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FOUR ROTATIF A TAMBOUR.
Il y a longtemps déjà que l'on a pensé à monter dés fours sur galets, et à leur imprimer un mouvement de rotation pour obtenir une meil- leure transmission calorifique. Cette idée a surtout eu du-, succès sous la forme de grands fours rotatifs tubulaires dans la fabrication du ciment pour calciner le clinker. Cette idée des fours tubulaires se porta aussi sur d'autres procédés visant à calciner, griller, réduire ou volatiliser des matières quelconques. L'emploi de fours rotatifs pour la fusion est plus récent. On connaît le four Brackelberg, avec lequel on a essayé d'introdui- re le four à réverbère dans la fonderie-de fer..Ce four a, sous différen- tes formes d'exécution, trouvé son emploi dans une série-de travaux de fu- sion, principalement dans la métallurgie des métaux non ferreux.
On a développé actuellement un autre four à tambour,, dont le prin- cipe consiste en une idée spéciale de l'encombrement, en ce sens que la longueur du four est à peu près égale ou inférieure à son diamètre. Une autre caractéristique est le retrait des gaz de la flamme dans les environs immédiats de l'amenée de combustible à la même paroi frontale.. De cette for- me spéciale de four, découlent, en plus des avantages d'un four rotatif, des effets tout à fait surprenants, avantageux et insoupçonnés. La raison essen- tielle réside dans l'abaissement de la voûte chauffée par la flamme sur la sole de la chambre de fusion. Marche de pair un refroidissement des parties du four qui sont le plus facilement détériorées dans des fours à réverbère fixes, et qui exigent des remplacements fréquents à des intervalles régu- liers, notamment de la voûte.
Ce refroidissement, respectivement cette meilleure transmission calorifique à la matière à fondre, se réalise au mieux lorsque la rotation du four se fait complètement, c'est-à-dire à 360 , et d'une façon continue.
La différence de température qui existe à l'intérieur des fours fixes,c'est-à-dire la baisse de chaleur qui se produit toujoursen une
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direction quelconque, est éliminée, et lorsque la fusion commence, il se présente une uniformité toujours croissante de la température, rapportée tant à la matière à fondre qu'aux parois du four. On évite la surchauffe si préjudiciable de certaines parties de la matière à fondre.
Pour autant qu'il entre en ligne de compte, non seulement de simples opérations de fu- sion,mais aussi des réactions quelconques qui, d'après les lois physico- chimiques, sont soumises à la température - qui demandent donc une tempéra- ture déterminée, dont on ne doit s'écarter ni dans un sens ni dans l'autre, par exemple des réactions entre sulfures et oxydes, entre oxydes et carbone, etc...
- cette température peut être atteinte de façon certaine dans un four tournant à 360 ,
La perte de chaleur par la sole, inévitable- dans les fours fixes à réverbère, ainsi que d'autre part, comme déjà mentionné, la surchauffe de la voûte,sont éliminées dans le cas de fours rotatifs, ce qui entraîne de ce fait de grands avantages, de telle sorte que le four de fusion rota- tif peut ires bien supplanter tous les systèmes de fours fixesà réverbère.:, , Partant du fait que le diamètre du four est égal à ou supérieur à sa longueur, il en résulte une profondeur de bain relativement plus grande par rapport aux fours de fusion rotatifs de plus grande longueur et de même capacité.
A ceci se rattache une surface relativement faible du bain, rapportée à son volume. Ceci signifie que la matière à fondre est soustraite, dans une plus grande mesure, à l'influence chimique fréquemment indésirable des gaz de la flamme. L'effet physique de la chaleur de la flamme n'en est toutefois pas affecté, car comme on l'a déjà mentionné, celle-ci est transférée en grande partie par le revêtement du four à la matière à fondre.
Dans le cas de fours plus grands, cette mesure peut encore être augmentée dans des cas particuliers, si on choisit un diamètre plus grand que la longueur. Avec un diamètre de grandeur relativement croissante,le bain de fusion prend de plus en plus la forme du bain que l'on a toujours conservée lors de la fusion dans des creusets.
Même du point de vue construction, cette forme, c'est-à-dire dia- mètre égal ou supérieur à la longueur, présente de réels avantages. Lors du maçonnage ou du damage du revêtement métallique, il faut fabriquer des surfaces simples du point de vue géométrique, sans prévoir de dilatation spé- ciale longitudinale. Non seulement la résistance mécanique du revêtement en est augmentée, mais par suite de la plus faible surface, l'usure de la maçonnerie causée par des attaques chimiques est réduite.
