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La présente invention se rapporte aux fours qui, bien que convenant à la fusion de n'importe quel métal ou alliage ferreux ou non ferreux, ouà l'affinage des métaux par fusion à partir de leurs minerais sont destinés principalement à la fusion du fer et de leader.
Le but principal de l'invention est de permettre la réalisation d'un ,four de fusion ou d'affinage chauffé par un combustible qui, pendant le fonctionnement, réduit au minimum la quantité de scories ou de laitier produits et la teneur en impuretés du bain de fusion-, @
L'invention a encore pour but de réduire la quantité de combustible et le temps nécessaire à la fusion d'une charge de masse-donnée quelconque.
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L'invention a également pour but de réduire au mirlmum la pollution de l'atmosphère par les fumées déchargées par le four, et de permettre la variation sur de larges gammes des caractéristiques de fonctionnement du four, par exemple de sa capacité de charge, de son débit, de la température-produite et de la composition des produits résultant de la combustion.
Suivant l'invention, la surface interne de la sole d'un four est inclinée légèrement vers le bas à l'écart des parois afin de former une dépression centrale, des chambres de combustion disposées de part et d'autre de cette dépression étant combinées à des organes servant à diriger un mélange dtair et de combustible enflammé au-dessus de la surface formant la sole, en direction de cette dépression, et la voûte est conjuguée à des puits servant à introduire ou à charger les matières dans le four et à évacuer les produits gazeux perdus hors du four.
Trois puits écartés les uns des autres sont ménagés 'de préférence dans la voûte, entre les chambres de combustion, le puits médian débouchant dans le four verticalement au- dessus de la dépression, chacun des deux autres puits latéraux débouchant dans le four entre cette dépression et une chambre de combustion correspondante, et un orifice ménagé dans le fond de la dépression est fermé par une porte qui est articulée sur la sole extérieurement à celle-ci, de façon telle que, lors de son ouverture, elle bascule vers le bas à l'écart de cette sole et découvre cet orifice,
Si désiré, un creuset peut être ménagé dans le fond de la dépression, l'orifice étant prévu dans le fond de ce creuset'et la porte étant articulée sur celui-ci,
extérieure- ment à lui
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L'air du mélange d'air et de combustible peut provenir d'une source d'air comprimée et il peut être amené au four -à travers un préchauffeur étudié de manière à être chauffé par les produits gazeux s'échappant par l'un au moins des puits, cet air arrivant par un conduit qui débouche'dans des lumières ménagées dans les parois des chambres de combustion opposées à la dépression, le' combustible étant introduit par des ajutages prévus à chaque point de jonction entre le conduit et les lumières, et l'axe médian de chaque lumière étant parallèle à la surface inclinée de la sole.
entre la dépression et la chambre de combustion dans laquelle cette lumière débouche.
La description qui va suivre,¯ faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention :
Les figs. 1. 2 et 8 sont respectivement une vue de face en élévation, une vue en plan et une vue d'extrémité d'un four,
La fig. 4est une vue en coupe par la ligne 4-4 en fig. 2, les conduits d'admission d'air ayant été supprimés.
La fig. 5 est une vue en coupe par la ligne 5-5 en fig. 4.
Le four représenté sur les dessins comprend une sole 1. qui est inclinée, vers le bas à partir de chacune des deux chambres de combustion 2. entre des parois latérales de manière à former une dépression au centre de la sole, et une voûte 4, qui est la plus épaisse ou voisinage de la .hauteur maximum de la chambre de chauffage la cette sole; les parois des chambres de combustion, les parois latérales et la voûte ¯ étant en briques réfractaires et étant entourées par une enveloppe externe métallique 5, supportée au-dessus du ' niveau du sol 6 par des piliers 7.'
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Trois puits verticaux 8, 8a et 8b écartés les uns das autres, traversent la voûte.
Les puits latéraux 8. et 8b sont disposés de part et d'autre du puits médian 8a. par rapport auquel ils sont symétriques, ces puits latéraux se trouvant entre ce puits médian et la chambre de combustion correspon- dante. Les axes longitudinaux des trois puits sont disposés dans un plan vertical commun qui se trouve à mi-distance entre les parois latérales 3,
L'extrémité supérieure de chaque puits débouche en haut de la voûte, et chacun des puits latéraux est fermé à son sommet par un couvercle 10 qui repose sur lui et qui 'est étudié de' manière à pouvoir basculer autour d'un axe de pivotement 11, afin de pouvoir s'écarter et se rapprocher ' de sa position d'obturation du puits,
ce couvercle présentant un orifice médian 12 ayant une surface inférieure à la surface minimum ou effective du puits correspondant.
