LU88440A1 - Charging device for feeding molten metal - into an electric melting furnace - Google Patents

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LU88440A1
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Norbert Kaell
Daniel Fries
Serge Devillet
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Wurth Paul Sa
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Abstract

A charging device is claimed for feeding molten metal into an electric furnace incorporating a hearth (15), the device has a shelf (19) which extends laterally from the hearth (15) of the furnace (10) and is linked to the bottom of the furnace (10). The inner face of the shelf (19) may be entirely covered with a refractory material to protect it against the heat of the molten metal. It is also, preferably, built up with a shock plate of special refractory material in order to eliminate any premature wear. In operation the molten metal can be fed to the furnace without removing the furnace lid.

Description

DISPOSITIF DE CHARGEMENT D'UN FOUR ÉLECTRIQUE L'invention concerne un dispositif de chargement d'un métal en fusion dans un four électrique.The invention relates to a device for charging a molten metal in an electric oven.

Une grande partie du recyclage de la ferraille est effectuée à l'aide de fours électriques tels que des fours à arc. Ces fours permettent de fondre et de réutiliser la ferraille ainsi traitée pour fabriquer de nouveaux produits en acier tels que des poutres etc.Much of the scrap metal recycling is done using electric ovens such as arc furnaces. These ovens allow to melt and reuse the scrap thus treated to manufacture new steel products such as beams etc.

Un certain nombre d'éléments résiduels contenus dans la ferraille tels que le cuivre, le nickel, etc, ne peuvent être séparés de l'acier et se retrouvent par conséquent dans les produits finis. Plus la ferraille a subi des opérations de recyclage, plus importante sera la concentration de ces éléments résiduels. Ces derniers constituent une gêne pour la fabrication de certains produits tels que les tôles etc.A certain number of residual elements contained in the scrap, such as copper, nickel, etc., cannot be separated from the steel and are therefore found in the finished products. The more the scrap has undergone recycling operations, the greater the concentration of these residual elements. These constitute a hindrance for the manufacture of certain products such as sheets etc.

Un moyen de diminuer la concentration en éléments résiduels dans l'acier obtenu à partir de ferraille consiste à ajouter de la fonte liquide directement dans le four électrique. Cette méthode nécessite l'enlèvement du couvercle du four électrique. Il faut donc arrêter la fusion de la ferraille, déplacer le couvercle et verser la fonte liquide dans le four électrique sur la ferraille partiellement fondue. Lors de cette opération, de grandes quantités de poussières sont libérées dans l'atmosphère et une partie de la fonte ou de l'acier partiellement fondu est projetée en dehors du four. De plus, l'impact de la fonte liquide risque d'endommager les panneaux de refroidissement revêtant l'intérieur du four. Il est évident que cette technique est insalubre et dangereuse.One way to reduce the concentration of residual elements in the steel obtained from scrap metal is to add liquid cast iron directly to the electric furnace. This method requires removing the cover from the electric oven. It is therefore necessary to stop the melting of the scrap, move the cover and pour the liquid cast iron into the electric oven on the partially melted scrap. During this operation, large quantities of dust are released into the atmosphere and part of the cast iron or partially molten steel is projected outside the oven. In addition, the impact of liquid iron may damage the cooling panels lining the interior of the oven. It is obvious that this technique is unsanitary and dangerous.

Le but de la présente invention est de proposer un dispositif pour introduire de la fonte liquide dans un four électrique en plein fonctionnement sans qu'il y ait une pollution notable de- l'environnement et sans allonger la durée du cycle de travail du four.The object of the present invention is to provide a device for introducing liquid iron into an electric furnace in full operation without there being any significant pollution of the environment and without extending the duration of the working cycle of the furnace.