Comme matière de revêtement, entrent en considération les matières réfractaires connues, par exemple la chamotte, la magnésite, le chrome-magnésite, la dolomie, ou aus- si les mélanges spéciaux, tels que les mélanges de l'oxyde de zinc, avec d'au- tres oxydes réfractaires, tels que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de chrome, le sidéro-chrôme,ou l'oxyde de zirconium, de préférence des mélanges d'oxy- de de zinc et d'oxyde d'aluminium dans les proportions de la galmite.
La forme géométrique simple qui, rapportée à la capacité, requiert un revêtement réfractaire plus faible, est à l'origine d'un poids total plus faible de tout le four. Pour imprimer le mouvement de rotation aux petits fours, il suffit de prévoir sur le revêtement métallique deux che- mins de roulement circulaires se déplaçant sur deux paires de galets; la ro- tation des fours plus grands se fait par l'intermédiaire d'une couronne den- tée.
Au revêtement métallique ne reste extérieurement plus rien à exa- miner, sinon une ouverture centrale circulaire aux deux parois frontales, dont l'une est en général maintenue fermée. L'ouverture située au coté opposé sert à l'introduction du combustible (poussier de charbon., huile combustible, gaz), ainsi qu'à l'évacuation des gaz de la flanme. Il convient que cette ouverture n'ait pas un diamètre plus grand que celui nécessaire pour évacuer les gaz à la vitesse permise. La capacité du four à tambour court est donnée par le diamètre intérieur du four ainsi que par le diamè- tre de l'ouverture d'évacuation du gaz.
Le niveau du bain touche la péri- phérie de cette ouverture pour un remplissage maximum. '
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Par suite de la présence de ces deux seules ouvertures. aux deux cotés frontaux, dont l'une, comme on l'a déjà exposé, est'en général fer- mée, et par suite d'une légère surpression à l'intérieur.du four, l'entrée d'air et le refroidissement .ne sont pas possibles. De même, par suite de la faible surface extérieure du four, les pertes de chaleur par rayonnement à travers le reniement métallique sont plus faibles que dans les autres constructions.
La combustion du combustible enfourné se fait, comme décrit, avec retour de la flamme. Peu importe que le four soit chauffé au poussier de charbon, à l'huile combustible ou au gaz. Dans une installation de quatre fours, chauffés à l'huile combustible depuis quelques mois, on entrèprit le chauffage au poussier de lignite. Tenant compte du pouvoir calorifique de ces deux combustibles si différents, on a constaté exactement la même consommation de calories. Ceci est une preuve de l'exactitude du bilan calorifique de ces fours; mais il en ressort également que le retour de la flamme donne entière satisfaction.
Un contrôle sévère du processus de combustion a fait conclure que l'on a affaire à un tout autre processus dans ce genre de combustion comparativement au cas de la formation normale de la flamme dans des fours à réverbère à flamme léchante. Par le contact intime et le mélange du com- bustible enfourné avec les particules de combustible brûlé, il se produit une augmentation de température, qui peut conduire jusqu'à une série de pe- tites explosions d'effet thermique particulièrement élevé. La température supérieure de la flamme entraîne, d'après des lois connues, un écoulement de chaleur plus fort sur le revêtement environnant du four. D'un autre cô- té, celui-ci ne peut en être détérioré car, à la suite de sa rotation, il est mû en-dessous de la matière en fusion.
Les fumées quittent le four à une température quelque peu infé- rieure à..celle régnant à l'intérieur du four. Leur chaleur peut avanta- geusement servir à une chaudière de récupération ou à un récupérateur en vue du préchauffage de l'air de combustion. La pièce de jonction entre le four et le carneau peut courir latéralement ou dans l'axe longitudinal du four, de même que le brûleur, afin de pouvoir, si nécessaire, libérer éga- lement cette ouverture de la paroi frontale.
L'enfournement de la charge - paquets de mitrailles, blocs métal- liques, tournures en vrac, minerais, produits intermédiaires - se fait par l'ouverture frontale ou par les deux ouvertures des parois frontales. Se- lon les conditions locales, le chargement peut avoir lieu à l'aide d'un pont- roulant ou d'un plan incliné partant du plancher de travail situé à un niveau plus élevé. Il convient que tout chargement complémentaire se fasse par l'ouverture située au côté opposé au brûleur. Le chauffage ne doit pas être interrompu, mais uniquement quelque peu ralenti. La porte du four n'est pas entraînée dans la rotation du four parce que la porte. de fermeture, si- tuée au côté avant, indépendamment du four, est fixée à un dispositif fixe.
De ce fait, il ne faut pas non plus interrompre la rotation, on peut toujours jeter un coup d'oeil à l'intérieur du four lors de la rotation.