, Un dispositif 13 de préchauffage d'air est monté au-dessus de la voûte, ce dispositif présentant une chambre axiale 14 qui coïncide avec le puits médian et qui sert de logement, dans son extrémité supérieure à un serpentin 15, interposé dans un système 16 d'adduction d'air. L'extrémité inférieure de la chambre !4 forme une partie d'une chambre auxiliaire dans laquelle un brûleur (non représenté) supporté à partir d'un flasque 18 peut pénétrer à travers une lumière 19 (Fig. 1) de manière à assurer le chauffage du dispositif au moment de la mise en route du four, qui était initialement à basse température.
Un creuset 20 est ménagé dans le fond de la dépression centrale verticalement au-dessous du puits médian 8a et concentriquement à celui-ci. Ce creuset inférieur présente
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un fond ouvert, qui est fermé par une paire de portes métalliques 21 sur lesquelles une couche 17 de sable de fonderie ou de substance pulvérulente équivalente, résistant à la chaleur, est tassée de manière à protéger les portes contre tout endommagement par la masse en fusion qui s'écoule le long de la surface inclinée 2 de la sole pour pénétrer dans la dépression et pour s'accumuler dans le creuset et (ou) dans cette dépression.
Les-portes 21 sont articulées par leurs bords opposés sur le fond du creuset, extérieurement à celui-ci, de manière pouvoir basculer vers le bas jusqu'à une position d'ouver- ture représentée en traits mixtes sur la fig. 4, et elles sont maintenues en position de fermeture par une barre 22. qui traverse des pattes fixes 23. prévues de part et d'autre du creuset (voir la fig. 3) et des pattes percées se chevau- chant 24 (voir la fig. 4) prévues sur les bords voisins de ' ces portes, qui coopèrent par aboutement., Un trou de coulée 25 normalement obturée ménagé dans la paroi du creuset débouche à l'intérieur de celui-ci, à une distance des portes qui n'est pas inférieure à l'épaisseur de la couche 17.
de sorte que orsqu'on le désire, 'la masse en fusion accumulée peut être prélevée au four en débouchant ce trou, en vue de son écoulement dans une rigole 26.. Un orifice 27 de sortie des scories ou du laitier, normalement fermé (voir la fig. 1) est prévu également dans la-paroi du four opposée au trou de coulée 25, à un niveau supérieur à celui de l'extrémité interne de ce trou., de façon telle que, quand celaest désirable, on puissé, en débouchant, cet orifice, permettre l'écoulement du laitier depuis la partie supérieure de la masse en fusion, en direction d'une goulotte ou rigole 28.
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Si désiré, et comme indiqué en traits mixtes sur les figs.
1, 2 et 5, un second orifice 27a de sortie du laitier, normalement fermé, peut être prévu à un niveau compris entre le niveau de l'orifice 27 et celui de l'extrémité interne. du trou de coulée.
Un orifice 29 prévu d'un côté et à mi-distance entre les extrémités dufour, au-dessus du creuset, est fermé par une plaque amovible 30, qui est munie d'un regard de surveillance 30a et qui est maintenue en place par une barre transversale 31 engagée dans 'les becs de crochets 32 disposés de part et d'autre de cette fenêtre et conjuguée à des vis 3 prenant appui contre la face externe de cette plaque. Quand on enlève la plaque, op peut accéder à l'intérieur du four, de sorte que la couche de matière17 peut être tassée dans le creuset et qu'on peut assurer l'entretien du four et en particulier de sa maçonnerie réfractaire.
Chaque chambre de combustion 2 diverge vers l'intérieur du four, et son fond est incliné vers le bas en direction de la surface inclinée voisine de la sole. Un canal ou orifice 35, -qui diverge en direction de la dépression centrale, est formé dans la paroi terminale de chaque chambre de combustion, ses extrémités opposées débouchant respectivement à l'extérieur du four et à l'intérieur de la chambre correspondante. Les axes longitudinaux de ces canaux sont parallèles aux surfaces inclinées voisines de la sole, et leurs prolongements se coupent l'un l'autre au droit de l'embouchure/du creuset,
Comme montré sur les figs. 1 à 3; le système d'adduction d'air 16 comprend un ventilateur soufflant 36, qui est étudié de manière à être entraîné par un moteur 37.
Un conduit 38 s'étend verticalement vers le haut à partir de l'orifice
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de sortie d'air du ventilateur, et il est relie à une
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extraite du serpentin i 5 du dispositif de préchauffage. extrémité opposée de ce conduit est reliée à .exiré..vé supérieure d'un conduit vertical 39, qui est disposé à
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extérieur du four entre le conduit 38 et le dispositif 13 ' et dont 1extrémité inférieure est reliée au centre d'un collecteur horizontal 40.