Selon la présente invention, ce but est atteint par un dispositif de chargement destiné à alimenter en métal liquide un four électrique comprenant une cuve, le dispositif étant caractérisé par un balcon prolongeant latéralement la cuve du four et étant délimité de celle-ci, d'une part par un barrage conçu de manière à retenir au moins passagèrement le métal en fusion et, d'autre part, par une communication permettant l'écoulement par gravité d'au moins une partie dudit métal en fusion déversé dans le balcon vers ladite cuve.According to the present invention, this object is achieved by a charging device intended to supply liquid metal to an electric oven comprising a tank, the device being characterized by a balcony extending laterally the tank of the oven and being delimited from it, on the one hand by a dam designed so as to retain at least temporarily the molten metal and, on the other hand, by a communication allowing the flow by gravity of at least a part of said molten metal poured into the balcony towards said tank .

Dans le dispositif de chargement selon l'invention, la fonte n'est plus directement déversée dans la cuve du four électrique (à partir d'une poche p.ex.), mais est introduite dans un balcon latéral, en saillie, communiquant avec la cuve du four électrique. On n'a donc plus besoin de retirer le couvercle du four et d'interrompre le processus de fusion de la ferraille pendant l'introduction de la fonte. La productivité du four est augmentée car l'enfournement de la fonte se fait en temps masqué. La durée de vie des panneaux de refroidissement de la. cuve du four est augmentée car la fonte n'est plus projetée contre ces panneaux lors de l'enfournement.In the loading device according to the invention, the cast iron is no longer directly poured into the tank of the electric oven (from a pocket, for example), but is introduced into a lateral balcony, projecting, communicating with the electric oven tank. There is therefore no longer any need to remove the cover from the furnace and to interrupt the process of melting the scrap during the introduction of the cast iron. The productivity of the oven is increased because the charging of the cast iron is done in masked time. The service life of the cooling panels. the oven bowl is increased because the cast iron is no longer projected against these panels when it is placed in the oven.

Aussi limite-t-on les émissions de poussières dans l'atmosphère car la fonte liquide entre en contact avec la ferraille en dessous du couvercle du four électrique. Par conséquent, les poussières générées sont aspirées et traitées par le système de filtration du four.We therefore limit dust emissions to the atmosphere because liquid iron comes into contact with scrap metal below the cover of the electric oven. Consequently, the dust generated is sucked up and treated by the furnace filtration system.

De plus, on peut entamer l'affinage du métal en fusion par injection d'oxygène.dès le début du cycle de production.In addition, refining of the molten metal can be started by oxygen injection. From the start of the production cycle.

Le barrage situé entre le balcon et la cuve du four électrique a pour effet de créer dans la partie inférieure du balcon un fond de métal en fusion pendant tout le déversement de la fonte dans le balcon latéral. De cette manière, les projections de fonte liquide lors du déversement sont limitées.The dam located between the balcony and the tank of the electric oven has the effect of creating in the lower part of the balcony a bottom of molten metal during all the dumping of the cast iron in the side balcony. In this way, the projections of liquid cast iron during the spill are limited.

Selon un premier mode d'exécution préféré, le barrage est amovible. Il peut donc être remplacé facilement lorsqu'il est usé.According to a first preferred embodiment, the dam is removable. It can therefore be easily replaced when it is worn out.

Avantageusement, le barrage comporte une ou plusieurs ouvertures pratiquées dans la base dudit barrage pour permettre la vidange dudit balcon à la fin de l'enfournement de la fonte.Advantageously, the dam has one or more openings made in the base of said dam to allow the emptying of said balcony at the end of the charging of the cast iron.

Afin de protéger le balcon contre la chaleur de la fonte liquide, la face intérieure dudit balcon est entièrement recouverte par un matériau réfractaire. De préférence le fond du balcon est maçonné avec une plaque de choc en réfractaire spécial afin d'éviter l'usure prématurée.In order to protect the balcony from the heat of liquid iron, the interior face of said balcony is completely covered by a refractory material. Preferably the bottom of the balcony is built with a special refractory shock plate to prevent premature wear.

