WO2000009962A1 - Installation de fusion avec prechauffeur de charge - Google Patents

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WO2000009962A1
WO2000009962A1 PCT/EP1999/005463 EP9905463W WO0009962A1 WO 2000009962 A1 WO2000009962 A1 WO 2000009962A1 EP 9905463 W EP9905463 W EP 9905463W WO 0009962 A1 WO0009962 A1 WO 0009962A1
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tank
energy supply
wall
preheater
fossil energy
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PCT/EP1999/005463
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Jean-Luc Roth
Serge Devillet
Wilhelm Burgmann
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Paul Wurth S.A.
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/527—Charging of the electric furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/562—Manufacture of steel by other methods starting from scrap
    • C21C5/565—Preheating of scrap
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a melting installation with charge preheater for the production of steel from solid metal products, eg scrap and / or pre-reductions.
  • Such a melting installation is presented in European patent application EP-A-0 385 434. It is an electric arc furnace which comprises an oven bowl with cover and a charge preheater in the form of well.
  • the charge preheater mainly comprises a hopper mounted on the cover of the oven and which includes a mouth therein.
  • the hopper is arranged laterally on the cover so that its outer wall is in line with the wall of the tank.
  • an arc furnace in which a preheating hopper is arranged on the cover in the central region of the latter.
  • the central hopper is then surrounded by two electrodes so as to position two arcs of the same power on either side of the mouth of the hopper in the cover.
  • Furnaces of this type have good performance, but the two electrodes on either side of the hopper greatly complicate the technology of the preheater, which must then be very high.
  • this technology greatly limits the use of fossil energy - especially in the form of gas burners - for reasons of symmetry.
  • the object of the present invention is to provide a melting installation . with charge preheating device, which does not have the disadvantages mentioned above.
  • this objective is achieved by a melting installation according to claim 1.
  • the melting installation comprises an oven tank comprising a wall and an oven cover comprising an edge, at least one electrode which can be inserted at least partially into the oven tank through an opening located in the cover oven, and a well-shaped charge preheater.
  • the preheater is disposed on said oven cover and forms a mouth therein. It comprises a first wall, distal of the cover edge, and a second wall, proximal of said cover edge.
  • said charge preheater is offset from said edge of the cover, so that a fossil energy supply zone is formed in the oven tank between an imaginary extension of the second wall of the preheater in the tank and the wall of the tank.
  • the scrap column When loading scrap metal through the preheater, the scrap column can spread below the preheater both on the electrode side and on the side of the fossil fuel supply zone and form a slope of scree- lying in the fossil fuel supply area. Above this landslide slope there is a cleared area of scrap metal in the fossil energy supply zone, in which a supply of fossil energy is not hampered by scrap metal. It therefore becomes possible to introduce, from the start of the melting cycle, a massive amount of fossil energy into the fossil energy supply zone, which greatly reduces the asymmetry of the energy supply present. in conventional preheater ovens. The melting process then starts simultaneously in several places of the scrap column, because it is heated on one side by the electric arc generated by the electrode (s) and on the other side by the contribution massive fossil energy.
  • the fossil energy supply zone allows, in addition to the massive supply of fossil energy, a good distribution of hot gases and fumes from the melting process around the scrap column.
  • the hot fumes released in the fossil energy supply zone are distributed in the cleared area above the discharge slope and enter this side in the preheater, which leads to a more homogeneous preheating of the column of scrap in the preheater.
  • the cleared area above the discharge slope forms a gas equalization channel which allows the 'all the fumes from the tank enter uniformly around the perimeter of the scrap column.
  • the fossil energy supply zone is substantially symmetrical with respect to a vertical plane passing through the center of the electrode resp. electrodes and the center of the preheater.
  • the supply of fossil energy can take place symmetrically on the side of the scrap column, which is opposite to the electrode resp. to the electrodes.
  • the contribution of fossil energy is of the same order of magnitude as the electric power developed by the electric arc of the resp. electrodes, the total energy supply is well distributed around the circumference of the scrap column.
  • the dimension of the fossil energy supply zone seen in a vertical plane passing through the center of the electrode resp. electrodes and the center of the preheater, is greater than or equal to about a quarter of the size of the preheater at the mouth, viewed in the same direction.