Ceci revêt une importance particulière, lorsqu'il s'agit par exem- ple de fusions au cours desquelles ont lieu des réactions, ou encore lorsque l'on travaille avec des laitiers. Les coulées oxydes peuvent, selon leur degré de fluidité, s'appliquer plus ou moins au revêtement du four et réali- ser de ce fait une protection du revêtement. En ajoutant certaines matiè- res réactives, à effet alternant avec lacoulée, ces matières peuvent ser- vir à la fixation sur l'intérieur du revêtement. La grande surface inté- rieure du four, le chauffage de celle-ci par la flamme et la descente de cet- te couche sous le bain , sont à'l'origine d'une réaction particulièrement vive.
Comme exemple, il ne. sera mentionné que le cas de l'affinage des mé- taux lourds, par exemple du plomb et du cuivre, pour lequel, d'après les connaissances actuelles, la transmission de l'oxygène par les oxydes formés joue un rôle important, Ceci vaut aussi pour le traitement des bains de fonte en vue de la diminution de la teneur en carbone et autre épuration.
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Lors de coulées d'affinage d'aluminium, respectivement d'alliages d'aluminium, où n'entre pas en considération d'action de l'oxygène, mais où celle-ci doit être prohibé", on peut mettre en oeuvre des sels épurants en vue de la fixation au revêtement du four. Le bain. de sels, qui recouvre le métal,n'entrave pas la'transmission calorifique car, comme on l'a déjà exposé à plusieurs reprises, le bain est chauffé par le dessous.
Pour ce qui est de la coulée du four, il faut mettre en lumière le grand avantage que le four ne doit pas être basculé :la coulée a lieu de façon simple lors de la rotation normale. Cet avantage est particuliè- rement apparent si l'on envisage des unités assez importantes, pour le bas- culage desquelles il faut mettre de lourdes masses en mouvement, qui exigent des dispositifs de basculage onéreux et n'offrant pas toujours toute garan- tie du point de vue sécurité. Les conséquences les plus graves sont éli- minées si on renonce au dispositif de basculage au moment décisif de la coulée. Ces dangers sont tout simplement éliminés lors de la coulée pen- dant la rotation normale.
Ge mode de coulée n'est toutefois à nouveau applicable qu'avec un four, tel qu'il est représenté par le four à tambour court. Une autre caractéristique particulière de celui-ci est la coulée au côté frontal du four. Celle-ci n'est possible que lorsque le diamètre du four est plus grand que la longueur. Le trou de coulée correspondant peut être prévu à un endroit quelconque du bord extérieur de la paroi frontale. S'il faut procéder . la coulée, le four en rotation est arrêté à la position à la- quelle se trouve le trou de coulée prévu au-dessus du bain. Dans cette po- sition, il est facile d'ouvrir le trou de coulée, car derrière celui-ci est située la chambre des flammes vide et il ne s'y tro uve pas non plus de métal en fusion.
Le bain ne sort que lorsque la rotation du four est reprise et que le trou de coulée a été tourné jusqu'au point le plus bas;
Si le four est de dimensions telles que son contenu ne puisse être recueilli par une seule poche, le jet de coulée peut être interrompu de façon très simple en inversant le sens de rotation du four. Lorsque la deuxième poche est en place, il suffit de reprendre la rotation du four.
S'il y a deux couches dans le four, par exemple de métal et de laitier, il se recommande de prévoir à la paroi frontale un deuxième trou de coulée, destiné au laitier, qu'il convient de prévoir plus grand afin que le laitier de viscosité supérieure puisse s'écouler facilement, aidé éventuellement par un ringard. ait'
Le bouchage des trous de coulée s'effectue par exemple au moyen de briques spéciales moulées emboîtées, et pourvues à leurs faces de con- tact d'une couche mince de matière argileuse. Il faudra veiller à éviter les détériorations inutiles au four lors du perçage. Les faibles dépen- ses exposées pour ces briques sont compensées par la propreté du système, le gain de main-d'oeuvre et les fàibles pertes en métal.
Il ne faut pas craindre de percéesdu bain avec des trous de coulée disposés de cette fa- çon, corme le cas se présente avec les fours à- réverbère fixes.
Le contact des joints de ces briques emboîtées avec le bain n'est que de courte durée à cause du mouvement de rotation, et est conti- nuellement interrompu par le fait que ces endroits délicats sont élevés au-dessus de la coulée pendant à peu près les 2/3 de leur révolution. Le danger de sortie du laitier n'existe absolument'plus suite à sa plus grande viscosité, et si par hasard le métal plus fluide trouvait une sor- tie en un endroit, ce qui se remarque toujours en temps voulu, on peut arrêter cet ennui et réparer le dommage immédiatement en arrêtant le mou- vement de rotation. Les briques moulées et emboîtées ne doivent pas non plus avoir l'épaisseur entière du revêtement du four.