On appréciera également le fait que le balcon d'alimentation comporte un couvercle muni d'un revêtement en un matériau réfractaire qui minimise les pertes calorifiques et qui forme un bouclier de protection pour une partie du four adjacent audit dispositif lorsqu'il est ouvert. De cette façon, le four est protégé contre les projections de fonte liquide lors de l'enfournement.It will also be appreciated that the feeding balcony has a cover provided with a coating of a refractory material which minimizes heat losses and which forms a protective shield for part of the oven adjacent to said device when it is open. In this way, the oven is protected against splashes of liquid cast iron during charging.

De préférence, le balcon latéral d'alimentation sera aménagé à proximité du trou de coulée. Cette disposition offre l'avantage que la porte du four, située du côté opposé du trou de coulée d'un four électrique du type EBT, ne gêne pas l'accès de la fonte depuis la poche d'alimentation vers le balcon latéral.Preferably, the lateral supply balcony will be arranged near the tap hole. This arrangement has the advantage that the oven door, located on the opposite side of the tap hole of an EBT type electric oven, does not hinder the access of the cast iron from the feed pocket to the side balcony.

Pour éviter que la fonte liquide ne coule directement du balcon latéral dans le trou de coulée et ne complique ainsi l'opération de coulée en poche, un canal d'écoulement est aménagé dans le réfractaire de la sole du balcon latéral jusqu'au centre du four.To prevent the liquid iron from flowing directly from the side balcony into the tap hole and thus complicating the ladle pouring operation, a flow channel is arranged in the refractory material from the bottom of the side balcony to the center of the oven.

Accessoirement, un surélévement ou une digue peut être aménagé entre le canal d'écoulement et le trou de coulée de manière à dévier la fonte du trou de coulée.Incidentally, an elevation or a dike can be arranged between the flow channel and the tap hole so as to deflect the cast iron from the tap hole.

Des avantages et caractéristiques supplémentaires ressortiront de la description détaillée des modes de réalisation avantageux de l'invention, présentés ci- dessous, à titre d'illustration exclusivement, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure 1 est une coupe longitudinale à travers un four électrique comprenant un dispositif de chargement pour fonte liquide. - la Figure 2 montre une vue du dessus d'un four électrique, - la Figure 3 représente une coupe selon la ligne III - III de la Figure 2.Additional advantages and characteristics will emerge from the detailed description of the advantageous embodiments of the invention, presented below, by way of illustration only, with reference to the appended drawings, in which: - Figure 1 is a longitudinal section through an electric oven comprising a loading device for liquid iron. - Figure 2 shows a top view of an electric oven, - Figure 3 shows a section along line III - III of Figure 2.

La Figure 1 montre un four électrique 10 comprenant une sole 13 en un matériau réfractaire, surmontée d'une cuve 15 et d'un couvercle 16 ainsi qu'un balcon latéral 19 ou bec d'enfournement pour alimenter le four 10 en fonte liquide.FIG. 1 shows an electric oven 10 comprising a hearth 13 made of a refractory material, surmounted by a tank 15 and a cover 16 as well as a lateral balcony 19 or charging spout for supplying the oven 10 with liquid iron.

Pour charger le four en ferraille, le couvercle 16 est retiré, puis la ferraille est déversée dans la cuve du four. Lorsque la cuve 15 est remplie de ferraille, le couvercle 16 est replacé sur la cuve 15 et au moins une électrode 22 montée sur un mât 25 par l'intermédiaire d'un bras 28, est introduit dans le four 10 à travers une ouverture 31 pratiquée dans le couvercle 16. Le bras 28 peut coulisser sur le mât 25 de façon à pouvoir monter et descendre le bras 28 et l'électrode 22.To load the furnace with scrap, the cover 16 is removed, then the scrap is poured into the tank of the furnace. When the tank 15 is filled with scrap, the cover 16 is replaced on the tank 15 and at least one electrode 22 mounted on a mast 25 by means of an arm 28, is introduced into the oven 10 through an opening 31 made in the cover 16. The arm 28 can slide on the mast 25 so that the arm 28 and the electrode 22 can be raised and lowered.