Chaque extrémité 41 de celui-ci a une forme d'U, dont un bras se. termine par un embout conique
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4 de manière é, Btre relié concentriquement à extrémité externe du canal 35 de la chambre de combustion correspondante, Us s,zuage d6dn.issior dhT..e 43.est monté-sur la face supérieure de chaque embout, perpendiculairement l'axe longitudinal médian de cet embout, .et il est relié par un
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conduit alaa&uotion (non représenté) a un réservoir d'huile (également non représért6).
Cet ajutage est conjugué à un pointeau 44, qui peut être déplacé à la main en rotation pour faire varier la section de l'orifice de sortie de
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llai 0-utage., afin que l'huile puisse tomber goutte-à-goutte à l'intérieur de llerboliù, avec un débit prédéterminé et réglable.
Un conduit de dérivation horizontal 45 part du conduit vertical 38 et débouche au centre du collecteur 40, et chacun .des conduits 38 39 et 45 est conjuguéà une vanne d'arrêt pouvant être actionnée à l'aide d'une poignée
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extérieure correspondante 4<L Les vannes se trouvant dans les conduits verticaux 38. 39 sont disposées au-dessus du conduit de dérivation 45 de sorte que, lors de la fermeture des vannes se trouvant dans ces conduits verticaux et de l'ouverture de la-vanne du conduit.de dérivation, l'air refoulé par le ventilateur'est transmis au collecteur par
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l'intermédiaire de ce conduit de dérivation,,'tandis que,
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lors de l'ouverture des vannes se trouvant dans les conduits verticaux et de la fermeture de la vanne prévue dans le conduit de dérivation, l'air refoulé par le ventilateur est transmis au collecteur à travers le serpentin prévu dans le dispositif 18 de préchauffage de l'air. Une vanne de régula- tion de débit étudiée de manière à être actionnée par une poignée extérieure 47, est prévue à la base de chaque extrémité en forme d'U du collecteur, de sorte que l'arrivée d'air au canal correspondant 35 peut être commandés- à volonté la poignée pouvant être déplacée en face d'une graduation 48 afin de fournir une.
indication visible du -réglage de la vanne régulatrice
Chaque fois (par exemple au début de chaque période de travail de la fonderie où le four est installé) que le four est froid et doit être mis en route, on tasse une couche de matière 17 dans le creuset 20, avec une épaisseur telle, que sa surface supérieure se trouve au niveau de l'extrémité interne du.trou de coulée 25 ou juste au-dessous de ce niveau.
Après la fermeture de l'orifice 29 par la plaque 30, et si nécessaire l'ouverture des vannes 'd'arrêt prévues dans les conduits verticaux 38 et 39, et après la fermeture de la vanne d'arrêt prévue dans le conduit de dérivation 45, on assure la mise en route du moteur 37 afin d'entraîner le ventilateur et d'admettre de l'air sous pression dans le système d'adduction d'air, et on ouvre le pointeau 44 de façon telle que l'huile commence à couler goutte-à-goutte, ' à partir des ajutages correspondants, dans l'air traversant les embouts d'admission 42.
L'huile est atomisée, par l'air et se mélange avec lui, et le mélange obtenu est enflammé de toute manière appropriée (par exemple par combustion de matière
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imprégnée d'huile introduite dans les chambres de combustion -avant l'ouverture de l'orifice 39) ce mélange brûlant dans les chambres 34 et commençant à chauffer le four, En même temps, le brûleur assurant le chauffage à travers la lumière. 19 est allumée de manière à favoriser ou à assurer réchauffement du dispositif de préchauffage 13, qui est également chauffé par les produits de combustion perdus s'échappant du four par le puits médian 8a.
Quand ce dispositif atteint une température prédéterminée, on éteint le brûleur qui assure le chauffage par la lumière 19.
L'air traversant le système d'adduction est préchauffé quand il traverse le serpentin 15, ce qui facilite ainsi l'atomisa- tion de l'huile s'écoulant goutte-à-goutte des ajutages, et ce qui augmente la température engendrée dans les chambres de combustion 34.
Dès que le four a été chauffé à une température prédéter- minée, les couvercles 10 peuvent être rabattus d'un côté pour découvrir les puits 8 et 8b et pour permettre l'intro- duotion par ces puits d'une charge en deux moitiés séparées' qui s'empilent sur les surfaces inclinées de la sole, de part et d'autre du creuset; si la charge représente une masse suffisante, elle remplit totalement ou partiellement ces puits.