La transmission ca- lorifique au cours du chauffage n'intervient que sur une épaisseur d'envi- . ron 10 m/m à l'intérieur du revêtement du four,
Les domaines d'utilisation du four trommel court sont très nom- breux. Pour le sidérurgiste et le fondeur se révèlent, de ce qui précède, des données suffisantes qui leur montrent que, en approfondissant le pro-
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blême, le four trommel court peut être mis en oeuvre partout où, jjsqu'à pré- sent, on utilisait des fours à réverbère fixes, des fours basculants, des fours rotatifs basculants ou autres unités analogues pour la fusion et le traitement des matières métalliques.
Marne les fusions effectuées dans des creusets peuvent l'être avec succès dans des fours trommels courts.
Compte non tenu du haut-fourneau, qui est une unité de fusion à atmosphère nettement réductrice, et dont le travail de réduction et de fu- sion ne peut être éliminé sans nuire aux autres phases, il existe dans les autres systèmes de fours un chassé-croisé de phases différentes -fusion, oxydation, réduction, volatilisation voulue ou non. Par contre, le four ro- tatif court permet, grâce à la configuration spéciale du bain et de la cham- bre de chauffage située au-dessus, de limiter sensiblement les unes par rap- port aux autres les différentes phases de nature physique ou chimique.
A titre d'exemple, nous mentionnerons les différents champs d'ap- plication du four trommel court., en dehors de la fusion des métaux et des alliages, ainsi que de leur affinage.
1) Récupération de cuivre à partir de mitrailles de laiton et de tombac.
2) Traitement de produits intermédiaires à base de plomb.
3) Traitement de mitrailles, déchets et tournures de maillechort dans le procédé par vaporisation.
4) Réduction d'oxydes.
5) Volatilisation, le cas échéant chlorante, dans le cas de mine- rais ainsi que de mitrailles, de métaux et alliages, et produits intermé- diaires sidérurgiques ou autres.
6) Production de plomb. Les matières premières sulfureuses ou sul- fatées à base de plomb sont chauffées à l'aide de charbon dans le four trom- mel court.
7) Séparation de métaux facilement et difficilement réductibles.
Les mélanges d'oxydes sont mélangés à un troisième oxyde non réductible et chauffés en milieu réducteur à la température de réduction de l'oxyde fa- cilement réductible. Ex. : de l'ilménite est mélangée à de la soude et chauffée au charbon dans un four. Il se forme du fer fondu et un bain d'oxy- de contenant l'entièreté du titane.
8) Volatilisation de métaux et production de poudres métalliques.
Les métaux ou combinaisons métalliques sont traités à des températures éle- vées avec du carbone et de l'oxygène de telle façon que l'on obtienne des proportions déterminées équilibrées de métal, carbone, oxygène respective- ment carbone, soufre,conduisant à la séparation des combinaisons métalliques volatiles.
9) Séparation de matières difficilement réductibles (TiO) à par- tir de matières riches en oxyde de fer par une fusion réductrice. La ma- tière riche en oxyde de fer est introduite dans un bain constitué par des combinaisons alcalines dans le four marchant en atmosphère réductrice, tan- dis que le produit de réaction (fer fondu et bain oxyde contenant du Ti et exempt de fer) est'retiré. la) Récupération immédiate de plomb par chauffage de mélanges constitués par du sulfure de plomb et des oxydes du plomb. La transforma- tion a lieu dans le bain. L'oxyde de plomb respectivement le minerai de ' plomb sulfureux préalablement transformé en oxyde, est fondu dans le four tournant si possible à 360 , et on introduit le sulfure de plomb dans le bain,
Il) Grillage sulfatant de minerais de plomb.
On mélange, pendant le retour, des quantités importantes de la matière à griller aux minerais sulfureux bruts.
12) Production de nickel. L'oxyde de nickel est fondu avec du
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sulfure de Na.
Lors de l'affinage de matières brutes par exemple, comme le plomb d'oeuvre, le cuivre brut, la fonte ou autres corps analogues, on peut, avant d'enfourner le métal à affiner, amener sur la paroi du four des matières cédant de l'oxygène, formant revêtement, qui peuvent entrer en réaction avec le bain métallique. Afin qu'elles tiennent mieux à la paroi du four, on peut ajouter à ces matières de la chaux, de l'oxyde de cuivre, de l'acide silicique, de l'argile, ou d'autres agents. On peut encore ajouter à ces matières des combinaisons alcalines, ou alcalino-terreuses, qui recueillent l'oxyde métallique formé par la transformation avec le bain métallique.
De plus, on peut encore introduire les matières alcalines -ou alcalino-terreuses destinées à former liant, dans un laitier d'affinage formé par pré-affinage, et les amener par rotation du four sur la paroi de celui-ci, en mélange avec ce laitier,et mettre le laitier formé au début et contenant l'oxyde du mé- tal à affiner en contact avec les mélanges métalliques impurs, pendant un temps tel qu'il soit pratiquement exempt de ces oxydes.
