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FOUR A CUVE, EN- PARTICULIER CUBILOT
Cette invention concerne un procédé pour le fonctionne- ment d'un four à cuve, en particulier d'un cubilot, et des per- fectionnements à la construction de celui-ci, et elle a pour but la production d'une fonte fluide de grande valeur avec une di- minution de la consommation de coke et par suite de la combus- tion de soufre et avec une diminution de l'absorption de gaz, ainsi qu'une réduction de la combustion du fer, des éléments nobles qui l'accompagnent et de l'attaque du garnissage du four.
L'invention a en même temps pour but d'obtenir un accroissement important du rendement thermique et l'augmentation de l'économie générale du cubilot.
Le rendement, faible jusqu'ici, du cubilot est dû princi- palement à la combustion incomplète du coke (en 00). L'invention est basée sur la constatation que l'air de combustion, insufflé dans la partie inférieure du cubilot, est arrêté par les mor- ceaux de coke et de fer et ne pénètre pas jusqu'au sein de la
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colonne de matière en fusion. Il se produit par suite, dans la zone de bordure annulaire extérieure, au voisinage de l'endroit d'insufflation, une combustion eomplète du coke en CO2, avec un excès d'air et des températures élevées, tandis qu'à l'intérieur, en raison du manque d'air, il se produit une combustion incom- plète en CO, à des températures plus basses.
Il se produit en même temps une dissociation rapide du CO, par l'absorption de carbone à partir du coke, selon l'équation CO2 + C = 2 CO. Con- formément à l'invention, ces phénomènes chimiques, nuisibles pour l'économie, doivent également être empêchés dans la partie chaude du cubilot, par une évacuation de gaz chauds.
La présence de l'oxygène dans la zone chaude du cubilot a en outre pour résultat la combustion du fer et des éléments de valeur qui l'accompagnent, le silicium et le manganèse. Le'gar- nissage du four est également fortement attaqué. Si l'on évacue, de la région de la zone de fusion ou immédiatement au-dessus de celle-ci, les gaz chauds contenant principalement C02 et O2, il ne reste, dans la cuve, immédiatement au-dessus de la zone de fusion, essentiellement que du CO, qui réchauffe seulement le coke descendant dans le four, mais qui empêche les réactions chimiques nuisibles mentionnées dans cette partie de la cuve du four.
Une faible partie de l'oxygène existant dans la cuve du cubilot provient des oxydations de la matière à fondre et se trouve par suite partout dans le four. Pour réduire et rendre non-nuisible cet oxygène d'oxydation, il suffit déjà de peu de CO, qui existe'partout dans le four dans une proportion suffi- sante et qui brûle en donnant du CO2 inerte.
L'accroissement recherché de l'économie du four n'est pas mis en question par l'évacuation des gaz chauds contenant CO2 et 02, car, conformément à l'invention, on brûle en un autre en- droit approprié autant que possible la totalité du CO en CO2 avant qu'il sorte ¯ du gueulard, tandis que, d'autre part, les gaz chauds évacués sont utilisés de la manière la plus complète pour le chauffage préalable de l'air soufflé.
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La combustion complète du coke, en combinaison avec l'uti- lisation favorable de la chaleur des gaz de la combustion, per- mettent non seulement une diminution très notable de la consom- mation nécessaire de coke, d'un tiers environ, ainsi qu'une dimi- nution de la combustion indésirable du soufre, mais la combustion complète (en CO2) diminue également les pertes de chaleur par les gaz perdus. Il est naturellement important pour la combus- tion complète de déplacer la combustion ultérieure du CO, à l'in- térieur du cubilot, par l'insufflation d'oxygène ou d'air, en ' des endroits tels que la chaleur produite puisse encore être utilisée complètement pour le chauffage du fer dans la partie supérieure du cubilot, avant que les gaz refroidis quittent le cubilot.
On atteint les effets les plus favorables, conformément à l' invention, par le fait qu'on évacue, à partir des régions pêri- phétiques de la zone de fusion, des gaz chauds renfermant 02 et CO2, à une température d'environ 1000 à 1300 C, et qu'on brûle les gaz, restés dans la cuve du cubilot et contenant principa- lement CO, en un endroit plus élevé, par l'insufflation d'air secondaire, en même temps que la totalité ou une partie des gaz chauds, évacués de la zone de fusion, est utilisée, par le mélan- ge de deuxième air secondaire et/ou de gaz provenant des zones supérieures du cubilot, jusqu'à la température maximum admissi- ble de fonctionnement de 800 C, par exemple, dans le réchauffeur d'air,
tandis qu'on renvoie dans la cuve des parties éventuel- lement restantes des gaz évacués de la zone de fusion, en une quantité réglée de telle manière que, dans cette zone du cubilot, la température d'oxydation du fer et la température d'inflamma- tion du coke (environ 70000) ne soient pas atteintes ou dépassées.
La combustion ultérieure de l'oxyde de carbone (CO), se prouvant dans la zone de fusion et au-dessus de celle-ci, à l'ai- de des gaz prélevés et d'air secondaire, dans les zones supé- rieures du cubilot, produit une diminution de la consommation inutile de coke de la charge, de 10-20 % à 5 %.
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Il est connu d'enlever des gaz chauds de la partie infé- rieure du four, mais on omettait, d'une part, de veiller à une utilisation suffisante de la chaleur contenue dans les gaz ainsi évacués et, d'autre part, on ne prévoyait pas de dispositifs pour soumettre les gaz contenant de l'oxyde de carbone, restés dans le cubilot, à la combustion complète dens la cuve, et, en particulier, on ne prévoyait pas de le faire en un endroit tel qu'on évitât une combustion notable du fer et des éléments qui l'accompagnent, ainsi qu'une décomposition ultérieure de quanti- tés importantes d'anhydride carbonique gazeux (CO2), formé par combustion, en oxyde de carbone (CO) avec consommation de car- bone.
Il est en outre connu d'utiliser, pour le fonctionnement d'un cubilot, des gaz préalablement chauffés et du vent chaud.
Mais il ne s'agit, en partie, que d'un réchauffage préalable de faible valeur, qui ne conduit pas à un raccourcissement notable de la zone de fusion. Par contre, des réchauffages préalables plus intenses n'étaient pas couverts par la chaleur produite dans le cubilot; mais il n'était surtout pas prévu de disposi- tifs pour éviter, dans le cas de.l'emploi d'air chaud, dans la zone de fusion fortement chauffée, l'attaque en reison de la présence de l'oxygène et la décomposition de CO2 en CO par con- sommation de carbone.
Pour l'évacuation des gaz à partir des régions périphé- riques de la zone'de fusion, on utilise la chute de pression des gaz qui se produit naturellement dans le cubilot. Pour renforcer le mouvement de circulation des gaz, on dispose, derrière le ré- chauffeur d'air, une soufflerie à aspiration, qui aspire un mé- lange gazeux réglé à une température voisine de la température maximum admissible de fonctionnement du réchauffeur d'air, qui, outre les gaz résiduels provenant de la zone de fusion, contient à volonté l'un des gaz suivants ou simultanément plusieurs de ceux-ci, dans des proportions réglables de mélange: les gaz déjà partiellement refroidis au-dessus de la zone de combustion du Co dans la cuve, les gaz sortant directement du réchauffeur
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d'air, et du deuxième air secondaire.