Chaque moitié de la charge est attaquée par les flammes faisant saillie par les canaux 35 dans les chambres de combus- tion, le long de la surface de la sole, et elle est chauffée jusqu'au point de fusion. La masse en fusion descend le long des surfaces inclinées de la sole et s'accumule sur la couche
17, et le laitier ou les scories du bain de fusion se rassem- blent à la surface de la masse en fusion et peuvent être évacués par l'orifice 27, tandis que cette masse en fusion
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elle-m3me peut être prélevée par le trou 2! On com.1?11enL: qu'en chauffant la charge en deux moitiés séparées et e faisant intervenir une flamme attaquant directement cette -masse, le temps nécessaire pour amener la charge au point de fusion est réduit au minimum.
Pendant le chauffage de la charge, une partie des produits gazeux s'écoule vers le haut dans les puits latéraux 8 et 8b, en traversant la charge qui y est contenue, de sorte que, pendant la fusion de la matière reposant sur la sole du four, celle qui se trouve dans les puits est soumise à un préchauffage., en réduisant ainsi au minimum le temps nécessaire pour assurer la fusion de la masse complète.
En ramenant les couvercles 10 à leur position d'obturation des puits, on limite le courant de produits gazeux s'échappant par les puits extérieurs, ce qui augmente la pression et la température à l'intérieur du four et ce qui réduit encore la période de préchauffage. le préférence, un couvercle perforé 10a monté à pivotement (indiqué en trait mixtes sur le 8 figs. l à 4) est prévu à la partie supérieure du dispositif de préchauffage, de manière à pouvoir réduire autant qu'il est désirable le passage des produits gazeux à travers le puits médian et le dispositif de préchauffage.
Périodiquement (par exemple à la fin de chaque période de travail) les ajutages 43 sont fermés de manière à arrêter les flammes. Après le prélèvement de la totalité de la masse en fusion se trouvant dans le puits, on enlève la barre de retenue 22, après quoi les portes 21 s'ouvrent par bascule- ment, ce qui permet au sable formant la couche 17, au laitier libre et aux autres résidus, de tomber hors du creuset, tandis que les scories ou autres substances qui peuvent adhérer à l'intérieur du four peuvent être enlevées,
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si nécessaire, au moyen d'outils manipulés à la main âpres que la, température du four a - suffisamment diminué pour permettre à un ouvrir de travailler dans le four.. On peut accélérer le refroidissement,
si cela est désirable, en inversant les vannes d'arrêt, de façon telle que l'air soit. envoyé aux canaux 85 par le conduit horizontal, en contournant le dispositif de préchauffage,
Si désiré, on peut prévoir dans daque chambre de com- bustion plusieurs canaux d'admission du mélange, un embout d'alimentation en air séparé de forme conique et un ajutage d'admissiou d'huile étant conjugué à chaque canal additionnel.
Chaque embout et chaque ajutage d'admission d'huile peuvent également être remplacés par un autre dispositif permettant l'arrivée du mélange de combustible et d'air aux chambres de combustion, ce dispositif étant capable de brûler un combustible solide pulvérisé, gazeux ou liquide, et le système d'alimentation en air étant modifié, si cela est . nécessaire, suivant les besoins. On peut également prévoir, au 11;eu du dispositif 13, un autre dispositif de préchauffage de l'air.
La charge devant être chauffée et fondue peut être introduite dans les puits verticaux 8 et 8b par masses successives, les couvercles 10 étant écartés par basculement des extrémités supérieures de ces puits avant chaque opération de chargement et étant ramenés, si désiré, dans leur position d'obturation des puits quand le chargement est terminée Suivant une 'ariante, la matière peut être introduite de façon continue dans les puits, avec une vitesse égale à la vitesse de fusion,
Grâce à un réglage approprié des vannes de commande
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de débit prévues dans les extrémités en forme d'U du ci.flac- leur d'alimentation en air, les proportions relatives d'air et de combustible atomisé peuvent être modifiées, si cela .
est désirable, de façon telle que l'atmosphère engendrée dans le four puisse être de type oxydant, réducteur ou neutre par rapport aux matières soumises à la fusion, de sorte que le four convient d'une façon remarquable à une utilisation pour l'affinage des métaux ferreux ou non ferreux à partir de leur minerai, ou pour la fusion de métaux et d'alliages ferreux ou non ferreux.
Des éléments d'alliage ou deséléments équivalents peuvent être ajoutés et mélangés à la masse en fusion accu- mulée dans ,le creuset 20, de sorte que la composition et les propriétés de la masse en fusion .prélevée au four . peuvent être modifiées à volonté.
