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Four de fusion à alimentation unilatérale.
Dans les fours Martin-Siemens ordinaires les produits de la combustion à travers les conduits qui mettent en communi- cation le laboratoire du four avec les chambres de récupéra- tion, passent dans ces chambres, à travers les empilages et ensuite dans la cheminée à travers les soupapes d'inversion et les conduits d'évacuation. La construction de tout cet assemblage'lequel est traversé-par les produits de la* combus- tion, comprend une certaine quantité de briques réfractaires-.
Pendant la marche du four, les empilages des chambres de récu- pération sont sujets à s'obstruer et il est nécessaire, après un certain nombre de coulées, de suspendre le fonctionnement du four pour pourvoir au changement partiel ou total desdits empilages.
Aussi, après des périodes plus ou moins longues d marche du four, il faut effectuer des réparations plus ou moins importantes au maçonnage des parois des chambres mêmes.
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Il en résulte qu'on a une durée limitée de fonction- nement du four et une consommation notable de matériel réfrac- taire.
Dans ces chambres de récupération en maçonnerie il peut aussi y avoir quelque communication, à travers les murs de séparation, entre les chambres du gaz et celles de l'air avec la conséquence qu'une partie du gaz destiné à être brûlé dans le laboratoire du four, brûle inutilement et aussi avec dommage dans les chambres de récupération.
En outre, dans les fours Martin-Siemens ordinaires, ces chambres fonctionnent alternativement comme chambres de préréchauffement du gaz et de l'air et comme chambres d'éva- cuation des produits de la combustion ; le changement de sens du courant gazeux a lieu toutes les 20 à 30 minutes et dans certaines périodes de marche du four aussi dans des périodes de temps plus courtes au moyen de soupapes d'inversion spé- ciales.
Chaque fois que l'on effectue cette inversion du ' sens du courant gazeux, le conduit d'arrivée du gaz des gazo- gènes se trouve, pendant un certain temps, en communication directe avec la cheminée et l'on a conséquemment une perte de gaz qui n'est pas récupérable étant donné que ces inversions ont lieu successivement endéans de courts délais de temps.
La conséquence en est qu'on a une dissipation de gaz c'est-à- dire de combustible qui n'est pas indifférente. Les inversion. répétées ont aussi comme conséquence une moindre utilisation de chaleur sensible des produits de la combustion.
En outre il se fait que, dans les fours Martin-Sie- mens ordinaires, les deux extrémités du four fonctionnent al- ternativement comme extrémités d'arrivée du gaz et de l'air (brûleur) et comme extrémités de décharge des produits de la combustion; conséquemment elles sont, toutes deux, soumises aux mêmes usures et consommations et doivent pour cela être toutes deux construites avec des briques réfractaires spé- @ ciales de coût très élevé.
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Les flammes qui circulent à grande vitesse entrai- nent des poudres éminement basiques dont les flammes sont chargées; ces poudres fonctionnant comme fondants provoquent une usure continue de la partie de maçonnerie qui est la plus exposée à l'action des flammes, c'est-àdire de l'extrémité de décharge des produits de la combustion. Comme conséquence des altération sensibles qui, pendant le fonctionnement du four, se produisent dans la conformation et dans les sections primitives des arrivées du gaz et de l'air, on a un trouble du fonctionnement thermofluodynamique normal du four, ces ar- rivées ne convenant plus pour assurer aux courants gazeux les directions voulues.
On connait déjà au moyen d'un autre brevet du même demandeur, un four Martin-Siemens dans lequel on a une conti- nuité de direction et de sens des fluides gazeux qui circulent dans les laboratoires; dans le four suivant ce brevet antérieur les incovénients susdits sont partiellement éliminés parce que la consommation des matériaux du four est fortement réduite étant donné que les deux extrémités du laboratoire ne sont pas soumises aux mêmes usures, mais les inconvénients dûs à l'inversion du courant gazeux dans les chambres de récupéra- tion persistent.
Les perfectionnements objet de la présente invention visent à obtenir l'élimination aussi de ces inconvenants et à améliorer le rendement thermique de l'ensemble avec réduction correspondante des consommations de matériel réfractaire, de combustible et de main d'oeuvre, ce qui porte à diminuer le coût de l'acier produit.
