overheating of the metal at the melting points.
The loading of the solid metal, which is carried out for example in the form of pigs 17a, is done, as already mentioned, by the loading chambers 9 provided on the front sides of the furnace.
These chambers 9 can be closed in the usual way by vertically sliding doors 26, fixed by chains 27 to a sector 29 provided with counterweight 28. As usual, manholes 31 are provided in these loading doors.
The combustion air is brought to the burners 10 and 24 by tubular conduits 45, connected to the metal tube 21 provided in the exhaust channel 20. The other end of the tube 21 is preferably provided, by interposing a flexible hose. elastic, a fan not shown, which sends air into the tube 21. For the supply of heating gas, the burners
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are connected to pipes 46, to which, at 47, the main gas line is also connected by elastic hose. All burners are fitted with regulating valves, as shown in the drawing, to regulate the amounts of air and gas. the furnace shown in the drawing is mounted so as to be able to pour the molten metal therein.
For this purpose, it is provided, at the lower part of the casing 1, rails 33 resting on support rollers 34 of the foundation plate 35. To pivot the oven, a screw 36 is provided, carrying a movable nut 37, which by lateral cams 38 attacks a projection 40 with a slot 39 of the casing 1. The screw is rotated by a crank 44 connected to this screw by means of the cone pinions 41 and 42 and of the secondary shaft 43 When turning the crank 44, the nut 37 moves (fig.5) to the left on the screw, which produces the pivoting, the tilting of the oven in the direction of arrow 44a, in correspondence with the displacement of the nut.
Finally, it should be noted that it is advantageous to provide all the exhaust channels starting from the melting chamber with spools or regulating registers, in order to be able to adopt the quantity of exhaust gas passing through these channels, under various conditions .
CLAIMS.