On règle ce mélange gazeux, au point de vue de sa composition, de telle manière que la tem- pérature d'entrée des gaz dans le réchauffeur d'air soit maxi- mum, c'est-à-dire soit adaptée à la résistance du matériau de construction du réchauffeur d'air au point de vue de la chaleur et soit limitée par cette résistance. Dans le cas de récheuf- feurs d'air en matériaux de construction résistant à des tempé- ratures élevées, la fraction des gaz chauds déviés peut par sui- te être plus grande que dans le cas de matériaux de construc- tion résistant moins bien à la chaleur. Le deuxième air secon- daire, insufflé dans la conduite d'amenée au réchauffeur d'air, a pour rôle de réaliser la combustion complémentaire des gaz contenant de l'oxyde de carbone (CO) encore contenus dans les gaz de chauffage du réchauffeur d'air.
Pour pouvoir adapter de la façon la plus avantageuse les relations thermiques dans l'installation du cubilot aux condi- tions de fonctionnement dans chaque cas, la conduite des gaz perdus du réchauffeur d'air, réglée par des organes obturateurs, est en communication à volonté avec la couronne supérieure de tuyères de le cuve du cubilot, avec la conduite d'amenée de gaz au réchauffeur d'air et avec une conduite allant à la cheminée, ou simultanément avec plusieurs de celles-ci.
Le cubilot comporte, pour l'évacuation des gaz chauds à partir de la zone de fusion, plusieurs canaux circulaires ou couronnes de tuyères, superposés, pouvant être mis en service indépendamment l'un de. l'autre et réglables séparément. Ceci produit une adaptation favorable de l'évacuation des gaz chauds à la profondeur, irrégulière en direction verticale, de la zone de combustion complète, en C02, et empêche, d'une part, qu'on n'évacue pas tous les gaz contenant de l'oxygène et, d'autre part, qu'on évacue trop de gaz contenant de l'oxyde de carbone' (CO) à partir de l'intérieur du four.
On obtient la construction la plus simple en changeant les sections transversales des tuyè- 'res après chaque opération de fusion, éventuellement chaque fois le jour suivant, lors du lutage des endroits défectueux, selon
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un plan déterminé, jusqu'à ce qu'on obtienne et qu'on conserve l'effet le plus avantageux.
Pour pouvoir maintenir les relations thermiques essen- tielles pour l'accroissement recherché de l'économie, dans le cubilot, également lors d'une variation de la matière consti- tuant la charge, fer aussi bien que coke, on peut, conformément à une caractéristique additionnelle de l'invention, disposer les couronnes de tuyères pour le retour des gaz évacués de la zone de fusion, ou les couronnes de tuyères pour l'évacuation des gaz au réchauffeur d'air, au moins par paires l'une au-dessus de l'autre, mais en prévoyant pour chaque couronne individuelle de tuyères un réglage particulier de la section transversale.
Il a déjà été mentionné que la température de la zone, dans laquelle a lieu la combustion ultérieure des gaz, contenant du CO, restés dans le cubilot, a pour limite supérieure la tempé- rature d'inflammation du coke. En effet, si l'inflammation du coke était déjà amorcée en cet endroit, les gaz de la combustion du coke, qui sont formés dans une zone si élevée du four, ne pourraient plus céder dans une mesure suffisante leur chaleur à la matière constituant la charge ; les gaz perdus pénétreraient au contraire dans la cheminée avec des températures élevées, en exerçant une influence défavorable sur l'économie. On peut tou- tefois déplacer la combustion ultérieure des gaz, contenant du CO, dans une zone plus chaude, si l'on prend soin que la tempé- rature d'inflammation du coke soit artificiellement élevée.
On l'obtient, conformément à l'invention, en utilisant du coke re- couvert d'une boue de chaux, argile ou substances analogues peu coûteuses. Il est avantageux de traiter ce coke à l'état humide.
Cette mesure est également à recommander lorsqu'on utilise du coke facilement inflammable, c'est-à-dire surtout du coke en petits morceaux, poreux et activé.
Un perfectionnement additionnel à la construction du cubilot consiste en ce que le cuve du cubilot, dans la zone de fintroduction de l'air secondaire pour la combustion¯du CO, comporte une section transversale rétrécie. L'air secondaire
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pénètre alors jusque dans la région axiale du four et permet une combustion complète, en CO2, de tous les gaz contenant du CO.
Pour produire une inflammation plus rapide du coke lors de l'allumage et pendant les périodes de temps après achèvement dela fusion, on raccorde, à la soufflerie àaspiration du ré- chauffeur d'air, une conduite pour les gaz perdus, branchée à la cheminée et pouvant être fermée, tandis que, pour la fermeture du gueulard, on utilise un couvercle, de préférence en deux par- ties, dont les moitiés sont munies chacune d'une poignée.
L'invention, ainsi que des détails additionnels de celle- ci, sont décrits de façon plus complète ci-après en référence aux dessins ci-joints, qui représentent quelques exemples de réa- lisation et sur lesquels :
La fig. 1 est une vue en coupe verticale à travers le cubilot selon 'l'invention, à l'exclusion du réchauffeur d'air;
La fig. 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne X-Y de la fig.l;
La fig. 3 représente une forme de réalisation modifiée du cubilot, à l'exclusion du réchauffeur d'air, dans laquelle la zone de combustion du CO présente une section transversale de la cuve rétrécie par étages;
Les fig. 4, 4a et 4b représentent schématiquement un four avec réchauffeur d'air, ainsi qu'un diagramme des tempéra- tures et un diagramme de bilan thermique ;
Les fig. 5, 5a et 5b représentent une autre forme de réalisation du cubilot selon l'invention evec un réchauffeur d'air composé d'éléments cubiques, ainsi qu'un diagramme des températures et un diagramme de bilan thermique;
La fig. 6 représente un cubilot, analogue à celui de la f ig.5, avec un rétrécissement de la cuve à un seul étage dans la zone de combustion du CO et avec évacuation divisée des gaz perdus du réchauffeur d'air;
Les fig. 7 et 7a représentent schématiquement une ins- tallation à deux cubilots ainsi qu'un diagramme des températu- res ;
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La fig. 8 représente un cubilot selon l'invention, avec indication du passage des gaz et de l'air à travers le réchauf- feur d'air ;
La fig. 9 est un exemple correspondant à la construction la plus simple de l'objet de l'invention.
Le cubilot selon les fig. 1 et 2 consiste en une cuve 10, construit et supportée de la manière habituelle. Sur son trajet à travers cette cuve, la matière à fondre, qui contient de la fonte brute, des débris, des additions et du coke, passe succes- sivement à travers trois zones. La zone I s'étend à partir de l'endroit de chargement jusqu'à la ligne B; dans cette zone, la matière est chauffée jusqu'à 700 C environ. Dans la zone II, si- tuée entre les lignes B et A, il se produit un accroissement ad- ditionnel de température jusqu'à environ 850 C; c'est la zone correspondant au début de la fusion de la fonte.Au-dessous de la ligne A est située la zone III, à savoir la zone de fusion et de surchauffage, s'étendant jusqu'au trou de coulée et dans laquelle le fer est chauffé de 850 C jusqu'à 1500 C environ et est sur- chauffé.
