<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
l'acier, ou, aussi bien, dans un four métallurgique quelconque, <EMI ID=3.1> jusqu'à 35 à 50 % des besoins totaux en chaleur nécessités par le procédé. Lorsque ce préchauffage est réalisé à l'aide de sources de chaleur moins coûteuses, comme le coke des fours à ' coke ou le gaz des hauts-fourneaux ou l'huile combustible,
on peut parvenir à une importante réduction du coût total de l'énergie calorifique par unité de production. En outre, quand les matières de la charge ont été préchauffées, le four électrique accomplit son cycle en un temps plus court. De cette façon, sa capacité de-production est augmentée et son rende- ment est accru..
Quand on retire la chaleur nécessaire à la fusion,
de la combustion d'un hydrocarbure, il se forme de grandes quantités de gaz perdus. Ces derniers quittent la chambre
de fusion à une température élevée et leur chaleur est gaspillée. Par ailleurs, le chauffage et la fusion se font, en direction du bas, à partir de la surface de la charge ou du bain liquide. Les gaz ne traversent pas la charge et aucun courant de convection ne s'établit dans le bain. Il en résulte que l'utilisation de la chaleur produite est relativement faible et que le rendement du cycle est bas.
Quand les gaz perdus à température élevée sont aspirés à travers la charge depuis le haut vers le bas, comme dans un four à cuve de réchauffage, avant d'être évacués à l'atmosphère, la récupération de la chaleur est relativement grande. En outre, le sommet de la charge est porté à la température la plus élevée et, quand cette charge est, par la suite, introduite dans un four de fusion, sa partie supérieure devient la partie inférieur de la charge qui est, habituellement, la plus difficile à chauffer et à faire fondre. En introduisant ainsi de la chaleur dans le four de fusion par l'intermédiaire de la charge elle-même, on parvient à un cycle de chauffage et de fusion à rendement général élevé.
Dans les demandes de brevet n[deg.] �88.155 déposée le
17 septembre 1965 et n[deg.] 528.153 déposée le 17 février 1966
<EMI ID=4.1>
reils adaptés à la prise d'une certaine quantité de ferrailles et de matières constituant la charge ; l'un ou l'autre de ces appareils, ou les deux ensemble, peuvent être utilisés pour
la mise en oeuvre de la présente invention.
Le procédé amélioré selon la présente invention comprend la succession des opérations suivantes on charge de
la ferraille dans un four métallurgique, on y introduit une lance et on y fait brûler un mélange de combustible et d'oxy- gène pour engendrer de la chaleur qui réduit la ferraille à l'état d'acier en fusion. On dirige les gaz chauds perdus sortant du four à travers un ou plusieurs conteneurs de préchauffage dans lesquels se trouve un volume de déchets ou de riblons essentieller..ent métalliques. A leur sortie des conteneurs de préchauffage, on dirige les gaz qui s'en échappent vers une
<EMI ID=5.1>
rage induit et, enfin, vers une cheminée d'évacuation.
Quand les ferrailles contenues dans l'appareil, ou les appareils de préchauffage ont atteint la température dé-
<EMI ID=6.1>
zone proche du four et on décharge les ferrailles préchauffées dans le four métallurgique précédemment vidé, après quoi, on ramène l'appareil de préchauffage à une zone de chargement ou on y introduit une charge de ferrailes et on le renvoie à la zone de chauffage pour recommencer un autre cycle de préchauffage.
<EMI ID=7.1>
d'acier à partir de ferrailles dans un four métallurgique, on
<EMI ID=8.1>
on dirige des gaz chauds perdus vers un appareil de préchauffage dans lequel on a placé une charge de ferrailles froides, on di- rige les gaz chauds perdus à travers cet appareil le long d'un chemin allant du haut vers le bas et on préchauffe ainsi les ferraillés que contient cet appareil, on introduit les ferrailles préchauffées dans le four, on les transforme en acier en faisant brûler dans ce dernier un mélange de combustible et d'oxygène, ce qui fournit des gaz chauds perdus.
Afin que l'invention soit mieux comprise et que l'on puisse plus facilement la mettre en oeuvre, on donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description complète
de son application. On se référera à l'installation représentée sur les dessins annexés dans lesquels :
- la fig. 1 est une vue schématique en plan d'un mode de réalisation de l'appareil permettant la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'acier amélioré selon l'invention ;
- la fig. 2 est une vue en élévation selon II-II de l'appareil de la fig. 1 ;
- la fig. 3 est une vue en élévation, partiellement en - coupe, d'une partie de l'appareil de la fige 1.