Une poche à fonte 37 est amenée près du balcon latéral 19 moyennant une grue (non représentée) . La poche 37 est inclinée et la fonte liquide 34 est déversée dans le balcon latéral 19.A pig iron pocket 37 is brought near the lateral balcony 19 by means of a crane (not shown). The pocket 37 is inclined and the liquid iron 34 is poured into the lateral balcony 19.

Le balcon latéral 19 est délimité de la cuve du four 10 par un barrage 40 qui retient passagèrement la fonte 34. Le balcon 19 est rempli jusqu'à la hauteur du barrage 40 et la fonte 34 se jette ensuite au dessus du barrage 40 dans la sole 13. A la base du barrage 40 sont pratiquées une ou plusieurs ouvertures 43 qui permettent de vidanger le balcon 19 à la fin de l'enfournement de la fonte 34. Pour maintenir un lit de coulée dans le balcon 19, il suffit de régler le débit de fonte 34 alimentant le balcon 19 de façon qu'il soit supérieur au débit de la fonte passant par les ouvertures 43 pratiquées à la base du barrage 40.The lateral balcony 19 is delimited from the tank of the oven 10 by a dam 40 which temporarily retains the cast iron 34. The balcony 19 is filled up to the height of the dam 40 and the cast iron 34 then flows over the dam 40 into the sole 13. At the base of the dam 40 are made one or more openings 43 which allow the balcony 19 to be emptied at the end of the casting of the cast iron 34. To maintain a casting bed in the balcony 19, it suffices to adjust the flow of cast iron 34 supplying the balcony 19 so that it is greater than the flow of cast iron passing through the openings 43 made at the base of the dam 40.

Le balcon latéral 19 est équipé d'un revêtement composé d'un matériau réfractaire 44 et le fond de celui-ci est maçonné avec une plaque de choc 45 en réfractaire spécial de façon à protéger le balcon 19 contre 1'usure.The lateral balcony 19 is equipped with a coating composed of a refractory material 44 and the bottom thereof is masonry with a shock plate 45 made of special refractory so as to protect the balcony 19 against wear.

Un couvercle 46 limite la déperdition calorifique du four via le balcon 19. Le couvercle 46, lorsqu'il est ouvert pendant l'enfournement de la fonte liquide, protège le four contre les projections de fonte liquide 34.A cover 46 limits the heat loss from the oven via the balcony 19. The cover 46, when it is open during the charging of the liquid iron, protects the oven against projections of liquid iron 34.

Le four 10 est monté sur un berceau 49 qui permet de le pencher au moyen d'un vérin hydraulique 52. Lorsque le vérin 52 est rentré, le berceau 49 et le four 10 basculent sur leur siège basculant 54 situé en dessous du berceau 49. Le four 10 est équilibré de telle sorte qu'il revient en position horizontale même si le circuit hydraulique alimentant le vérin 52 tombait en panne.The oven 10 is mounted on a cradle 49 which allows it to be tilted by means of a hydraulic cylinder 52. When the cylinder 52 is retracted, the cradle 49 and the oven 10 tilt on their tilting seat 54 located below the cradle 49. The oven 10 is balanced so that it returns to a horizontal position even if the hydraulic circuit supplying the jack 52 breaks down.

Lorsque la ferraille est fondue, l'acier liquide est déversé dans une poche à acier 55 via un trou de coulée 58. Cette poche 55 est montée sur un chariot 56 sur rails et est amenée en dessous du trou de coulée 58.When the scrap is melted, the liquid steel is poured into a steel pocket 55 via a tap hole 58. This pocket 55 is mounted on a carriage 56 on rails and is brought below the tap hole 58.

Les scories sont évacuées par une porte de décrassage 61 latérale en penchant le four 10 sur son siège 54.The slag is discharged through a lateral scouring door 61 by tilting the oven 10 on its seat 54.