La température des gaz s'élève, à l'endroit le plus chaud, à 1650 C environ.
L'air de combustion est amené, au moyen d'une soufflerie (non représentée) ou à partir d'un réservoir alimenté par un compresseur, en passant par la conduite principale 11. L'air pri- maire est insufflé à volonté par des orifices ou des fentes an- nulaires 12 ou 12', qui sont dans chaque cas disposés concen- triquement et sont alimentés par l'intermédiaire d'un des canaux annulaires 13, 13'. Lorsqu'une carburation plus forte du fer est nécessaire, on choisit la rangée supérieure de tuyères à air soufflé 12, car alors le trajet, que les gouttelettes de fer parcourent sur le coke incandescent, devient plus long, de sorte que l'absorption de carbone par le fer augmente. Des registres ou papillons 14 e$ 14' permettent de régler la quantité et la pression du vent soufflé.
Le vent ne parvient pas dans la colonne intérieure de matière en fusion, en particulier dans le cas de fours d'une
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assez grande section transversale de cuve,- d'un diamètre d'en- viron 1200 mm et davantage ;- outre, le CO2 fraichement formé se dissocie, en présence de vent chaud, par absorption de car- bone, en CO, et il se forme un espace annulaire extérieur, indi- qué par les courbes K sur la fig.
3, qui caractérise la région de la combustion complète et qui par suite, dans le cas d'un fort surchauffage local, contient de façon prédominante de l'o- xygène non brûlé et du C02 à côté'des gaz n'ayant pas pris part à des réactions chimiques, tandis que dans le noyau intérieur de la cuve, c'est-à-dire dans la région axiale du cubilot, en rai- son d'une combustion incomplète, il monte, de façon prédominan- te, des gaz contenant du CO.
Ceci implique dans une grande mesu- re la consommation élevée de coke et de vent, la combustion no- table de fer, de menganèse et de silicium, ainsi que l'attaque du garnissage du four et surtout le mauvais rendement thermique du cubilot employé jusqu'ici; Pour les mêmes raisons, dans la colonne de matière en fusion, on ne constate pas de mêmes tempé- ratures dans des plans horizontaux, mais suivent des paraboloi- des, qui sont engendrés par la révolution des isothermes, analo- gues à des paraboles, représentés sur la fig.l en T1, T2, T3 , etc.. Ceci également est par suite une conséquence de la combus- tion incomplète, ou combustion en CO, allant en augmentant vers l'intérieur du four.
Pour éviter les inconvénients mentionnés, il est prévu, dans la région des courbes K (fig.3). c'est-à-dire au niveau A (sur la fig.l) qui doit être considéré comme le début de la zone de fusion, des orifices de sortie 15, dont tous ceux situés au même niveau débouchent dans un canal collecteur annulaire commun 16 ; dans l'exemple de réalisation considéré, il existe quatre de ces canaux collecteurs, superposés l'un à l'autre, qui sont en communication, par l'intermédiaire d'orifices 17, réglebles sé- parément par des registres 29 ou de toute autre manière, avec une chambre collectrice verticale 18, commune aux quatre canaux annulaires 16.
Des gaz se rassemblant en 18, une partie des gaz ainsi
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prélevés parvient, en passant par l'orifice réglable 30, dans la partie supérieure 18a de la chambre collectrice commune 18, et de là, en passant par les orifices 19, par exemple au nombre de quatre, le cas échéant également réglables séparément, dans des chambres annulaires 20, situées au niveau de la ligne B, et de là revient dans la cuve du cubilot. Les canaux circulaires à vent 16,20 sont avantageusement construits, de manière connue,en argile réfractaire damée. L'utilisation d'un nombre assez grand de canaux annulaires assura la possibilité d'un réglage variable des niveaux A et B ainsi que de l'écartement entre ces niveaux.
De la conduite principale 11, de l'air secondaire est dévié par la conduite de branchement 22. De cette conduite 22 partent à nouveau des conduites'de branchement 23, qui débouchent dans les chambres distributrices annulaires 20. Aux endroits des orifices d'entrée 21, les conduites 23 comportent des tuyères, par lesquelles de l'air secondaire est insufflé au niveau B dans le cubilot et entraîne ainsi,à la manière d'un éjecteur, en pro- duisant un renforcement du tirage, les gaz chauds prélevés, d'une température de 1200 C environ.
On règle la disposition des canaux annulaires 20 et de leurs tuyères d'air secondaire de telle manière que la zone mé- diane, dans laquelle sont remenés les gaz prélevés du four, soit située dans une région de températures, qui ne dépasse et n'at- teint juste pas encore la température d'oxydation du fer et la température d'inflammation du coke et qui est ainsi en moyenne située juste au-dessous de 700 C. En faisant varier la section transversale libre de passage de l'orifice 30, on dispose d'un moyen pour faire varier la quantité de gaz chauds ramenés direc- teent dans le cubilot et pour exercer ainsi dans une grande me- sure une influence sur la température engendrée dans la zone B.
Un point de l'invention, important pour l'amélioration de l'opération de fusion et pour l'accroissement de l'économie du procédé, consiste en ce qu'on peut, par le dérivation des gaz, évacuer, de la zone périphérique de la région de fusion, la to- talité de l'oxygène nuisible, provenant de l'excès d'air et
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mélangé avec du CO2 et de l'azote. Après évacuation de ces gaz contenant de ltoxygène, l'atmosphère de CO, montant à partir du noyau à l'intérieur du corps de révolution engendré par la cour- be K (fig.3), s'élargit en forme d'éventail.
Le dérivation de gaz, effectuée selon l'invention, se fait sentir par une combus- tion additionnelle intense du 00,- l'oxygène en excès étant ame- né, dans des ?ones de températures modérées, en contact, d'une manière non.nuisible, avec le fer et les éléments qui l'accompa- gnent.
Une caractéristique importante de l'invention consiste à faire passer la plus grande partie des gaz chauds, évacués de la zone A, par une conduite 24, à travers un réchauffeur d'air, dont la construction et les particularités seront expliquées ci- après. On est en état, de cette manière, de chauffer au préala- ble l'air primaire jusqu'à 500 C environ, tandis que les gaz chauds subissent dans le réchauffeur d'air un abaissement de tem- pérature, à partir de la température maximum admissible de fonc- tionnement du réchauffeur d'air, qui est normalement de 800 0, suivant les dimensions et la construction du réchauffeur d'air, jusqu'au-dessous de 400 C, en moyenne, jusqu'à 280 C.
Conformément à l'invention, les gaz prélevés du cubilot, d'une température de 1200 C en moyenne, doivent, à l'aide de mesures décrites ci-après, être refroidis, avant leur entrée dans le réchauffeur d'air, jusqu'à la température maximum admis- sible de'fonctionnement de celui-ci; en outre, les gaz perdus, sortant du réchauffeur d'air, doivent céder, dans la mesure la plus complète possible, leur chaleur résiduelle, par leur retour dans la partie supérieure du,four à cuve, pour le premier chauffage préalable de la matière constituant la charge. Les re- lations de température pour les gaz introduits dans la zone B peuvent faire apparaître comme utile de mélanger une partie des gaz perdus sortant du réchauffeur d'air, par la conduite 25 déjà aux gaz amenés dans cette zone du cubilot.