Egalement, et en particulier quand la masse est formée de déchets de fer ou d'acier, ou d'un autre matériau renfer- mant du carbone, dont une partie peut être éliminée pendant le chauffage de la masse, une matière carbonée peut être appliquée sur les surfaces inclinées de la sole et (ou) sur ' la couche 17,, de façon telle que le carbone éliminé de la masse de matériaux puisse être remplacé.
Bien que, dans la majorité des cas, les puits latéraux
8 et 8b soient utilisés pour l'introduction de la charge dans le four, et que le puits médian 8a soit utilisé comme cheminée pour 1'échappement des produits gazeux perdus, ce puits médian peut être supprimé et, en particulier quand la charge a un point de fusion élevé, le puits médiar peut être utilisé pour le chargement et pour le préchauffage de la charge, tandis que les puits latéraux sont utilisés pour
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l'échappement des produits gazeux.
.Etant donné que les matières sont introduites dans le four uniquement après que celui-ci a été amené à la tempéra- ture voulue et quelles sont f@@ues par contact direct d'une flamme, il n'est pas nécensaire de chauffer le four réfractaire à une température supérieure au point de fusion de ces matières, afin que la fusion puisse être assurée - par rayonnement thermique à partir de la masse du :Cour, de sorte ,que la matière réfractaire utilisée a une durée utile notable.
Par ailleurs, quand le four a été chauffé à une 'température prédéterminée, la totalité ou la presque totalité de la chaleur utile engendrée par la combustion du mélange d'air et 'de combustible est utilisée pour la fusion de la charge au lieu de servir en partie à chauffer les matières réfractaires à une température supérieure au point de fusion de cette charge, de sorte que la fusion est assurée en un temps minimum, que la consommation du combustible est réduite-, et que le débit de sortie du four est amené à une valeur maximum.'Cet avantage est renforcé encore par contact direct de la flamme à partir des extrémités opposées du four,
et par le fait quon évite toute nécessité d'avoir à ajouter des quantités notables d'agents réactifs solides ou de combustibles, comme du'coke additionné aux matières formant la charge, avant l'introldution de celle-ci dans le four.
Par ailleurs, le fait d'éviter cette nécessité d'une addition d'une quantité appréciable d'agent réactif ou de combustible présente encore cet avantage que l'accumulation de laitier et (ou) de scories dans le creuset 20 est réduite, et que le four peut être utilisé dans certaines contrées '(par exemple dans certaines contrées d'Extrême-Orient)
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dans lesquelles le combustible solide, en particulier; est rare ou coûteux,.
Les détails de réalisation peuvent être modifiés dans le domaine des équivalences techniques sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Four dans lequel la surface interne de la sole est inclinée vers le bas à l'écart des parois, afin de ménager une dépression centrale, les chambres de combustion prévues sur les côtés opposés de cette dépression étant conjuguées à des dispositifs-dirigeant un mélange enflammé de combustible et d'air sur la surface de la sole, en direction de cette dépression, et la voûte étant combinée à des puits servant à introduire les matières dans le four, sur la surface de la sole, et à évacuer les produits gazeux perdus hors du four.
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The present invention relates to furnaces which, although suitable for smelting any ferrous or non-ferrous metal or alloy, or for refining metals by smelting from their ores, are intended primarily for smelting iron and of leader.
The main object of the invention is to allow the production of a melting or refining furnace heated by a fuel which, during operation, minimizes the amount of slag or slag produced and the content of impurities in the fuel. molten pool-, @
Another object of the invention is to reduce the quantity of fuel and the time required for the fusion of a charge of any given mass.
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The object of the invention is also to reduce the pollution of the atmosphere by the fumes discharged by the furnace, and to allow the variation over wide ranges of the operating characteristics of the furnace, for example of its load capacity, of its flow rate, the temperature produced and the composition of the products resulting from combustion.
According to the invention, the internal surface of the floor of a furnace is inclined slightly downwards away from the walls in order to form a central depression, combustion chambers arranged on either side of this depression being combined to members serving to direct a mixture of air and ignited fuel above the surface forming the hearth, in the direction of this depression, and the vault is combined with wells serving to introduce or charge the materials in the furnace and to evacuate the lost gaseous products out of the oven.
Three wells spaced apart from each other are preferably formed in the vault, between the combustion chambers, the middle well opening into the furnace vertically above the depression, each of the other two lateral wells opening into the furnace between this depression. and a corresponding combustion chamber, and an orifice made in the bottom of the depression is closed by a door which is hinged on the sole externally thereto, so that, when it is opened, it tilts downwards. away from this sole and uncover this orifice,
If desired, a crucible can be made in the bottom of the depression, the orifice being provided in the bottom of this crucible and the door being hinged thereon,
outwardly to him
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The air for the mixture of air and fuel can come from a source of compressed air and it can be brought to the furnace - through a preheater designed so as to be heated by the gaseous products escaping by one. at least wells, this air arriving through a duct which opens into openings formed in the walls of the combustion chambers opposite to the depression, the fuel being introduced through nozzles provided at each junction point between the duct and the ports , and the median axis of each lumen being parallel to the inclined surface of the hearth.
between the depression and the combustion chamber into which this light opens.