Le four suivant la présente invention vise essentiel- lement la substitution des chambres de récupération en maçon- nerie avec appareils échangeurs de chaleur métalliques à fonc- tionnement unidirectionnel continu pour le préréchauffement soit de l'air, soit du gaz. Il résulte tout d'abord qu'on élimine toute soupape d'inversion; ensuite l'appareil unique de réchauffement du vent est parcouru toujours dans le même @
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sens, soit par les produits de la combustion) soit par l'air à réchauffer, tandis que l'appareil de préréchauffement du gaz qui est également unique, est parcouru toujours dans le même sens, soit par les produits de la combustion, soit par le gaz, et le sens et la direction des fluides gazeux qui circulent dans le laboratoire du four sont aussi uniques.
D'une telle manière tous les inconvénients dûs aux soupapes d'inversion sont évités.
Dans le four suivant la présente invention on a appliqué aussi une subdivision de l'air et une disposition des brûleurs, ce qui permet d'obtenir l'effet utile maximum de la flamme et un usage minimum des matériaux réfractai- res de revêtement du four, comme on l'expliquera plus en dé- tail plus loin.
L'invention pourra être mieux comprise en se basant sur un exemple de réalisation représenté dans les dessins an- nexés dans le seul but explicatif, sans que cela constitue aucune limitation de l'étendue de la présente invention.
Dans les dessins
La figure 1 est une vue frontale, partiellement en section d'un four ;
La figure 2 est une vue en plan à plus grande échelle.
Lá figure 3 est une vue latérale à plus grande échelle.
Comme le montrent les dessus, au laboratoire 1 du four sont reliés deux appareils échangeurs de chaleur
2 et 3. L'échangeur 2 pour le préréchauffement du vent est disposé longitudinalement sous le laboratoire 1 et l'échan- geur 3 pour le préréchauffement du gaz est disposé perpendiculairement au premier, au-dessous de celui-ci et du côté de l'extrémité des brûleurs du four. Dans ces échangeurs la transmission de la chaleur a lieu par conductivité à travers la paroi de tuyaux d'acier inoxydable résistants @
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aux hautes températures, réchauffés extérieurement par les produits de la combustion provenant du laboratoire du four et parcourus intérieurement par le vent sous pression ou par le gaz.
Les produits de la combustion passent à travers un conduit 4 constitué par un tuyau de tôle revêtu intérieu- rement de dolomie, du laboratoire du four dans l'appareil 2 de préréchauffement du vent, traversent celui-ci sur toute sa longueur, passent ensuite dans l'appareil 3 pour le pré- réchauffement du gaz, traversent celui-ci sur toute sa lon- gueur et passent enfin dans le conduit 5 d'évacuation qui aboutit à la cheminée.
L'air à préréchauffer nécessaire à la combustion passe à travers le conduit 6, dans la caisse en tôle 7 appli- quée à l'extrémité de l'appareil de préréchauffement du vent 2 (lequel est constitué par un collecteur cylindrique en tôle revêtu de briques de silice); cette caisse d'air porte une plaque tubulaire relative aux tuyaux 8, parcourus intérieu- rement par le vent sous pression ; àl'autre extrémité de l'appareil de préréchauffement est appliquée une caisse d'air 9 de laquelle partent dans des sens diamétralement opposés, deux conduits 10 consistant en tuyaux de tôle revêtus de bri- ques silico-allumineuses et qui amènent l'air chaud aux bû- leurs 11. .
L'air à préréchauffer parcourt intérieurement les tuyaux 8 dans le même sens dans lequel les produits de la com- bustion traversent l'appareil-de préréchauffement 2.
Après avoir traversé dans toute sa longueur cet ap- pareil, les produits de la combustion passent dans l'appareil 3 qui est disposé au-dessous pour le préréchauffement du gaz.
(constitué lui aussi par un collecteur cylindrique en tôle revêtu de briques de silice) aux extrémités duquel sont ap- pliquées deux caisses cylindriques 12 et 13 en tôle portant des plaques tubulaires relatives aux tuyaux 14 que le gaz à réchauffer parcourt intérieurement en sens opposé à celui dans lequel les produits de la combustion traversent l'appa-
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reil de préréchauffement.