Les gaz perdus du cubilot parviennent, avec une température de 150 C environ, dans la cheminée, de sorte qu'au total on atteint une valeur
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optimum aussi bien au point de vue de la qualité technique de l'opération de fusion qu'au point de vue de l'économie du cu- bilot.
Pour le réglage des quantités d'air secondaire, on uti- lise, outre l'organe d'étranglement 26, pour chacune des condui- tes à tuyères 23, des organes obturateurs additionnels 28 (fig.l), d'une part, ou des orgcnes obturateurs 26, 28 et 32 (fig.3), d'autre part.
Pour amener l'air secondaire, selon la fig. l,radialement à partir de l'extérieur et le faire pénétrer jusqu'à l'axe du four, on rétrécit, conformément à l'invention, la partie supé- rieure ou col de la cuve du cubilot, et on prévoit en outre des canaux annulaires supérieurs additionnels 31, par lesquels on in- troduit dans la cuve de l'air secondaire additionnel pour la combustion ultérieure résiduelle des gaz contenant du CO. La fig. 3 représente un tel exemple de réalisation ; partie infé- rieure du cubilot, y compris la dérivation des gaz, correspond \- fondamentalement à celle de la fig.l.
Dans le cubilot selon le fig.3, le rétrécissement étage de la partie supérieure du cubilot s'effectue, en trois étages; ce rétrécissement peut avoir lieu, en vue de la simplicité, en un seul étage.
Comme représenté sur la fig.3, les anneaux 34, produi- sant le rétrécissement étagé, forment des fentes d'introduction d'air 40, auxquelles l'air secondaire pour la combustion du CO est amené, avec réglage par des papillons ou organes de distri- bution analogues 32, indépendamment l'un de l'autre. Les canaux annulaires 31 sont disposés de telle manière que les fentes circulaires 40 insufflent l'air de combustion dans les espaces annulaires, libres de la matière constituant la charge, présen- tant une section transversale triangulaire, immédiatement au- dessous des sections d'étranglement; ces espaces annulaires sont limités vers l'intérieur *par l'angle 33 du talus d'éboulement de la matière constituant la charge.
Ce rétrécissement étagé de la
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section transversale du four garantit la pénétration de l'air secondaire additionnel jusque dans la région axiale de la cuve du four.
Selon une .caractéristique additionnelle de l'invention, les faces supérieures limites et les arêtes des étages sont constituées par des anneaux coulés rapportés. Ceci donne une résistance accrue des arêtes et permet en même temps, par une construction creuse des anneaux, de reporter les canaux annulai- res 31, représentés sur la fig. 3 comme étant réalisés séparé- ment, pour l'amenée d'air, dans les anneaux coulés, munis de fen- tes d'insufflation d'air secondaire.
En raison du rétrécissement de la section transversale de la partie supérieure de la cuve du cubilot, il se produit, tout près au-dessous de l'élargissement conique 41, dirigé vers l'extérieur, de l'anneau supérieur 34, un accroissement de vites- se des gaz quittant le cubilot, de sorte que de fines particules de coke sont entrainées dans une mesure accrue. Le rétrécissement étagé de la section transversale de la cuve, selon l'invention, empêche toutefois dans une très grande mesure que les poussières, se dégageant énergiquement, en particulier dans les zones de bor- dure du cubilot, soient entrainées à l'extérieur par le souffla- ge.
Une importance particulière revient aux étages à arêtes aiguës, en combinaison avec les courants d'air radiaux, dirigés vers l'intérieur, car les fines et les poussières de coke, mon- tant sur le bord du cubilot, sont en partie immédiatement re- cueillies et sont, en partie, par déviation de leur direction d'entraînement, projetées vers l'axe du four et sont ainsi ame- nées dans le trajet normal de la charge.
Des nappes d'air 35 et 36, qui sont produites au-dessous et sur le côté du wagonnet 39 d'amenée de la charge, retiennent les parties plus lourdes des particules de coke entraînées res- tantes. Les gaz perdus, qui sont chargés de poussières plus légè- res, qui échappent latéralement aux nappes d'air, parviennent dans une enceinte, délimitée par des parois 37, qui fait saillie au-delà du gueulard sur trois mètres environ et qui présente une
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section transversale beaucoup plus grande que le cubilot. Pour. cette raison, et en raison des tôles de rebondissement et de guidage 38, disposées dans cette chambre, les fins grains de co- ke retombent et se déposent contre les bords de l'enceinte déli- mitée par les parois 37.
La construction décrite produit non seulement une faible économie de combustible ainsi récupéré, mais recueille les étincelles et empêche une gêne pour les environs.
Le nombre des canaux annulaires 16,20 et 31, disposés par groupes l'un au-dessus de l'autre, peut s'écarter de celui choisi dans le cas des fig. 1 à 3, en s'adaptant aux circonstan- ces et exigences de chaque cas particulier considéré.
Le cubilot selon la fig. 4 diffère, dans quelques dé- tails essentiels de construction, des formes de réalisation pré- cédemment décrites. L'air principal est introduit, à l'état sen- siblement froid, à partir d'un compresseur ou d'un réservoir (non représenté), par une conduite 51, dans le réchauffeur d'air 52 et parvient, après avoir été réchauffé à 500 C par exemple, par la conduite 53, dans le canal annulaire 54, à partir duquel l'air chaud est insufflé dans la cuve du four par les tuyères 55, réparties suivant un anneau. Au moyen de fentes 56 et de ca- naux annulaires 57, les gaz, renfermant 02 et CO2, sont évacués des régions périphériques de la zone de fusion et de surchauffa- ge du four.
Sous l'influence d'un registre 58, de position ré- glable, la plus grande partie des gaz ainsi dérivés parvient par le canal 52a dans le réchauffeur d'air 52, après qu'une quantité réglée d'air secondaire a été mélangée aux gaz chauds par un système de conduites et de tuyères, 59, 59a. Le mélange gazeux, refroidi dans le canal 52a, en cas de besoin encore par le mé- lange de gaz provenant de la zone supérieure de la cuve, jus- qu'à environ 800 C, comme température maximum admissible de fonctionnement du réchauffeur d'air, est refroidi encore davan- tage dans le réchauffeur d'air jusqu'à 400 C et au-dessous, et revient par le canal 52b dans la cuve du four, pour céder le reste de sa chaleur à la matière constituant la charge, encore
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froide, dans la partie supérieure de la cuve.