The description which follows, given with reference to the appended drawings given without limitation, will make it possible to better understand the invention:
Figs. 1.2 and 8 are a front elevational view, a plan view and an end view of an oven, respectively,
Fig. 4 is a sectional view taken through line 4-4 in FIG. 2, the air intake ducts having been removed.
Fig. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 4.
The furnace shown in the drawings comprises a hearth 1. which is inclined downwards from each of the two combustion chambers 2. between side walls so as to form a depression in the center of the hearth, and a vault 4, which is the thickest or close to the maximum height of the heating chamber thereon; the walls of the combustion chambers, the side walls and the vault ¯ being of refractory bricks and being surrounded by a metal outer casing 5, supported above 'ground level 6 by pillars 7.'
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Three vertical shafts 8, 8a and 8b, spaced apart from each other, cross the vault.
The lateral wells 8 and 8b are arranged on either side of the median well 8a. with respect to which they are symmetrical, these lateral wells located between this median well and the corresponding combustion chamber. The longitudinal axes of the three wells are arranged in a common vertical plane which is located midway between the side walls 3,
The upper end of each well opens out at the top of the vault, and each of the lateral wells is closed at its top by a cover 10 which rests on it and which 'is designed so as to be able to tilt around a pivot axis. 11, in order to be able to move away from and get closer to its position for closing off the well,
this cover having a median orifice 12 having an area less than the minimum or effective area of the corresponding well.
, An air preheating device 13 is mounted above the vault, this device having an axial chamber 14 which coincides with the median well and which serves as a housing, in its upper end for a coil 15, interposed in a system 16 air supply. The lower end of chamber! 4 forms part of an auxiliary chamber into which a burner (not shown) supported from a flange 18 can penetrate through a lumen 19 (Fig. 1) so as to provide heating of the device when starting the oven, which was initially at low temperature.
A crucible 20 is provided in the bottom of the central depression vertically below the median well 8a and concentrically thereto. This lower crucible presents
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an open bottom, which is closed by a pair of metal doors 21 on which a layer 17 of foundry sand or an equivalent powdered substance, resistant to heat, is packed so as to protect the doors from damage by the molten mass which flows along the inclined surface 2 of the hearth to enter the depression and to accumulate in the crucible and (or) in this depression.
The doors 21 are articulated by their opposite edges on the bottom of the crucible, outside the latter, so as to be able to tilt downwards to an open position shown in phantom in FIG. 4, and they are kept in the closed position by a bar 22. which passes through fixed legs 23. provided on either side of the crucible (see fig. 3) and pierced overlapping legs 24 (see fig. 3). Fig. 4) provided on the neighboring edges of 'these doors, which cooperate by abutment., A tap hole 25 normally closed in the wall of the crucible opens inside the latter, at a distance from the doors which n 'is not less than the thickness of layer 17.
so that when desired, 'the accumulated molten mass can be taken from the furnace by opening this hole, with a view to its flow into a channel 26 .. An orifice 27 for the outlet of slag or slag, normally closed ( see Fig. 1) is also provided in the wall of the furnace opposite to the tap hole 25, at a level higher than that of the internal end of this hole., so that, when desirable, it is possible, by opening this orifice, allow the flow of the slag from the upper part of the molten mass, in the direction of a chute or channel 28.
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If desired, and as indicated in phantom in figs.
1, 2 and 5, a second orifice 27a for outlet of the slag, normally closed, can be provided at a level between the level of the orifice 27 and that of the internal end. of the taphole.
An orifice 29 provided on one side and midway between the ends of the oven, above the crucible, is closed by a removable plate 30, which is provided with a monitoring sight 30a and which is held in place by a transverse bar 31 engaged in 'the hook beaks 32 disposed on either side of this window and combined with screws 3 bearing against the outer face of this plate. When the plate is removed, op can access the interior of the furnace, so that the layer of material can be packed into the crucible and that the furnace and in particular its refractory masonry can be maintained.
Each combustion chamber 2 diverges towards the interior of the furnace, and its bottom is inclined downwards towards the inclined surface adjacent to the hearth. A channel or orifice 35, which diverges in the direction of the central depression, is formed in the end wall of each combustion chamber, its opposite ends opening respectively to the outside of the furnace and to the inside of the corresponding chamber. The longitudinal axes of these channels are parallel to the inclined surfaces adjacent to the sole, and their extensions intersect each other at the mouth / crucible,
As shown in figs. 1 to 3; the air supply system 16 comprises a blower fan 36, which is designed so as to be driven by a motor 37.