La Figure 2 montre une vue du dessus du four 10. Sur cette figure on voit la position du balcon latéral 19 par rapport au trou de coulée 58. Le balcon est décalé latéralement par rapport au trou de coulée 58 afin d'éviter que la fonte liquide ne se déverse directement dans ce dernier mais coule plutôt vers le centre du four 10.Figure 2 shows a top view of the oven 10. In this figure we see the position of the side balcony 19 with respect to the tap hole 58. The balcony is offset laterally with respect to the tap hole 58 in order to prevent the cast iron liquid does not flow directly into the latter but rather flows towards the center of the oven 10.

Sur la Figure 3, une coupe selon la ligne III-III' de la Figure 2, on voit une digue 65 délimitant un canal d'écoulement 68 pour la fonte liquide. Le barrage 40 se situe dans des glissières verticales 71 qui permettent de le remplacer aisément lorsqu'il est usé. Le barrage'comprend deux anses 76 par lesquelles on peut le retirer des glissières.In Figure 3, a section along line III-III 'of Figure 2, there is a dike 65 defining a flow channel 68 for liquid iron. The dam 40 is located in vertical slides 71 which allow it to be easily replaced when it is worn. The dam has two handles 76 by which it can be removed from the slides.

Claims (10)

1. Dispositif de chargement pour alimenter en métal liquide un four électrique comprenant une cuve (15), le dispositif étant caractérisé par un balcon (19) prolongeant latéralement la cuve (15) du four (10) et étant délimité de celle-ci d'une part, par un barrage (40) conçu de manière à retenir au moins passagèrement le métal en fusion et d'autre part, par une communication permettant l'écoulement par gravité d'au moins une partie dudit métal en fusion déversé dans le balcon (19) vers ladite cuve (15).1. Charging device for supplying liquid metal to an electric oven comprising a tank (15), the device being characterized by a balcony (19) laterally extending the tank (15) from the oven (10) and being delimited therefrom on the one hand, by a dam (40) designed so as to retain at least temporarily the molten metal and on the other hand, by a communication allowing the flow by gravity of at least a part of said molten metal poured into the balcony (19) towards said tank (15). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le barrage (40) est amovible.2. Device according to claim 1 characterized in that the dam (40) is removable. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications l ou 2 caractérisé par une ou plusieurs ouvertures (43) pratiquées dans la base dudit barrage (40) pour permettre la vidange dudit balcon.3. Device according to any one of claims l or 2 characterized by one or more openings (43) made in the base of said dam (40) to allow the emptying of said balcony. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par un revêtement (44) composé d'un matériau réfractaire recouvrant la surface intérieure dudit balcon (19).4. Device according to any one of claims 1 to 3 characterized by a coating (44) composed of a refractory material covering the interior surface of said balcony (19). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par une plaque de choc (45) en réfractaire maçonné recouvrant le fond du balcon latéral (19).5. Device according to any one of claims 1 to 4 characterized by a shock plate (45) in masonry refractory covering the bottom of the lateral balcony (19). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par un couvercle (46) muni d'un revêtement réfractaire situé au-dessus dudit balcon (19).6. Device according to any one of claims 1 to 5 characterized by a cover (46) provided with a refractory lining located above said balcony (19). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le couvercle (46) forme, en position ouverte, un bouclier de protection pour une partie du four (10) adjacente audit dispositif.7. Device according to any one of claims 1 to 6 characterized in that the cover (46) forms, in the open position, a protective shield for a part of the oven (10) adjacent to said device. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le dispositif est aménagé à proximité d'un trou de coulée (58) du four (10) .8. Device according to any one of claims 1 to 7 characterized in that the device is arranged near a tap hole (58) of the oven (10). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'un canal d'écoulement (68) est aménagé dans le réfractaire de la sole (13) du balcon latéral (19) jusqu'au centre du four (10).9. Device according to any one of claims 1 to 8 characterized in that a flow channel (68) is arranged in the refractory of the sole (13) of the lateral balcony (19) up to the center of the oven ( 10). 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé par une digue (65) aménagée entre le canal d'écoulement (68) et le trou de coulée (58).10. Device according to claim 9 characterized by a dam (65) arranged between the flow channel (68) and the tap hole (58).
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