De la caisse 12 appliquée à l'extrémité inférieure du côté des brûleurs du four part un conduit 15 (tuyau en tôle revêtu de briques silico-allumineuses) qui amènent le gaz chaud à ces brûleurs, tandis qu'à la caisse 13 appliquée l'autre extrémité aboutit le conduit 16 provenant des gazo- gènes (non représentés).
Les produits de la combustion après avoir traversé dans toute sa longueur l'appareil 3 de préréchauffement du gaz, passent dans le conduit 5 qui aboutit à la cheminée.
Les tuyaux de ces appareils de préréchauffement peuvent être néttoyés intérieurement très facilement étant donné qu'il est expressément prévu, en face de chacun d'eux, dans les extrémités des caisses appliquées aux extrémités des appareils de préréchauffement, des regards servant aussi à contrôler l'état de conservation des tuyaux, même pendant le fonctionnement du four.
En construisant ces tuyaux en acier inoxydable résistant aux hautes températures, ces appareils de préré- chauffement nécessitent peu de manutention et la marche du four ne subira pas des interruptions dues aux récupérateurs, tandis que, au contraire, comme on l'a déjà dit, dans les fours Mar- tin-Siemens avec chambres de récupération en maçonnerie, la dépense pour la manutention du maçonnage de celles-ciaug- mente sensiblement le coût de l'acier fabriqué et le nombre de coulées pour chaque fonctionnement interrompu du four est limité.
Avec l'emploi de ces appareils de p réréchauffement il n'y a aucun danger de communication entre le récupérateur pour le préréchauffement du gaz et celui pour le réchauffement de l'air) ce qui au contraire, est possible, comme déjà dit, dans les chambres de récupération en maçonnerie.
Chacun des deux conduits 10 qui de l'appareil de réchauffement 2 amènent l'air au brûleur 11, à la hauteur de l'extrémité du laboratoire du four, se divise en deux conduis
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10' et 10" de manière que l'air rencontre avant tout le gaz dans le brûleur hors du laboratoire, où a lieu une combustion partielle, et la combustion est ensuite complétée au commen- cement du laboratoire, où l'on a une deuxième arrivée d'air des deux côtés de l'arrivée du gaz. Avec cette disposition, le mélange des deux fluides gazeux a lieu d'une manière parfaite dans un espace minimum et la flamme est amenée à les rencon- trer sans effleurer les parois .et la voûte.
Des registres spéciaux 17,18 à parfaite étanchéité et facilement manoeuvrables du plan de charge du four, per- mettent de régler au mieux la subdivision de l'air. Un autre registre 19 analogue aux précédents, disposé sur le conduit 15 d'arrivée du gaz, permet de régler facilement la quantité de gaz que l'on veut mettre dans le brûleur.
Avec cette dis- position on cherche à réaliser les conditions nécessaires pour avoir un four parfait aussi aux effets thermiques, c'est- à-dire capable d'absorber dans le laboratoire les calories du combustible employé en réalisant l'épuisement de la com- bustion dans le laboratoire même, la libération d'un plus grand nombre de calories utiles pour la transmission directe au bain et l'élimination des produits de la combustion du laboratoire à une température pas beaucoup plus élevée que celle demandée pour l'élaboration du produit.
L'invention a pour but de réaliser les conditions qui améliorent le régime thermique et il en résulte une sûre réduction de la consommation du combus tible.
REVENDICATIONS.
I.- Four de fusion pour procédé Martin-Siemens a flux gazeux unidirectionnels à travers le laboratoire, caractérisé par au moins un échangeur de chaleur à flux continu dans lequel les parois de séparation entre les produits de la combustion et l'air ou le gaz sont métalliques.
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One-sided feed melting furnace.
In ordinary Martin-Siemens furnaces the products of combustion through the ducts which communicate the furnace laboratory with the recovery chambers, pass into these chambers, through the stacks and then into the chimney through reversing valves and discharge lines. The construction of this whole assembly which is traversed by the products of the * combustion, includes a certain quantity of refractory bricks.