Dans ce but, les gaz sortant du réchauffeur d'air entrent, après réglage par des organes obturateurs 60, dans les canaux annulaires 61 et par les fentes 62 dans la chambre de la cuve. De façon cor- respondant au réglage du registre 58, la partie restante des gaz prélevés de la cuve se mélange, en évitant le passage à travers le réchauffeur d'air, entre le registre .et les organes obturateurs 60, aux gaz sortant du réchauffeur d'air e,t revient de cette manière immédiatement dans la cuve, en un endroit plus élevé. Un système de conduites 63 amène le premier air secondai- re, qui est insufflé, obliquement vers le bas, par des tuyères, qui dans le cas présent sont disposées entre les deux canaux an - nulaires 61, et qui produit la combustion des gaz, contenant du CO, montant dans la partie 64 de la cuve.
Une amélioration additionnelle du cubilot selon la fig.4 consiste dans l'amenée de deuxième air secondaire dans le canal 52a allant au réchauffeur d'air. Dans l'excès d'air pro- duit en cet endroit, tous les gaz restants, contenant du CO, brûlent en C02, et la chaleur ainsi obtenue, avec la chaleur dé- jà présente dans les gaz, produit le réchauffage du vent à 500 C. Par une détermination appropriée du deuxième air secon- daire, on peut, grâce à celui-ci, atteindre en même temps un ré- glege de la température du mélange gazeux en avant du réchauf- feur d'air.
Il est compréhensible que, dans des circonstances favo- rables et pour une bonne conduite de la marche de l'opération, dans la zone d'une température de 700 C, par le premier air se- condaire, en combinaison avec la combustion ultérieure des gaz restants, contenant du CO, au moyen du deuxième air secondaire, dans le canal 52a allant au réchauffeur d'air, la combustion du CO est rendue pratiquement suffisante. Si ces conditions sont réalisées, on peut naturellement supprimer une combustion ulté- rieure par de l'air secondaire additionnel, comme représenté sur la fig. 3, en combinaison avec le rétrécissement de la section transversale de la partie supérieure de la cuve du cubilot.
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Sinon, on peut, sans s'écarter du cadre de la présente inven- tion, dans des circonstances défavorables et difficiles, par exemple dans des cubilots d'un très grand diamètre intérieur, compléter la disposition selon la fig. 4 par une combustion ultérieure du CO, qui s'effectue alors avantageusement dans une partie supérieure rétrécie de la cuve, .comme dans le cubilot se- lon la f ig. 3.
La fig. 4 représente encore une particularité en ce qui concerne le canal 66, de section réglable au moyen du registre 65 et qui permet de ramener les gaz sortant du réchauffeur d'air, en totalité ou en partie, non pas par les fentes 62 dans la zone d'une température de 700 C, mais dans une zone encore plus élevée de la cuve. Dans l'exemple de réalisation représenté, le registre 65 est fermé, de sorte que tous les gaz sont introduits dans la zone de 700 C. On fera passer les gaz par le canal 66 lorsqu'on dispose d'un réchauffeur d'air 52 de dimensions si grandes que les gaz de chauffage, parcourant le réchauffeur d'air, ont déjà été refroidis, par l'utilisation dans celui-ci, par exemple jus- qu'à 200 C et au-dessous.
Dans la zone de combustion du CO, d'une température de 700 C, on mélangera alors au premier air secon- daire, par un réglage approprié de la position des organes obtu- rateurs 60, seulement une proportion de gaz sortant du réchauf- feur d'air telle qu'elle est nécessaire pour pouvoir régler la température de cette zone à une valeur inférieure à la tempéra- ture d'inflammation du coke. Un réglage précis, de ce genre, de la température, complètement étranger aux conditions grossières adoptées jusqu'ici pour le fonctionnement de cubilots, et la circulation des gaz et la possibilité de réglage selon l'inven tion, créent les conditions préalables à la qualité élevée de l'opération de fusion et à l'accroissement extraordinaire de l'économie du cubilot et à la réduction de la consommction de. coke.
Au point de vue de la consommation de coke, il y a lieu de remarquer qu'un accroissement des additions de coke à plus de 5-6 % n'exerce que des effets nuisibles et compromet le résultat
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recherché conformément à l'invention, parce que l'ensemble de l'opération de fusion n'est pas en état d'absorber la chaleur contenue dans les quantités de. coke en excès et que les rela- tions de température, désirées conformément à l'invention, ne peuvent plus être observées ou que l'on doit évacuer des gaz -chauds, sans effet utile, dans la cheminée.
L*utilisation des gaz perdus du cubilot, jusqu'à une température d'à'peu près 150 C, n'est en outre possible que par- ce que la partie supérieure de la colonne de matière en fusion constitue, par analogie à une installation de production de va- peur, une sorte d'économiseur de chaleur résiduelle, avec une surface suffisamment grande de chauffe ou de transmission de chaleur. Par contre, la consommation plus élevée habituelle de coke dans les anciens cubilots produisait un abaissement du ren- dement par suite de températures plus élevées des gaz perdus en outre d'une teneur importante en CO dans les gaz perdus.
L'introduction du réchauffeur d'air 52 dans l'installa- tion de cubilot est importante, non pas seulement au point de vue de l'accroissement de l'économie de chaleur ; lerécauffeur d'air est d'une importance particulière dans le cas de l'utili- sation de coke actif, poreux, qui s'enflamme facilement. En ef- fet, si l'on voulait, dans un tel cas, ramener la totalité des gaz prélevés directement, c'est-à-dire en évitant la cession de chaleur dans le réchauffeur d'air, dans la zone de la cuve correspondent à la combustion du CO, on ne pourrait pas empêcher la combustion prématurée indésirable du coke.
Sous la forme de gaz sortant d'un récharffeur d'air, à des températures relati- vement basses, les gaz prélevés du cubilot remplissent un rôle important dans la zone de combustion du CO, à une température d'environ 700 C, à savoir: maintenir la température dans cette région de la cuve au-dessous de la limite de la température ' d'inflammation du coke.,Le réchauffeur d'air 52, en combinaison avec le registre 58, a pour rôle et pour but d'atteindre ce résultat par un réglage de la proportion des gaz prélevés et
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distribués, même lors d'une variation de la matière de charge- ment, et aussi d'empêcher un abaissement inutilement grand de la température au-dessous de la température d'inflammation du coke.
L'abaissement de la température des gaz dans le réchauffeur d'air permettra, dans beaucoup de cas où l'on utilise des cokes facilement inflammables, de renoncer à l'opération coûteuse con- sistant à recouvrir le'coke d'une'boue de chaux, argile ou ana- logue.
Sur la fig. 4a, à coté et à gauche du cubilot, sont tra- cées deux courbes de températures, dont celle en traits pleins représente l'allure moyenne de la température des gaz sur la hauteur du four, tandis que la ligne en traits interrompus re- présente l'allure moyenne de la température du fer. Dans la zone de chauffage préalable I, le fer est amené à une température de 685 C, par exemple, qui est située très près au-dessous de la température d'inflammation du coke, qui empêche une combustion prématurée du coke, mais est toutefois suffisante pour la com- bustion du 00. Dans la zone II, il se produit un accroissement plus lent de la température du fer jusqu'à 800 C environ; étant donné que les gaz de cette zone sont exempts de 0, cet accrois- sement de température s'effectue sans combustion du fer.
Dans la zone de fusion et de surchauffage III qui fait suite à la pré- cédente, la température du fer augmente rapidement, pour attein- dre à 1500 C sa température la plus élevée de surchauffage.