Selon la nature du métal ou du procédé, on peut mettre en oeuvre en tant qu'agents auxiliaires par exemple des bains de sels (métaux légers), de la soude (tombac), du charbon de bois (cuivre, laiton), des laitiers oxy- des (cuivre, plomb, fer).
Comme dans tout autre four d'affinage, on peut avoir recours pour l'affinage à une insufflation d'air, d'oxygène, de vapeur d'eau, etc...
D'autre part, on peut isoler complètement contre les gaz de combustion tout bain métallique, par recouvrement avec une couche de charbon de bois en morceaux. La plus faible surface de bain par rapport au volume de celui-ai entraîne une consommation de charbon de bois plus faible que dans le cas des autres fours. Tout comme cet avantage particulier, il y a toute une série d'autres avantages, qui ne sont rien d'autre qu'une suite logique de la forme géométrique simple de ce four, sans que ces avantages soient con- 'tre-balancés par quelques inconvénient que ce soit. Il faut encore mention- ner les facilités pour les opérateurs occupés à ce four.
Le plus grand ennui de l'opérateur de'four est son travail dans la chaleur, provenant de la proximité des parois du four ou du rayonnement par une porte de travail ouverte, A part le réglage du brûleur, tous les travaux ont lieu à la paroi frontale avant du four trommel court, qui est fermée en règle générale, et par où ne rayonne que fort peu de chaleur même lors de la coulée du métal ou du laitier. Le perçage du trou de coulée n'occasiome aucun travail corporel pénible. Il n'y a pas de danger d'é- chappement de vapeurs et de gaz nocifs dans l'enceinte de travail, car il est prévu des dispositions suffisantes pour leur évacuation. La seule cho- se requise de l'opérateur est un certain don d'observation, requis d'ail- leurs aussi de tous les fondeurs. La forme courte et ramassée du four per- met une orientation facile et rapide, .
La construction du four est figurée au plan, sur.lequel est re- présenté schématiquement un exemple d'exécution d'un four de ce genre.
Le repère 1 figure le tambour, formé par exemple par de la tôle de fer,et dont le diamètre est à peu près égal à sa longueur, Le revête- ment réfractaire 2 est damé ou maçonné dans le tambour 1. L'ouverture 3 à une paroi frontale du four, pouvant être fermée par la porte 4, peut ser- vir à l'enfournement ou au chargement complémentaire. L'ouverture 5 située au côté opposé sert à l'introduction du combustible ainsi qu'à l'évacua- tion des gaz de la flamne et peut aussi servir à l'enfournement de la matiè- re à traiter. L'arrivée du combustible, par exemple du gaz, et de l'air de combustion a lieu par les conduites 7 et 8, aussi par l'ouverture 5.
La flamme se retourne dans le four et est conduite vers le carneau 9, Un registre 10 sert au réglage du tirage. Gomme on le voit au plan, la piè- ce de jonction entre le four et le carneau ainsi que le brûleur peuvent cou- rir latéralement ou dans l'axe longitudinal du four. On utilise l'ouverture 11 pour la coulée. Le four tourne sur les galets 6.
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ROTARY DRUM OVEN.
For a long time now, it has been thought to mount kilns on rollers, and to impart a rotational movement to them in order to obtain better heat transmission. This idea was especially successful in the form of large tubular rotary kilns in the manufacture of cement for calcining clinker. This idea of tube furnaces also covered other processes aimed at calcining, roasting, reducing or volatilizing any matter. The use of rotary furnaces for melting is more recent. We know the Brackelberg furnace, with which an attempt was made to introduce the reverberatory furnace into the iron foundry. This furnace has, in various embodiments, found its use in a series of works. of fusion, mainly in the metallurgy of non-ferrous metals.
Another drum kiln has now been developed, the principle of which consists of a special idea of space requirement, in that the length of the kiln is approximately equal to or less than its diameter. Another feature is the removal of gases from the flame in the immediate vicinity of the fuel supply to the same front wall. From this special form of furnace derive, in addition to the advantages of a rotary furnace, completely surprising, advantageous and unsuspected effects. The main reason is the lowering of the flame-heated vault to the bottom of the melting chamber. This goes hand in hand with cooling those parts of the furnace which are most easily damaged in fixed reverberation furnaces, and which require frequent replacement at regular intervals, especially of the roof.
This cooling, respectively this better heat transmission to the material to be melted, is best achieved when the rotation of the furnace is done completely, that is to say 360, and continuously.
The temperature difference that exists inside stationary ovens, i.e. the drop in heat that always occurs in one
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any direction, is eliminated, and when melting begins, there is an ever increasing uniformity of temperature, related both to the material to be melted and to the walls of the furnace. This prejudicial overheating of certain parts of the material to be melted is avoided.