Sur la fig. 1, on peut voir un four de fusion 11, une paire d'appareils 13,15 de préchauffage de charges espacés du
four et dont chacun est.semblable aux appareils décrits dans les demandes de brevet mentionnées plus haut, une unité de refroidissement ou de lavage 17, un ventilateur 19 à tirage induit et une
<EMI ID=9.1>
cheminée 21 d'évacuation des gaz.
Le four de fusion 11, représenté schématiquement sur la i.
<EMI ID=10.1>
soutenue par des tourillons 25 qui sont guidés dans des supports
<EMI ID=11.1>
une structure de base solide quelconque 31 telle que le sol ou une dalle en béton. Bien qu'on ne l'ait pas dessiné, la cuve peut tourner autour de l'axe horizontal des tourillons pour que i l'on puisse y introduire une charge et en retirer l'acier en fusion.
<EMI ID=12.1>
en combustible et en oxygène et placé en position axiale verticale par rapport au four de fusion 23 au sommet de la lance
33, on peut voir des tubulures de raccordement permettant son alimentation en combustible, en oxygène ou en air enrichi d'oxygène, et en eau ou en un autre élément refroidissant approprié. Il existe aussi, parmi ces tubulures, un orifice de sortie d'eau ; les raccorderents sont identifiés par des flèches dirigées res- pectivement vers l'intérieur ou vers l'extérieur.
Une hotte 35 refroidie à l'eau, qui peut être semblable celle décrite dans la demande de brevet n[deg.] 406.114 déposée le
23 octobre 1964 aux Etats-Unis d'Amérique, est disposée au-dessus de l'ouverture 25 du four de fusion ou convertisseur 23.
La hotte 35 possède au moins une buse 37 qui est raccordée à une source d'eau et qui sert de moyen de pulvérisation d'eau en cas d'urgence lorsque les gaz d'échappement qui passent par cette hotte deviennent trop chauds. La hotte 35 est réunie à
un conduit principal 39 d'évacuation des gaz perdus qui est raccordé à une pluralité de branches 41, 43 qui seront identifiées . séparément un peu plus loin.
Les premières branches 41, 43 du conduit communiquent chacune avec les appareils de préchauffage 13, 15. Dans chaque <EMI ID=13.1>
de fermeture servant à réguler le débit des gaz perdus en direc- tion de l'appareil de préchauffage correspondant. De plus, chaque branche 41, 43 se raccorde à un collier glissant convenable
47 situé au-dessus de chacun des appareils de préchauffage 13,
15 qui sont eux-mêmes supportés par une fondation appropriée 49 en béton ou en une autre matière.
Les appareils 13, 15 de préchauffage de la charge du four, qui sont décrits plus en détail dans les demandes de brevet mentionnées plus haut comprennent, dans l'ensemble, une en-' veloppe extérieure 51, garnie de matière réfractaire, qui est équipée d'une paire de tourillons opposés 53 sur lesquels est articulée une anse convenable 55 ; celle-ci sert à soulever et à transporter l'appareil de préchauffage auquel elle est fixée. Autour de la partie inférieure de chaque appareil 13, 15, se trouve une boîte à vent circulaire 57 qui communique avec l'intérieur de l'appareil par l'intermédiaire d'une pluralité de tuyères 59 ; la boîte à vent 57 est raccordée à une conduite d'évacuation 61,qui communique elle-même avec l'unité 17 de lavage et de refroidissement par l'intermédiaire d'un collecteur
63 et d'une dérivation 65.
Entre la conduite 61 et la botte à vent 57, il existe un collier glissant 67 de raccordement grâce auquel chaque appareil de préchauffage 13, 15 de la charge du four peut être rapidement séparé de la conduite fixe 61, du collecteur 63 et de la dérivation 65. La conduite 61 est munie aussi d'un registre 69 de réglage et de fermeture servant à réguler l'évacuation des gaz en direction du collecteur 63.
La conduite 39 des gaz perdus communique directement avec la cheminée 21 par un conduit 71 dans lequel est disposé un registre 73 de réglage et de fermeture et avec l'unité de lavage et de refroidissement 17 par un conduit 75 dans lequel est monté aussi un registre de réglage 77.