La fige 4b représente, sous forme de diagramme Sankey, le bilan thermique du cubilot selon la fig.4; ce diagramme per- met de voir par exemple l'ordre de grandeur des gains et pertes de chaleur. Sur ce diagramne, a représente la chaleur fournie par le coke, b la chaleur résultant de la combustion du fer, c la consommation de chaleur, d la chaleur de fusion, e l'air chaud, f la perte due aux scories, ± la perte par refroidisse- ment, h la perte par les gaz perdus, ! la perte due au réchauf- feur d'air. Ce diagramme du bilan thermique indique un rendement d'environ 80 %, tandis qu'on n'atteignait habituellement dans des cubilots que des rendements très notablement inférieurs.
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Cet accroissement de la production est encore accompagné d'une diminution de la consommation de coke jusqu'à 5-6 %, c'est-à- dire une diminution de la consommation de coke correspondant à la moitié ou au tiers de la consommation habituelle.
Le cubilot selon la fig. 5 présente des améliorations et différences de construction additionnelles importantes par rap- port aux formes de réalisation décrites jusqu'ici. Des points nouveaux consistent en ce qu'il est prévu, pour la dérivation des gaz à partir de la zone de fusion 70 vers la zone 71 de com- bustion du CO, ainsi que pour l'emenée des gaz au réchauffeur d'air, des carneaux en maçonnerie 72, 73,- en ce qu'il n'y a qu'un seul canal annulaire 74 pour le retour des gaz dans le cu- bilot par des couronnes de tuyères 75, 75a situées à deux ni- veaux différents,- et en ce que le réchauffeur d'air est composé de plusieurs éléments cubiques 76;
en outre, en ce que la circu- lation des gaz à travers le réchauffeur d'air n'est plus confiée à la chute naturelle de pression, mais en ce qu'il-est interca- lé, derrière le réchauffeur d'air, une soufflerie à aspiration, qui permet l'utilisation d'un réchauffeur d'air à production élevée sans tenir compte de sa résistance à l'écoulement. Enfin, au-dessus de la zone de 700 C, des gaz déjà refroidis sont pré- levés par deux rangées de fentes 79, 79a, raccordées au canal annulaire 78, et sont ramenés dans le circuit allant au réchauf- feur d'air. Les tuyères à air 80 et l'amenée de l'air secondaire 81 correspondent à celles de la forme de réalisation déjà dé- crite.
Le trajet des gaz de la combustion est le suivant: de l'air froid est amené en 82 au réchauffeur d'air 76 et parvient, après être passé à travers les éléments cubiques du réchauffeur, par exemple au nombre de quatre, au moyen des tuyères à vent, dans la cuve du four. Les gaz, contenant 02 et CO2, pénétrant par des fentes dans le canal annulaire 83, parviennent dans le carneau en maçonnerie 72 et sont ramenés à la partie, située au- dessus des tuyères d'air secondaire, de la cuve, dans la zone de 700'0, dans laquelle a lieu la combustion des gaz montants,
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contenant du CO.
Une autre partie des gaz, montant dans le car- neau 72, parvient par l'orifice réglable 84 dans le carneau 73, après que ces gaz se sont réunis dans la partie supérieure 85 du carneau 73 aux gaz plus froids, aspirés à partir de la cuve.
Après être passés à l'endroit le plus bas en 86, le mélange ga- zeux pénètre dans l'élément cubique inférieur 76, pour être as- piré à partir de l'élément cubique supérieur par la soufflerie 77. Suivant la température des gaz entraînés par la soufflerie à aspiration, ces gaz sont refoulés, en vue de l'utilisation de leur chaleur résiduelle, à travers la zone supérieure de la ma- tière constituant la charge ou sont refoulés directement dans la cheminée.
La fige 5a, représente pour cet exemple de réalisation à nouveau l'allure de la température des gaz et du fer par des cour- bes, respectivement en traits pleins et en traits interrompus, tandis que le bilan thermique du cubilot selon la fig. 5 est re- présenté par le diagramme de la fig.5b, sur lequel a' représente la chaleur fournie par le coke, b' la chaleur résultant de la combustion du fer, d' la chaleur de fusion, e' l'air chaud, f' la perte due aux scories, g' la perte par refroidissement, h' la perte par les gaz perdus, i' la perte due au réchauffeur d'air, j' la perte par le CO.
Si les gaz, passant par le carneau 73, contiennent encore des restes de CO non brûlés ou si le maintien de la température de fonctionnement en avant du réchauffeur d'air entraîne des dif- ficultés, on peut à nouveau introduire dans la chambre 85 une quantité appropriée de deuxième air secondaire.
Pour autant que le cubilot selon la fig. 6 concorde avec celui représenté sur la fig. 5, les mêmes parties de l'installa- tion sont désignées sur les deux figures par de.mêmes nombres de référence. Dans l'exemple de réalisation selon la fig.6, nouvelle est la combinaison du rétrécissement à un seul étage de la cuve avec les trois canaux annulaires 90,91, 92, dont les rôles sont différents: le canal annulaire 90 ramène dans la zone de 700 C
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les gaz prélevés; des gaz sont aspirés vers l'extérieur vers le réchauffeur d'air par le canal annulaire 91, et le canal annu- laire supérieur 92 sert à amener dans la cuve des gaz sortant du réchauffeur d'air.
Conformément à l'invention,.le canal annu-
91 laire est disposé, entre le canal annulaire 90 situé par dessous et le canal annulaire 92 situé par dessus, à des écartements en hauteur tels que les gaz revenant dans le cubilot à partir des deux canaux 90 et 92 sont aspirés en tout cas partiellement par la soufflerie 77, en passant par le canal annulaire 91 et le car - neau 73, avec d'autres gaz, à travers le réchauffeur d'air, A ces gaz appartient également le deuxième air secondaire, qui est insufflé en 93 comme par une tuyère et qui sert, dans le carneau 73, à la combustion ultérieure des gaz restants contenant du CO.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce qu'il est prévu, derrière le soufflerie à aspiration 77, un branchement tel qu'une conduite 94 va au canal annulaire 92 et une autre conduite 95 par contre va directement à la cheminée.
Le registre 96 règle le branchement de telle manière que les gaz sortant du réchauffeur d'air sont évacués soit exclusivement par une seule des conduites 94 ou 95, soit, en des fractions régla- bles, à la fois par les deux conduites.
L'exemple de réalisation selon la fig. 7 représente un four double, en ce que la conduite 100, allant au réchauffeur d'air 101, est raccordée aux conduites 102 et 103, dont la pre- mière est reliée au cubilot représenté, tandis que la conduite 103 vient d'un deuxième cubilot correspondant, toutefois non re- présenté. De façon correspondant à la nature du four double, les conduites d'amenée du vent 104, les conduites d'amenée d'air secondaire 105 et les tuyères 106 pour le deuxième air secon- daire existent par paires.
De même que dans les autres formes de réalisation re- présentées, les directions d'écoulement de l'air non brûlé sont indiquées sur la fig. 7 par des flèches en traits pleins, et les directions d'écoulement des autres gaz sont indiquées par des flèches en traits interrompus.