As far as it comes into account, not only simple fusion operations, but also any reactions which, according to physico-chemical laws, are subject to temperature - which therefore require a temperature. determined, from which we must not deviate either in one direction or the other, for example reactions between sulphides and oxides, between oxides and carbon, etc ...
- this temperature can be reached with certainty in a 360 rotating oven,
The heat loss through the hearth, inevitable in stationary reverberant ovens, as well as on the other hand, as already mentioned, the overheating of the vault, are eliminated in the case of rotary ovens, which consequently leads to great advantages, so that the rotary smelting furnace can well supplant all fixed reverberant furnace systems.:,, Since the diameter of the furnace is equal to or greater than its length, the result is a relatively greater bath depth compared to rotary melting furnaces of greater length and same capacity.
Related to this is a relatively small area of the bath, relative to its volume. This means that the material to be melted is removed, to a greater extent, from the frequently unwanted chemical influence of the flame gases. This does not affect the physical effect of the heat of the flame, however, since, as already mentioned, this is largely transferred by the coating of the furnace to the material to be melted.
In the case of larger furnaces, this measurement can be further increased in special cases, if a diameter greater than the length is chosen. With a diameter of relatively increasing size, the molten pool increasingly takes on the shape of the pool which has always been preserved during melting in crucibles.
Even from a construction point of view, this shape, that is to say a diameter equal to or greater than the length, has real advantages. When masonrying or tamping the metal coating, geometrical simple surfaces must be fabricated without providing for special longitudinal expansion. Not only is the mechanical resistance of the coating increased, but due to the smaller surface area, the wear of the masonry caused by chemical attacks is reduced.
As coating material, consider the known refractories, for example chamotte, magnesite, chromium-magnesite, dolomite, or also special mixtures, such as mixtures of zinc oxide, with d 'other refractory oxides, such as aluminum oxide, chromium oxide, siderochromium, or zirconium oxide, preferably mixtures of zinc oxide and zinc oxide. aluminum in the proportions of galmite.
The simple geometric shape which, in relation to the capacity, requires a lower refractory lining, results in a lower total weight of the whole furnace. To impart the rotational movement to the small ovens, it suffices to provide on the metal coating two circular tracks moving on two pairs of rollers; larger ovens are rotated by means of a toothed ring.
On the outside, nothing remains to be examined on the outside of the metal coating, other than a central circular opening in the two front walls, one of which is generally kept closed. The opening located on the opposite side is used for the introduction of fuel (coal dust., Fuel oil, gas), as well as for the evacuation of gases from the flank. This opening should not have a larger diameter than that necessary to evacuate the gases at the permitted speed. The capacity of the short drum furnace is given by the inside diameter of the furnace as well as by the diameter of the gas discharge opening.
The bath level touches the periphery of this opening for maximum filling. '
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As a result of the presence of these only two openings. on the two front sides, one of which, as already explained, is generally closed, and as a result of a slight overpressure inside the oven, the air inlet and the cooling. are not possible. Likewise, due to the small exterior surface of the furnace, the heat losses by radiation through the metal cavity are lower than in other constructions.
The combustion of the loaded fuel takes place, as described, with return of the flame. It does not matter whether the oven is heated with coal dust, fuel oil or gas. In an installation of four furnaces, heated with fuel oil for several months, heating with lignite dust was started. Taking into account the calorific value of these two very different fuels, we observed exactly the same consumption of calories. This is proof of the accuracy of the calorific balance of these ovens; but it also shows that the return of the flame gives complete satisfaction.
A strict control of the combustion process has led to the conclusion that we are dealing with a completely different process in this kind of combustion compared to the case of the normal formation of the flame in reverberatory furnaces with licking flame. By intimate contact and mixing of the fuel charged with the particles of burnt fuel, an increase in temperature occurs, which can lead to a series of small explosions with a particularly high thermal effect. The higher flame temperature results, according to known laws, in a stronger heat flow over the surrounding lining of the furnace. On the other hand, it cannot be damaged because, following its rotation, it is moved below the molten material.
The fumes leave the oven at a temperature somewhat lower than that prevailing inside the oven. Their heat can advantageously be used in a recovery boiler or a recuperator with a view to preheating the combustion air. The junction piece between the furnace and the flue can run laterally or in the longitudinal axis of the furnace, as can the burner, so as to be able, if necessary, to also release this opening from the front wall.
The charge - bundles of scrap metal, metal blocks, loose turnings, ores, intermediate products - is loaded through the front opening or through the two openings in the front walls. Depending on local conditions, loading may take place using an overhead crane or an inclined plane extending from the working floor located at a higher level. Any additional loading should be done through the opening on the side opposite the burner. The heating must not be interrupted, but only slightly slowed down. The oven door is not driven in the rotation of the oven because the door. closure, located on the front side, independent of the oven, is fixed to a fixed device.