L'unité de lavage et de refroidissement 17 peut être d'un type approprié quelconque ; les gaz qui sortent de cette unité sont dirigés'vers le ventilateur de tirage induit 19 par un conduit 79. Le ventilateur 19 est de construction classique il est entraîne par un moteur 81. Son orifice de refoulement est raccordé à la cheminée 21 par un conduit 83.
Bien que l'on puisse se servir de tout équipement quelconque approprié qui permette d'arriver au résultat désiré en vue d'une application particulière, il convient cependant que les éléments individuels qui le composent satisfassent à plusieurs impératifs. Le four de fusion, visible sur la fig. 3, doit être assez grand pour contenir la charge totale de chacun des appareils de préchauffage 13, 15. En d'autres termes, à chaque fusion envisagée, le four 11 doit pouvoir recevoir la charge venant de ces appareils. L'ouverture supérieure 25 doit être assez large pour que chaque appareil de préchauffage 13, 15 puisse y être facilement introduit en vue du déchargement de la matière préchauffée.
Le four 11 peut être équipé du même type de mécanisme de basculement que celui d'un convertisseur basique classique à oxygène de façon qu'il puisse être incliné pour qu'on y introduise la matière préchauffée ou qu'on en retire l'acier qu'il contient.
Le brûleur 33 à combustible et à oxygène peut être conçu pour la combustion de gaz naturel dans de l'oxygène, combustion qui fournit une flamme oxydante, non lumineuse, à température élevée. Vers la fin de la période de chauffage, une telle flamme engendre des difficultés que l'on peut surmonter en introduisant un second brûleur (non représenté) véhiculant un combustible différent, qui brûle avec une flamme lumineuse. On peut obtenir cette luminosité de la flamme en provoquant un
<EMI ID=14.1>
naire avec une insuffisance d'oxygène. Un combustible couramment disponible utilisable avec le second brûleur peut être de l'huile combustible classique. Toutefois quand on le juge désirable, on peut se servir d'un brûleur à huile combustible et à oxygène en remplacement du brûleur à gaz naturel et à oxygène et on peut produire une flamme lumineuse non oxydante. Ce genre de combustible peut se révéler mieux approprié dans les endroits où on ne dispose pas facilement de grandes quantités de gaz naturel.
Le brûleur 33 visible sur la fig. 3 peut, bien entendu, être équipé d'un mécanisme approprié de fixation et de soulève-
<EMI ID=15.1>
ceptible d'être utilisé en association avec les convertisseurs basiques classiques à oxygène.
L'appareil de préchauffage de la charge auquel on se réfère ici est décrit en détail dans les demandes de brevet mentionnées plus ..haut ; il est cependant souhaitable de faire ressortir que la.capacité de l'un d'eux est équivalente à la moitié de la charge normale du four de fusion 11. Il doit être entendu que, dans une installation particulière, on peut se servir d'un, de deux, de trois ou de plusieurs de ces appareils et que deux d'entre eux au moins, mis en service simultanément, peuvent préchauffer suffisamment de ferrailles pour constituer une charge du four 11. En outre, bien que l'on ait dessiné un seul four 11, il doit être entendu que l'on peut en utiliser deux ou davantage dans une-même installation, si on le juge désirable.
Chaque appareil 13, 15 de préchauffage de la charge du four est d'un type à bon rendement, dont la hauteur doit, de préférence, être approximativement le double du diamètre, Les gaz chauds perdus qui sortent du four 11 sont véhiculés par plusieurs conduits vers un appareil de préchauffage qu'ils traversent complètement du haut vers le bas. Comme on le voit sur les fig. 1 et 2, les différents conduits qui aboutissent aux appareils de préchauffage 13, 15, et qui en proviennent, sont équipés de registres de réglage ou de fermeture au moyen desquels on peut facilement réguler les opérations de préchauffage.
En opposition à la partie mobile de l'installation composée principalement des deux appareils 13, 15 de préchauffage, la partie fixe aspire les gaz chauds perdus et véhicule ceux qui proviennent de ces appareils ou ceux qui arrivent directement du four. Dans ce dernier cas, les gaz traversent directement le ventilateur 19 de tirage induit et arrivent ensuite à la cheminée 21 ; ils peuvent aussi être véhiculés directement vers cette cheminée. Dans certains cas particuliers, en plus des registres de réglage et de fermeture visibles sur les dessins, l'installation peut comprendre des détecteurs classiques raccordés à un équipement de régulation qui agit automatiquement sur les registres. Il est possible aussi que cet équipement de régulation automatique comprenne' un oridinateur élec- tronique.