During operation of the furnace, the stacks of the recovery chambers are subject to clogging and it is necessary, after a certain number of castings, to suspend the operation of the furnace in order to provide for the partial or total change of said stacks.
Also, after more or less long periods of operation of the oven, it is necessary to carry out more or less important repairs to the masonry of the walls of the chambers themselves.
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As a result, there is a limited operating time of the furnace and a significant consumption of refractory material.
In these masonry recovery chambers there may also be some communication, through the separation walls, between the gas chambers and those of the air with the consequence that part of the gas intended to be burned in the laboratory of the furnace, burns unnecessarily and also with damage in the recovery chambers.
In addition, in ordinary Martin-Siemens furnaces, these chambers function alternately as preheating chambers for gas and air and as evacuation chambers for the products of combustion; the change of direction of the gas flow takes place every 20 to 30 minutes and in certain periods of operation of the oven also in shorter periods of time by means of special reversing valves.
Each time that this reversal of the direction of the gas flow is effected, the gas inlet duct of the gas generators is, for a certain time, in direct communication with the chimney and there is consequently a loss of gas. gas which is not recoverable given that these reversals take place successively within short periods of time.
The consequence is that there is a dissipation of gas, that is to say of fuel, which is not indifferent. The inversion. repeated repetitions also result in less sensible heat use of the combustion products.
In addition, it happens that, in ordinary Martin-Siemens ovens, the two ends of the furnace function alternately as gas and air inlet ends (burner) and as discharge ends of the products of the oven. combustion; consequently they are both subject to the same wear and tear and must therefore both be built with special refractory bricks of very high cost.
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The flames which circulate at high speed lead to eminently basic powders with which the flames are charged; these powders functioning as fluxes cause continuous wear of the part of masonry which is most exposed to the action of the flames, that is to say of the end of discharge of the products of combustion. As a consequence of the appreciable alterations which, during the operation of the furnace, occur in the conformation and in the primitive sections of the gas and air inlets, there is a disturbance of the normal thermofluodynamic operation of the furnace, these inlets not being suitable. more to ensure the gas streams the desired directions.
A Martin-Siemens furnace in which there is a continuous direction and direction of the gaseous fluids which circulate in the laboratories is already known by means of another patent of the same applicant; in the furnace according to this prior patent the aforementioned disadvantages are partially eliminated because the consumption of furnace materials is greatly reduced given that the two ends of the laboratory are not subjected to the same wear, but the disadvantages due to the reversal of the current gas in the recovery chambers persist.
The improvements that are the subject of the present invention aim to also obtain the elimination of these disadvantages and to improve the thermal efficiency of the assembly with a corresponding reduction in the consumption of refractory material, fuel and labor, which leads to a reduction. the cost of the steel produced.
The furnace according to the present invention is essentially aimed at the substitution of masonry recovery chambers with metal heat exchanger apparatus with continuous unidirectional operation for the preheating of either the air or the gas. The first result is that all reversing valve is eliminated; then the unique wind warming device is always run in the same @
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direction, either by the products of combustion) or by the air to be heated, while the gas preheating device which is also unique, is always traversed in the same direction, either by the products of combustion or by gas, and the sense and direction of gaseous fluids flowing through the furnace laboratory are also unique.
In such a way all the inconveniences due to the reversing valves are avoided.
In the furnace according to the present invention a subdivision of the air and an arrangement of the burners have also been applied, which makes it possible to obtain the maximum useful effect of the flame and a minimum use of the refractory materials of the furnace lining. , as will be explained in more detail below.
The invention may be better understood on the basis of an exemplary embodiment shown in the accompanying drawings for the sole purpose of explanation, without this constituting any limitation on the scope of the present invention.
In the drawings
Figure 1 is a front view, partially in section of a furnace;
Figure 2 is an enlarged plan view.
Figure 3 is a side view on a larger scale.
As shown above, in laboratory 1 of the furnace are connected two heat exchanger devices
2 and 3. The exchanger 2 for the preheating of the wind is arranged longitudinally under the laboratory 1 and the exchanger 3 for the preheating of the gas is arranged perpendicular to the first, below the latter and on the side of the gas. end of the oven burners. In these exchangers the heat transmission takes place by conductivity through the wall of resistant stainless steel pipes @
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at high temperatures, reheated on the outside by the combustion products coming from the furnace laboratory and carried internally by pressurized wind or by gas.