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Dans l'exemple de réalisation selon la fig.7, le réchauf- feur d'air, commun aux deux cubilots, se compose de six éléments'.
Ceux-ci sont parcourus en commun par les gaz chauds prélevés des deux cubilots, à savoir, comme indiqué par les flèches en traits interrompus, dans un ordre tel que les gaz cédant de la chaleur pénètrent dans l'élément supérieur de droite, parcourent la co- lonne de droite du haut vers le bas et, après avoir été déviés dans la chambre 107 délimitée par une maçonnerie, montent dans les éléments de la colonne de gauche à nouveau successivement du bas vers le haut. Pour vaincre les résistances à l'écoulement, la soufflerie à aspiration 108 est disposée, pour des raisons ther- miques, verrière le dernier élément da réchauffeur d'air. La soufflerie aspire les gaz, refroidis jusqu'à 260 C, à partir du réchauffeur d'air et les refoule, au moyen de la rangée supérieu- re de tuyères ou fentes 109, dans la cuve du cubilot.
L'élément du réchauffeur d'air, parcouru d'abord par les gaz chauds, est, en raison de le charge thermique maximum, exposé à être détérioré plus tôt que les autres éléments. Il est par suite avantageux que cette partie du réchauffeur d'air soit dispo- sée à l'endroit le plus haut, comme élément supérieur, car celui- ci est plus facilement accessible et peut être remplacé plus fa- cilement que les éléments situés par dessous. Les chiffres 1 à 6 sur la fig. 7 indiquent-l'ordre dans lequel les éléments du ré- chauffeur d'air sont parcourus par le vent à réchauffer. Il est par suite tenu compte, dans le mesure le plus complète, du prin- cipe de l'écoulement à contre-courant. A partir de l'élément 6, le canal 104 amène le vent chaud à la couronne de tuyères 110.
L'air secondaire, prélevé du réservoir 111, est insufflé comme premier air secondaire en 112 et comme deuxième air secondaire par la tuyère 106.
La tuyère 106 agit pour renforcer le tirage par aspira- tion et aspire, à partir de la partie supérieure de la cuve, une partie des gaz qui ont été ramenés à la cuve par les tuyères 109 et 113, tandis que l'air secondaire insufflé en 112 agit,
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de manière à renforcer le tirage, sur-les gaz montant dans le carneau annulaire 118. Un orifice, de section transversale va- riable par un registre 114 de position réglable, représente, comme indiqué par la'flèche 115, une communication entre le ca- nal annulaire supérieur 116 et le gueulard ou la cheminée. En outre, le registre 117 règle la communication entre la chambre annulaire 118 et la conduite 102.
Le diagramme des températures (fig.7a), tracé à côté du cubilot de la fig.7, représente à nouveau l'allure de le tempé- rature des gaz et du fer sur la hauteur du four.
La fig. 8 représente encore un cubilot, auquel le vent chaud est amené en 121; l'aspiration des gaz chauds de la région, de bordure extérieure de la zone de fusion a lieu par trois ran- gées de fentes en 122, l'amenée d'air secondaire en 123, le re- tour des gaz dérivés et de gaz additionnels dans le région 124.
Par le canal annulaire 125, une partie restante des gaz dérivés, ainsi que des gaz du four déjà refroidis entrent dans la condui- te 126 allant au réchauffeur d'air 127; les gaz parcourent ce réchauffeur d'sir vers le bas, pour être'ramenés par la souffle- rie à aspiration 128, en passant par la conduite 129, dans la partie supérieure du cubilot. La circulation de l'air à travers les quatre éléments cubiques superposés par construction est assurée par le système de conduites 129, 130, 131, auquel se rac- corde le système de conduites 133, 134, muni de la soufflerie 132.
Le mode de construction le plus favorable pour le ré- chauffage des gaz du cubilot est le réchauffeur d'air à plaques à ailettes. En raison des efforts élevés dus à la températuret pour réduire les tensions thermiques de la matière, les ailettes sont divisées en courts tronçons d'ailettes, situés l'un à la suite de l'autre. En vue d'un meilleur rendement dans la trans- mission de chaleur, les tronçons d'ailettes sont coudés à leurs extrémités,à savoir l'un par rapport à l'autre, pour des tron- çons successifs d'ailettes, à la manière des bords d'une section transversale d'une assiette.
Alors que le deuxième élément cu-
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bique et les éléments cubiques suivants comportent des plaques munies d'ailettes sur leurs deux faces, le premier élément cu- bique caud comporte des plaques lisses sur leurs deux faces ou avec des ailettes seulement sur la- face tournée vers le vent.
On tient ainsi compte du fait que le premier élément cubique transmet habituellement plus de la moitié de la chaleur, alors que les autres éléments cubiques ont une surface de chauffe de 75 %, et que les conditions sont par suite à ce point de vue analogues à celles d'une installation de chaudière à vapeur.
Dans des cas particuliers, les fentes 124 servant au retour des gaz dans le cubilot (fig.8) peuvent être complètement fermées, notamment lorsque, pour une détermination appropriée des dimensions du réchauffeur d'air, la chaleur totale, contenue dans les gaz chauds prélevés en 122, peut être utilisée, en un seul étage de température, de 800 C à 300 C et au-dessous, pour le chauffage préalable du vent et que la chaleur résiduelle des gaz sortant du réchauffeur d'air est utilisée jusqu'à 150 C en- viron dans la couche supérieure de la matière constituant la charge.
Si l'on atteint de cette manière des températures éle- vées d'environ 500 C pour le vent chaud, on obtient également des températures élevées dans la zone de fusion et de surchauf- fage, de sorte que cette région se réduit à une faible hauteur, ce qui est favorable pour les opérations dans le cubilot. En raison de la température élevée, il se forme alors d'abord beau- coup de CO2, de sorte que, par suite de la réaction rapide, il ne reste que peu. d'oxygène non brûlé. Hais le CO2 se dissocie immédiatement dans une grande mesure à nouveau en CO avec ab- sorption de carbone, c'est-à-dire avec consommation de coke.
Il ne se trouve par suite, dans la partie inférieure de la cuve, pratiquement que des gaz contenant du CO, qui sont brûlés aussi complètement que possible en CO2, dans le zone de 700 C, par insufflation d'oxygène et par retour des gaz dérivés, contenant de l'oxygène, dans la cuve.
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Une simplification particulière du cubilot selon la fig.8 consiste dans l'utilisation du canal annulaire 135, qui est en communication avec les couronnes de tuyères des zones 122, 124 et 136, le réglage des sections transversales des tuyères ayant lieu de la manière décrite, par l'insertion de pièces rapportées ou par lutage. Des registres et autres organes régulateurs, pouvant être fermés, sont évités dans une grande mesure.
Dans tous les exemples de réalisation, l'oxygène prove- nant des oxydations de la matière constituant la charge est rendu non nuisible essentiellement par l'excès de CO existant dans le cubilot. Pour autant qu'on utilise, dans l'exemple de réalisation,, des organes d'étranglement, registres, vannes, etc.., qui sontde position réglable, on peut également faire en sorte que leur com- mande soit dans une grande mesure auto-régulatrice, étant donné que les sections transversales d'écoulement doivent être réglées principalement en fonction de la température et qu'on dispose d'organes de commande,placés sous la dépendance de la températu- re, sous la forme de thermostats, pyromètres ou analogues.