<EMI ID=16.1>
peuvent être aspirés dans les appareils 13, 15, étant alors relativement froids ; pendant cette période initiale, il n'est
<EMI ID=17.1>
sure que la température des gaz s'élève, on admet de l'eau dans
<EMI ID=18.1>
l'entrée du ventilateur n'excède pas la température de service de celui-ci qui est habituellement inférieure à 370[deg.]C environ. Toutefois, vers la fin du cycle de chauffage, la température
des gaz provenant des appareils 13, 15 peut atteindre 760 à
816[deg.]C environ. L'unité de lavage assure la double fonction de refroidissement et de purification des gaz avant qu'ils pénètrent dans le ventilateur de tirage induit et dans la cheminée.
Si des déchets huileux comme des copeaux ou des tournures se trouvent en quantité considérable dans la charge, il peut en résulter, quand on atteint le point de distillation de l'huile, comme c'est le cas au cours de toutes les opérations
de fabrication de l'acier, une épaisse fumée noire. Dans ces conditions, ainsi qu'il est habituel dans les incinérateurs, on interpose une petite chambre de combustion et une veilleuse d'allumage entre l'appareil de préchauffage et l'unité de lavage afin d'achever la combustion de cette fumée et d'éviter
de polluer l'atmosphère.
S'il est souhaitable de faire fondre la charge pour obtenir un bain en fusion ayant une teneur élevée en carbone,
on peut terminer lentement l'opération de chauffage en changeant de lance et en mettant en oeuvre le procédé basique classique
à l'oxygène. Dans ce cas, on peut.remplacer le ventilateur de tirage induit par un épurateur à tube de Venturi alimenté par un ventilateur plus puissant afin d'éliminer toute pollution possible de l'air. ,
Il doit être entendu que le degré de préchauffage n'est limité que par la nature de la charge et par la température à laquelle celle-ci commence à se prendre en masse,
ce qui empêcherait qu'on la décharge dans le four de fusion.
Bien qu'avec des déchets très petits, on doive se limiter
<EMI ID=19.1> plus lourds à section épaisse, on peut atteindre 1100[deg.]C environ.
Un type préféré de ventilateur de tirage induit est celui qui est couramment utilisé avec les fours à sole associés
à des chaudières alimentées par les gaz perdus. Si on souhaite une récupération plus complète de la chaleur des gaz, on peut employer, à la place de l'unité de lavage, une chaudière à gaz perdus, du type classique habituellement associé à un four à sole. La nécessité de prévoir, 'ou non, unépurateur de gaz dépend du genre de matières solides contenues dans les gaz. En outre, si on a besoin d'une production continue et importante de vapeur, on peut installer un brûleur auxiliaire 85 (fig. 1 et 3) dans le conduit principal 39 et on peut diriger une fraction des gaz vers la chaudière au moyen d'un conduit de dérivation 75 muni d'un registre de réglage.
On peut n'utiliser le brûleur auxiliaire 85, situé dans le conduit principal 39, que lorsqu'il est nécessaire de maintenir la charge préchauffée à une température souhaitable quand un retard quelconque se produit, ou quand il est nécessaire de maintenir une température appropriée facilitant
le premier réchauffage après une période d'arrêt. Toutefois, son emploi est facultatif étant donné que l'utilisation d'une charge préchauffée n'est pas une condition impérative au fonctionnement du four mais une opération économiquement souhaitable.
Les buses 37 permettant la pulvérisation d'eau dans la hotte 35 on cas d'urgence peuvent être utilisées seulement lorsque les appareils de préchauffage 13, 15 ne sont pas en service et chaque fois qu'il est souhaitable d'éviter que des gaz à température trop élevée pénètrent dans la cheminée, dans l'unité de lavage ou dans l'aspirateur à tirage induit.