Therefore, the rotation must not be interrupted either, you can always peek inside the oven during rotation.
This is of particular importance, for example when it comes to mergers in which reactions take place, or even when working with slags. The oxide castings may, depending on their degree of fluidity, apply more or less to the coating of the furnace and thereby provide protection for the coating. By adding certain reactive materials, alternating with the flow, these materials can be used for fixing to the interior of the coating. The large interior surface of the oven, the heating of the latter by the flame and the descent of this layer under the bath, are at the origin of a particularly lively reaction.
As an example, it doesn't. It will be mentioned that the case of the refining of heavy metals, for example lead and copper, for which, according to current knowledge, the transmission of oxygen by the oxides formed plays an important role. also for the treatment of cast iron baths with a view to reducing the carbon content and other purification.
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During aluminum refining castings, respectively aluminum alloys, where the action of oxygen does not come into consideration, but where the latter must be prohibited ", salts can be used. purifiers for attachment to the furnace lining. The salt bath, which covers the metal, does not interfere with the heat transfer because, as has already been explained on several occasions, the bath is heated from below .
Regarding the casting of the furnace, it is necessary to highlight the great advantage that the furnace does not have to be tilted: the casting takes place in a simple way during normal rotation. This advantage is particularly apparent if one envisages fairly large units, for the tilting of which heavy moving masses must be put, which require expensive tilting devices and not always offering any guarantee of reliability. security point of view. The most serious consequences are eliminated if the tilting device is abandoned at the decisive moment of casting. These dangers are quite simply eliminated when casting during normal rotation.
Ge casting method is however again applicable only with a furnace, as represented by the short drum furnace. Another special feature of it is the casting at the front side of the furnace. This is only possible when the diameter of the furnace is greater than the length. The corresponding tap hole can be provided anywhere on the outer edge of the front wall. Whether to proceed. casting, the rotating furnace is stopped at the position at which the tap hole provided above the bath is located. In this position it is easy to open the taphole, because behind it is the empty flame chamber and there is no molten metal there either.
The bath comes out only when the rotation of the furnace is resumed and the tap hole has been turned to the lowest point;
If the furnace is of such dimensions that its contents cannot be collected by a single pocket, the pouring jet can be interrupted very simply by reversing the direction of rotation of the furnace. When the second pocket is in place, all you have to do is resume the rotation of the oven.
If there are two layers in the oven, for example of metal and slag, it is recommended to provide a second taphole on the front wall, intended for the slag, which should be made larger so that the slag higher viscosity can flow easily, possibly aided by a tacky one. have '
The tap holes are sealed, for example, by means of special molded nested bricks, and provided at their contact faces with a thin layer of clay material. Care must be taken to avoid unnecessary damage to the oven during drilling. The low expense incurred for these bricks is offset by the cleanliness of the system, the labor saving and the low metal losses.
There is no fear of breakthroughs in the bath with tap holes arranged in this way, as is the case with fixed reverberation furnaces.
The contact of the joints of these interlocking bricks with the bath is only of short duration because of the rotational movement, and is continually interrupted by the fact that these delicate places are raised above the pour for about 2/3 of their revolution. The danger of the slag coming out absolutely no longer exists because of its greater viscosity, and if by chance the more fluid metal finds an exit in one place, which is always noticeable in due course, this annoyance can be stopped. and repair the damage immediately by stopping the rotational movement. The molded and interlocked bricks must also not have the entire thickness of the kiln lining.
The heat transfer during heating only occurs over a thickness of approx. ron 10 m / m inside the oven lining,
There are many areas of application for the short trommel oven. For the steelmaker and the founder, from the foregoing, sufficient data has emerged which shows them that, by deepening the pro-
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Pale, the short trommel furnace can be used wherever, hitherto, stationary reverberation furnaces, tilting furnaces, tilting rotary furnaces or other similar units have been used for the smelting and processing of metallic materials. .
Marne melts carried out in crucibles can be successfully carried out in short trommel furnaces.
Without taking into account the blast furnace, which is a melting unit with a markedly reducing atmosphere, and whose reduction and melting work cannot be eliminated without harming the other phases, there is in other furnace systems a chased -crossing of different phases -merging, oxidation, reduction, volatilization desired or not. On the other hand, the short rotary kiln makes it possible, thanks to the special configuration of the bath and of the heating chamber situated above, to considerably limit the different phases of a physical or chemical nature with respect to each other. .
By way of example, we will mention the different fields of application of the short trommel furnace, apart from the melting of metals and alloys, as well as their refining.
1) Recovery of copper from scrap brass and tombac.
2) Processing of lead-based intermediates.