C'est ainsi, par exemple, que, dans le cas de la fig. 1, la section transversale 30, dans le cas de la fig.4 le registre 58, et dans le cas de la fig.5 la section transversale 84 entre les chambres 72 et 85, est réglé de telle manière que, des gaz chauds dérivés de la zone de fusion, on ne ramène dans la cuve qu'une proportion telle que, en tenant compte de la combustion du CO, la quantité de chaleur disponible suffise pour le chauffage de la matière à fondre jusqu'à 700 C , mais que, d'autre part, la température ne soit maintenue qu'à une valeur telle qu'une combustion du coke soit impossible.
Lorsqu'on veut renoncer à des sections transversales variables réglables, on effectue le réglage des quantités d'air et de gaz le plus simplement en réduisant ou augmentant, après chaque opération de fusion, les sections transversales des tuyères; en adaptant graduellement la section transversale, on règle le cubilot après dix coulées, de sorte qu'on n'a plus qu'à veiller à ce que la section transversale des orifices n'augmen- te pas.
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Dans le cas où un cubilot existant doit être modifié conformément à l'invention, on peut réaliser cette transforma- tion, qui est payée par les gains réalisés en raison dela di-' minution de la consommation de coke, en plusieurs stades sépa- rés dans le temps. Le fig. 9 représente le stade intermédiaire le plus simple.
Dans le cubilot normal en maçonnerie 139, on ménage, au- dessus des tuyères à vent 140, par exemple deux séries de cou- ronnes de tuyères 141 pour l'évacuation des gaz contenant de l'oxygène à partir de la zone de fusion, et, à la partie supéri- eure du cubilot, on ménage, dans la zone de combustion secondai- re, quelques tuyères à air secondaire 142. Les gaz évacnés de .la zone de fusion parviennent, à partir du canal annulaire ajou-. té, 143, dans le canal vertical 144, qui réunit les gaz ainsi dé- rivés, en 145, aux autres gaz de la combustion du cubilot. Lors- que les circonstances particulières du cas considéré le permet- tent, les gaz chauds prélevés peuvent également être utilisés pour d'autres usages techniques thermiques.
L'amenée de l'air se- condaire a lieu par un système de conduites 146.
Dans cette réalisation la plus simple de l'objet de l'invention, on évacue des gaz du four, contenant principalement de l'oxygène, immédiatement après leur passage à travers la zone de fusion, en une quantité réglée telle que la partie restante, se formant par dissociation de CO2 et contenant principalement du CO, des gaz du four est brûlée avec de l'air secondaire en une quantité réglée; on obtient, dans cette zone de combustion du CO, une température aussi élevée que possible, il est vrai, mais qui doit toutefois rester au-dessous de la température d'in- flammation du coke et d'oxydation du fer, qui est d'environ
700 C.
Cette réalisation la plus simple procure déjà l'avantage d'une combustion complète de tous les gaz, contenant du CO, en
CO2, en évitant la dissociation du C02 dans la zone de fusion, et d'une faible combustion de coke, fer, silicium, manganèse et d'une faible attaque du garnissage du four, et de la pro- duction d'une fonte fluide de grande valeur, avec une économie
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importante de coke.
On obtiendrait déjà une amélioration de ce premier stade de la transformation d'un cubilot ancien, si l'on aspirait, per les tuyères 142, une partie des gaz dérivés, à partir du canel 144 et si on ramenait cette partie des gaz dans la zone de combustion du CO dans le four, ce qui est avantageux principalement pour des ,raisons d'utilisation de la chaleur et de réglage de la température dans la zone de combustion du CO.
Selon le deuxième stade de la transformation, on amène les gaz, prélevés da la zone de fusion du cubilot par le canal annulaire 143, en totalité ou en partie à un réchauffeur d'air.
On obtient ainsi une .utilisation additionnelle de la chaleur à l'intérieur de l'installation du cubilot, ainsi que, en reison de l'utilisation du vent chaud, une réduction de la hauteur de la zone de fusion et de surchauffage, ce qui est avantageux sur- tout au point de vue d'une faible dissociation du CO, d'une di- minution de l'attaque et de la combustion du fer et de la quali- té du fer.
C'est seulement au troisième stade de la transformation qu'il peut être prévu les raccordements combinés des conduites à gaz entre les orifices ou tuyères de prélèvement de gaz, le ré- chauffeur d'air, l'endroit de combustion du CO et les autres zo- nes supérieures du four, ainsi qu'un endroit de combustion ulté- rieure du CO et la cheminée, de façon correspondant aux formes de réalisation décrites en référence aux fig. 1 à 8.
Comme le four transformé selon la fig. 9 évite, con- trairement à la plupart des autres formes de réalisation, sur- tout contrairement à de nouvelles installations, des registres pour le réglage de la quantité des gaz dérivés et prévoit, au lieu de ceux-ci, un réglage de la section transversale de passa- ge, qui dépend de la section libre des tuyères en se basant sur les lutages des orifices ménagés dans la maçonnerie, il est avantageux, également dans ce cas, de réaliser au début quelques changements systématiques des sections transversales libres des tuyères, après les différentes opérations de coulée, jusqu'à ce qu'on obtienne les conditions optima de la température dans la
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cuve.
Il en est de même pour le choix de pièces rapportées appropriées, lorsque les sections intérieures libres des tuyè- res sont déterminées par des pièces rapportées maçonnées par- ticulières.
Outre l'accroissement de l'économie, atteint à diffé- rents points de vue, un avantage particulier de l'invention ré- side dans la qualité du fer fondu, qui, comme fonte à texture perlitique, possède une résistance de 35 kg/mm2, se rapprochant notablement des propriétés de la fonte malléable et du fer forgé.
Les caractéristiques de l'invention, se rapportant au procédé et à la construction, décrites en référence au cubilot, peuvent naturellement également être appliquées avec avantage dans le'cas d'autres fours à cuve, en particulier dans le haut- fourneau, et ont là également pour résultat un accroissement important de l'économie de chaleur.
REVENDICATIONS
1) Procédé pour le fonctionnement d'un four à cuve, en particulier d'un cubilot, pour la production d'unêfonte flui- de de grande valeur avec une diminution de la consommation de coke, de la combustion,de soufre et de l'absorption de gaz, ainsi qu'une réduction de la combustion du fer, des éléments de valeur qui l'accompagnent et de l'attaque du garnissage du four, caractérisé en ce qu'on évacue, des gaz du four, immédiatement après leur passage à travers la zone de fusion, à partir de la cuve du four, une partie de ces gaz, contenant principalement de l'oxygène, en une quantité réglée telle que le reste des gaz du four, demeurés dans la cuve et contenant principalement du CO, se formant par dissociation de CO2, donne, par se combus- tion dans une zone plus élevée du four,
avec des gaz contenant de l'oxygène, de préférence de l'air secondaire, amenés en une quantité réglée, une température restant très près au-dessous de la température d'inflammation du coke et d'oxydation du fer, d'environ 700 C.