Il peut être souhaitable, dans un cas particulier donné, que les registres de réglage et de fermeture en direction de la cheminée et de l'unité de lavage (ou de la chaudière de récupé- ration) puissent être refroidis à l'eau et possèdent des sièges eux-mêmes refroidis à l'eau. Les registres de fermeture et de réglage situés dans les conduits placés entre les appareils de préchauffage et le collecteur commun conduisant à l'unité delavage (ou à la chaudière) peuvent être fabriqués en acier réfractaire fortement allié mais il peut être souhaitable, dans certaines circonstances, que ces mêmes registres soient aussi
<EMI ID=20.1>
déformation soit évitée.
Immédiatement enavant du ventilateur 19 à tirage induit, il existe un registre de prise d'air 87 qui peut servir
à la régulation de l'ensemble de l'installation, de façon qu'un tirage équilibré soit établi à l'entrée de la hotte 35, c'est-àdire que l'air ambiant ne pénètre par dans l'installation à cet endroit. La commande du registre de prise d'air 87 peut, bien entendu, être interconnectée avec la commande de l'équipement de régulation mentionné plus haut, de façon que la totalité
de l'installation soit coordonnée.
Dans un cas particulier, on peut prévoir une cheminée capable, quand elle est raccordée directement au foyer 11 par le conduit de dérivation 71, de créer un tirage suffisant pour aspirer les gaz perdus à travers la hotte 15 et le conduit principal 39 lorsque le four est chauffé au débit maximum.
<EMI ID=21.1>
appellera, ci-après, procédé O.F.B. ou procédé utilisant un brûleur à combustible et à oxygène. Il consiste essentiellement en ce qu'on fait brûler un mélange d'oxygène et de combustible dans un convertisseur chargé des matières devant être conver-
<EMI ID=22.1>
rage des matières constituant la charge qui est ensuite introduite à l'intérieur de ce convertisseur au début d'un autre cycle.
Le procédé utilisant un convertisseur basique à oxy- gène implique l'incorporation à la charge d'une faible quantité de déchets d'acier dont le pourcentage, quand on ne procède
<EMI ID=23.1>
un convertisseur O.F.B. pouvant absorber 80 à 100 % de déchets d'acier en association avec un four basique classique à oxygène,
<EMI ID=24.1>
peut absorber plus de 50 % de déchets d'acier mêlés aux charges destinées à cette installation. Le four de fusion O.F.B, apporte l'avantage d'un coût unitaire beaucoup plus faible en oxygène du fait que le prix de ce gaz diminue quand on augmente la taille de l'usine de distillation d'air.
Quand la charge du four 11 est fondue, on peut la vider, comme il est habituel, dans une poche de coulée et on
<EMI ID=25.1>
15 jusqu'à un endroit situé directement au-dessus de l'ouverture supérieure de la cuve dans laquelle on peut introduire
la charge de ferrailles préchauffée. Ceci fait, on place la cuve en position verticale et on garnit à nouveau les appareils de préchauffage d'une nouvelle charge, on les ramène sur leur fondation 49 et on les raccorde aux conduites avant de reprendre un cycle de chauffage.
La description qui précède fait ressortir plusieurs caractéristiques et avantages de l'invention ;
1) on utilise des quantités considérablement plus faibles d'oxygène quand on met en oeuvre le procédé de l'invention en compa- raison des quantités employées dans une installation classique à convertisseur basique à oxygène ou à four à sole ;
2) le coût élevé de l'énergie électrique utilisée dans les installations à four à arc contraste avec le faible prix du mélange oxygène-combustible utilisé selon le procédé de l'invention ;
3) il n'est absolument pas nécessaire, quand on applique le procédé de l'invention d'utiliser une quantité quelconque de métal chaud ou, dans le plus mauvais des cas, pas plus de 20 % de la charge, en poids, tandis qu'avec un convertisseur basique habituel à oxygène, 70 % de la charge doit être du métal chaud. L'invention permet donc des économies considérables réalisées
sur le prix du métal chaud et sur l'installation nécessaire à produire ce dernier ;.
4) le procédé de l'invention peut être plus avantageusement et plus économiquement mis en oeuvre dans les régions où on dispose de quantités plus considérables de ferrailles que dans celles où on possède des facilités pour produire du métal chaud. Il est remarquable, aussi, que quand on utilise le procédé de l'inven-
<EMI ID=26.1>
ment par de la ferraille, qui est facilement disponible dans la plupart des endroits, de sorte que le coût d'exploitation du procédé est minime.