3) Treatment of scrap metal, waste and turnings of nickel silver in the process by vaporization.
4) Reduction of oxides.
5) Volatilization, chlorinating where appropriate, in the case of ores as well as of scrap, metals and alloys, and steel or other intermediate products.
6) Lead production. The sulphurous or sulphurous raw materials based on lead are heated using charcoal in the short trom- mel furnace.
7) Separation of easily and hardly reducible metals.
The oxide mixtures are mixed with a third non-reducible oxide and heated in a reducing medium to the reduction temperature of the easily reducible oxide. Example: ilmenite is mixed with soda and heated with charcoal in an oven. Molten iron is formed and an oxy bath containing all of the titanium is formed.
8) Volatilization of metals and production of metal powders.
The metals or metal combinations are treated at high temperatures with carbon and oxygen in such a way that determined balanced proportions of metal, carbon, oxygen, respectively carbon, sulfur, are obtained, leading to the separation. volatile metallic combinations.
9) Separation of hardly reducible materials (TiO) from materials rich in iron oxide by reducing fusion. The material rich in iron oxide is introduced into a bath consisting of alkaline combinations in the furnace operating in a reducing atmosphere, while the reaction product (molten iron and oxide bath containing Ti and free of iron) is 'took of. la) Immediate recovery of lead by heating mixtures consisting of lead sulphide and lead oxides. The transformation takes place in the bath. The lead oxide respectively the sulphurous lead ore previously transformed into oxide, is melted in the furnace rotating if possible at 360, and the lead sulphide is introduced into the bath,
II) Sulphating of lead ores.
During the return, large quantities of the material to be roasted are mixed with the raw sulphurous ores.
12) Production of nickel. The nickel oxide is melted with
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Na sulfide.
During the refining of raw materials for example, such as lead, raw copper, cast iron or other similar bodies, it is possible, before placing the metal to be refined in the oven, to bring on the wall of the furnace materials yielding oxygen, forming a coating, which can react with the metal bath. To keep them better on the wall of the furnace, lime, copper oxide, silicic acid, clay, or other agents can be added to these materials. It is also possible to add to these materials alkaline or alkaline-earth combinations which collect the metal oxide formed by the transformation with the metal bath.
In addition, it is also possible to introduce the alkaline -or alkaline-earth materials intended to form a binder, into a refining slag formed by pre-refining, and bring them by rotation of the furnace on the wall thereof, mixed with this slag, and bringing the slag formed at the start and containing the oxide of the metal to be refined in contact with the impure metal mixtures, for a time such that it is practically free of these oxides.
Depending on the nature of the metal or of the process, it is possible to use as auxiliary agents, for example, salt baths (light metals), soda (tombac), charcoal (copper, brass), slags. oxides (copper, lead, iron).
As in any other refining furnace, one can have recourse for the refining to a blowing of air, oxygen, water vapor, etc ...
On the other hand, any metal bath can be completely insulated against the combustion gases by covering it with a layer of lumpy charcoal. The smaller bath surface in relation to the volume thereof leads to a lower consumption of charcoal than in the case of other ovens. Just like this particular advantage, there are a whole series of other advantages, which are nothing more than a logical continuation of the simple geometrical form of this furnace, without these advantages being counterbalanced by some downside whatsoever. It is also necessary to mention the facilities for the operators occupied with this furnace.
The oven operator's greatest annoyance is his work in the heat, coming from the proximity of the oven walls or radiation from an open work door. Apart from the burner adjustment, all work takes place at the oven. front end wall of the short trommel furnace, which is generally closed, and through which very little heat radiates even when metal or slag is poured. Drilling the tap hole does not cause heavy bodily work. There is no danger of vapors and noxious gases escaping into the work area, since sufficient provisions are made for their evacuation. The only thing required of the operator is a certain gift of observation, which is also required of all founders. The short and compact shape of the oven allows easy and quick orientation,.
The construction of the furnace is shown on the plan, in which is shown schematically an exemplary embodiment of a furnace of this type.
Reference 1 shows the drum, formed for example by sheet iron, and the diameter of which is approximately equal to its length, The refractory lining 2 is tamped or masonry in the drum 1. The opening 3 to a front wall of the oven, which can be closed by door 4, can be used for charging or additional loading. The opening 5 on the opposite side serves for the introduction of fuel as well as for the evacuation of the gases from the flame and can also be used for the charging of the material to be treated. The arrival of fuel, for example gas, and combustion air takes place through lines 7 and 8, also through opening 5.
The flame turns over in the oven and is led to the flue 9, A register 10 is used to adjust the draft. As seen in the plan, the junction piece between the oven and the flue as well as the burner can run laterally or along the longitudinal axis of the oven. The opening 11 is used for casting. The oven turns on the rollers 6.