A duct 38 extends vertically upwards from the orifice
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outlet of the fan, and it is connected to a
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extracted from the coil i 5 of the preheating device. opposite end of this duct is connected to the upper .exiré..vé of a vertical duct 39, which is arranged at
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exterior of the oven between the duct 38 and the device 13 'and the lower end of which is connected to the center of a horizontal manifold 40.
Each end 41 thereof has a U shape, one arm of which is. ends with a conical tip
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4 so é, Btre connected concentrically to the outer end of the channel 35 of the corresponding combustion chamber, Us s, zuage d6dn.issior dhT..e 43. is mounted on the upper face of each end piece, perpendicular to the longitudinal axis median of this end piece, and it is connected by a
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alaa & uotion duct (not shown) has an oil tank (also not shown).
This nozzle is combined with a needle 44, which can be moved by hand in rotation to vary the section of the outlet orifice.
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llai 0-utage., so that the oil can drip inside the llerboliù, with a predetermined and adjustable flow.
A horizontal bypass duct 45 starts from the vertical duct 38 and opens out at the center of the manifold 40, and each of the ducts 38 39 and 45 is combined with a shut-off valve which can be operated using a handle.
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corresponding external 4 <L The valves located in the vertical ducts 38. 39 are arranged above the bypass duct 45 so that, when the valves located in these vertical ducts are closed and the- valve of the bypass duct, the air discharged by the fan is transmitted to the manifold through
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through this bypass duct ,, 'while,
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when the valves located in the vertical ducts are opened and the valve provided in the bypass duct is closed, the air discharged by the fan is transmitted to the manifold through the coil provided in the preheating device 18 of the air. A flow control valve designed to be actuated by an exterior handle 47 is provided at the base of each U-shaped end of the manifold, so that the supply of air to the corresponding channel 35 can. be controlled at will the handle being movable in front of a graduation 48 in order to provide a.
visible indication of the regulating valve setting
Each time (for example at the beginning of each working period of the foundry where the furnace is installed) that the furnace is cold and must be started, a layer of material 17 is packed in the crucible 20, with such a thickness, whether its upper surface is at or just below the inner end of the taphole 25.
After closing the orifice 29 by the plate 30, and if necessary opening the shut-off valves provided in the vertical conduits 38 and 39, and after closing the shut-off valve provided in the bypass conduit 45, the engine 37 is started in order to drive the fan and admit pressurized air into the air supply system, and the needle 44 is opened so that the oil begins to drip, from the corresponding nozzles, into the air passing through the inlet fittings 42.
The oil is atomized by the air and mixes with it, and the resulting mixture is ignited in any suitable way (for example by combustion of material
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impregnated with oil introduced into the combustion chambers -before opening the orifice 39) this mixture burning in the chambers 34 and starting to heat the oven, At the same time, the burner providing heating through the light. 19 is ignited so as to promote or ensure heating of the preheating device 13, which is also heated by the lost combustion products escaping from the furnace through the middle well 8a.
When this device reaches a predetermined temperature, the burner is turned off, which provides heating by the light 19.
The air passing through the adduction system is preheated as it passes through the coil 15, thereby facilitating the atomization of the oil dripping from the nozzles, and increasing the temperature generated in the nozzle. the combustion chambers 34.
As soon as the furnace has been heated to a predetermined temperature, the lids 10 can be folded down to one side to reveal the wells 8 and 8b and to allow the introduction through these wells of a charge in two separate halves. 'which pile up on the inclined surfaces of the hearth, on either side of the crucible; if the load represents a sufficient mass, it completely or partially fills these wells.
Each half of the charge is attacked by the flames protruding through the channels 35 in the combustion chambers, along the hearth surface, and is heated to the melting point. The molten mass descends along the inclined surfaces of the hearth and accumulates on the layer
17, and the slag or slag from the molten pool collects on the surface of the molten mass and can be discharged through port 27, while this molten mass
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it can be taken from hole 2! It is understood that by heating the charge in two separate halves and involving a flame directly attacking this mass, the time required to bring the charge to the melting point is reduced to a minimum.
During the heating of the charge, a part of the gaseous products flows upwards in the side wells 8 and 8b, passing through the charge contained therein, so that, during the melting of the material resting on the bottom of the furnace, that which is in the wells is subjected to a preheating., thus reducing to a minimum the time necessary to ensure the fusion of the complete mass.