The products of combustion pass through a duct 4 consisting of a sheet metal pipe internally coated with dolomite, from the furnace laboratory to the preheating device 2 of the wind, pass through it over its entire length, then pass into the apparatus 3 for preheating the gas, pass through the latter over its entire length and finally pass into the exhaust duct 5 which ends in the chimney.
The preheating air required for combustion passes through duct 6, into the sheet metal box 7 applied to the end of the wind preheating device 2 (which consists of a cylindrical sheet metal manifold coated with silica bricks); this air box carries a tube plate relating to the pipes 8, internally traversed by the pressurized wind; at the other end of the preheating apparatus is applied an air box 9 from which flow in diametrically opposite directions, two ducts 10 consisting of sheet metal pipes coated with silico-alluminous bricks and which supply the hot air at burners 11..
The air to be preheated internally passes through the pipes 8 in the same direction in which the combustion products pass through the preheating device 2.
After having passed through this apparatus in its entire length, the combustion products pass into the apparatus 3 which is arranged below for preheating the gas.
(also constituted by a cylindrical collector in sheet metal coated with silica bricks) at the ends of which are applied two cylindrical boxes 12 and 13 in sheet metal carrying tubular plates relating to the pipes 14 which the gas to be heated travels internally in the opposite direction to that in which the products of combustion pass through the appliance.
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pre-warming eye.
From the box 12 applied to the lower end of the side of the burners of the furnace leaves a duct 15 (sheet metal pipe coated with silico-alluminous bricks) which bring the hot gas to these burners, while at the box 13 applied the the other end leads to the conduit 16 coming from the gasifiers (not shown).
The products of combustion, after having passed through the entire length of the gas preheating apparatus 3, pass into the duct 5 which ends in the chimney.
The pipes of these preheating devices can be cleaned from the inside very easily since it is expressly provided, opposite each of them, in the ends of the boxes applied to the ends of the preheating devices, manholes also serving to check the temperature. state of preservation of the pipes, even during operation of the oven.
By constructing these pipes in stainless steel resistant to high temperatures, these pre-heating devices require little handling and the operation of the furnace will not suffer interruptions due to the recuperators, while, on the contrary, as has already been said, in Martin-Siemens furnaces with masonry recovery chambers, the expense for handling the masonry of these significantly increases the cost of the steel fabricated and the number of casts for each interrupted operation of the furnace is limited.
With the use of these preheating devices there is no danger of communication between the recuperator for the preheating of the gas and that for the heating of the air) which, on the contrary, is possible, as already said, in masonry recovery chambers.
Each of the two ducts 10 which from the heating device 2 bring the air to the burner 11, at the height of the end of the laboratory of the furnace, is divided into two ducts
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10 'and 10 "so that the air first meets the gas in the burner outside the laboratory, where partial combustion takes place, and the combustion is then completed at the start of the laboratory, where there is a second air inlet on both sides of the gas inlet With this arrangement, the mixing of the two gaseous fluids takes place perfectly in a minimum space and the flame is brought to meet them without touching the walls. and the vault.
Special dampers 17,18 with perfect airtightness and easily maneuverable from the load plan of the furnace allow the best possible adjustment of the air subdivision. Another register 19 similar to the previous ones, arranged on the gas inlet duct 15, makes it possible to easily adjust the quantity of gas that is to be put into the burner.
With this arrangement we try to achieve the conditions necessary to have a perfect furnace also with thermal effects, that is to say capable of absorbing in the laboratory the calories of the fuel used by carrying out the exhaustion of the com- ponent. bustion in the laboratory itself, the release of a greater number of calories useful for the direct transmission to the bath and the elimination of the products of combustion from the laboratory at a temperature not much higher than that required for the preparation of the product .
The object of the invention is to achieve the conditions which improve the thermal regime and the result is a sure reduction in the consumption of the fuel.
CLAIMS.
I.- Melting furnace for Martin-Siemens process has unidirectional gas flow through the laboratory, characterized by at least one continuous flow heat exchanger in which the walls of separation between the products of combustion and the air or gas are metallic.