By returning the covers 10 to their well closed position, the flow of gaseous products escaping from the outer wells is limited, thereby increasing the pressure and temperature inside the furnace and further reducing the period. preheating. Preferably, a perforated cover 10a pivotally mounted (indicated in phantom in 8 figs. 1 to 4) is provided at the upper part of the preheating device, so as to be able to reduce the passage of products as much as is desirable gas through the middle well and the preheater.
Periodically (for example at the end of each work period) the nozzles 43 are closed so as to stop the flames. After removing all of the molten mass in the well, the retaining bar 22 is removed, after which the doors 21 swing open, which allows the sand forming the layer 17, the slag free and other residues from falling out of the crucible, while slag or other substances which may adhere to the interior of the furnace can be removed,
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if necessary, by means of tools handled by hand after the oven temperature has fallen sufficiently to allow an opening to work in the oven. Cooling can be accelerated,
if desired, reversing the shut-off valves so that there is air. sent to the channels 85 by the horizontal duct, bypassing the preheating device,
If desired, several admixture inlet channels may be provided in the combustion chamber, with a separate conically shaped air supply nozzle and an oil inlet nozzle being coupled to each additional channel.
Each nozzle and each oil inlet nozzle can also be replaced by another device allowing the arrival of the mixture of fuel and air to the combustion chambers, this device being capable of burning a pulverized solid fuel, gaseous or liquid. , and the air supply system being modified, if so. necessary, as needed. It is also possible to provide, at 11; eu of device 13, another device for preheating the air.
The charge to be heated and melted can be introduced into the vertical wells 8 and 8b by successive masses, the covers 10 being moved apart by tilting the upper ends of these wells before each loading operation and being returned, if desired, to their position d 'sealing of the wells when the loading is complete Following an ariante, the material can be introduced continuously into the wells, with a speed equal to the melting speed,
Through proper adjustment of the control valves
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flow rates provided in the U-shaped ends of the air supply cylinder, the relative proportions of air and atomized fuel can be varied, if this is done.
is desirable such that the atmosphere generated in the furnace may be oxidizing, reducing or neutral in relation to the materials subjected to the melting, so that the furnace is outstandingly suitable for use in refining ferrous or non-ferrous metals from their ore, or for the smelting of ferrous or non-ferrous metals and alloys.
Alloy elements or the like may be added and mixed with the molten mass accumulated in crucible 20, so that the composition and properties of the molten mass is taken in the furnace. can be changed at will.
Also, and particularly when the mass is formed from scrap iron or steel, or other carbon-containing material, a part of which can be removed during the heating of the mass, a carbonaceous material may be applied. on the inclined surfaces of the hearth and / or on the layer 17, so that the carbon removed from the mass of material can be replaced.
Although, in the majority of cases, the lateral wells
8 and 8b are used for the introduction of the charge into the furnace, and that the middle well 8a is used as a chimney for the exhaust of the waste gas products, this middle well can be omitted and, in particular when the charge has a high melting point, the middle well can be used for charging and for preheating the charge, while the side wells are used for
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the escape of gaseous products.
As the materials are introduced into the furnace only after the furnace has been brought to the desired temperature and are released by direct contact with a flame, it is not necessary to heat the furnace. refractory furnace at a temperature above the melting point of these materials, so that melting can be ensured - by thermal radiation from the mass of the: Court, so that the refractory material used has a significant useful life.
On the other hand, when the furnace has been heated to a predetermined temperature, all or almost all of the useful heat generated by the combustion of the mixture of air and fuel is used for melting the charge instead of serving. partly in heating the refractories to a temperature above the melting point of this charge, so that the melting is ensured in a minimum time, that the fuel consumption is reduced, and that the output flow of the furnace is brought to a maximum value. This advantage is further enhanced by direct contact of the flame from the opposite ends of the furnace,
and by avoiding any necessity of having to add substantial quantities of solid reactants or fuels, such as coke added to the materials forming the charge, before the latter is introduced into the furnace.
On the other hand, the fact of avoiding this need for an addition of an appreciable quantity of reactive agent or of fuel has the further advantage that the accumulation of slag and (or) slag in the crucible 20 is reduced, and that the oven can be used in certain regions (for example in certain regions of the Far East)
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in which solid fuel, in particular; is rare or expensive ,.
The details of realization can be modified in the field of technical equivalences without departing from the invention.
CLAIMS
1.- Furnace in which the internal surface of the hearth is inclined downwards away from the walls, in order to provide a central depression, the combustion chambers provided on the opposite sides of this depression being combined with directing devices a flaming mixture of fuel and air on the surface of the hearth, in the direction of this depression, and the vault being combined with wells serving to introduce the materials into the furnace, on the surface of the hearth, and to evacuate the gaseous products lost out of the oven.