  • Such a dimension of the fossil energy supply zone seems to be suitable for the formation of a clear zone above the scrap dumping slope, which extends at the level of the tank wall, over a large part. the height of the fossil fuel supply area.
  • Fossil energy supply devices are preferably arranged in the fossil energy supply zone, the total energy power of which is adjustable so as to be of the same order of magnitude as the electric power generated by the electrode resp . the electrodes.
  • These fossil fuel supply devices include, for example, gas burners and / or oxygen and coal lances and / or afterburner gas lances or nozzles and / or injectors combining the functions of burner and oxygen lance.
  • the afterburning gas can be air or oxygen.
  • gas burners these are preferably arranged in the tank wall, above an imaginary line of intersection of the tank wall with a normal discharge slope formed by solid metal products during loading from the oven.
  • the burners can then operate without obstacle from the start of the process and thus develop their maximum power from the start.
  • the burners are preferably slightly directed downwards so as to quickly melt the base of the discharge slope, that is to say the scrap metal which touches the wall of the tank at the bottom of the energy supply zone. fossil.
  • the injector operates from the start of the cycle as a burner in order to release the scrap which is immediately in front of the injector. Once a clear region is created in this way in front of the injector, the latter operates as an oxygen lance to inject oxygen into the foot of the bath. We can in this way begin very early in the melting cycle with the injection of oxygen and therefore with the refining of the metal bath, which considerably reduces the time between two castings.
  • post-combustion gases eg air or oxygen
  • gas nozzles or nozzles are preferably injected by means of gas nozzles or nozzles.
  • afterburner which are arranged at the top of the tank wall.
  • additional fossil fuel supply devices may be provided in the furnace cover in the region of the fossil fuel supply zone.
  • the melting installation according to the present invention is suitable both for loading 100% scrap as for loading a large proportion of pre-reduced or liquid iron.
  • liquid iron it is preferably placed in the fossil energy supply zone. Indeed, because of the fossil energy supply very close to the wall of the furnace, this zone is quickly cleared of scrap and the risk of backflow of a channel intended to put liquid cast iron in the tank is significantly reduced .
  • the quick release of the energy supply zone makes it possible to start very early with the charging of liquid iron and, due to the coal contained in the iron, with the massive supply of fossil energy by this route.
  • the melting installation according to the present invention preferably comprises a cast iron channel arranged in the bottom of the tank in the fossil energy supply zone and extending outwards, said channel being intended born to put liquid iron in the tank.
  • Fig.1 a vertical section through a first execution of a melting installation with fossil fuel input zone
  • Fig.2 a top view on the installation according to fig. 1
  • Fig. 3 a series of diagrams illustrating the melting process in the melting installation according to fig. 1
  • Fig. 4 a vertical section through a second execution of a fusion installation with a fossil energy supply zone.
  • Fig. 1 schematically shows a vertical section through a melting installation with energy supply zone
  • fig. 2 shows a top view of this installation.
  • the installation 10 comprises an oven tank 14 consisting of an oven bottom 16 made of refractory material and an oven wall 18 made of cooled panels. At the top, the oven tank 14 is closed by a cover 20, which has one or more insertion openings 22 for introducing one or more electrodes 24 into the oven tank 14.
  • the installation 10 comprises a charge preheater 26 in well shape, through which the furnace can be loaded with scrap.
  • the preheater 26 is disposed on the cover 20 of the oven and forms a mouth 28 therein. It can be fitted with fingers to hold the scrap in order to allow discontinuous loading thereof, or it can be designed for continuous loading.
  • the hot fumes released during the melting process in the tank 14 are discharged through the preheater 26 and preheat the scrap column present therein.
  • the preheater 26 comprises a first wall 30, distal of the edge of the cover 20, and a second wall 32, proximal of the edge of the cover 20. It is arranged in such a way on the cover 20 that it is offset relative to the edge of the cover. .
  • a fossil energy supply zone 34 is formed in the furnace tank 14 between an imaginary extension 36 of the second wall 32 of the preheater 26 in the tank 14 and the wall 18 of the tank.
  • the energy supply zone 34 is preferably located opposite the electrode and symmetrically with respect to a direction of symmetry of the oven passing through the electrode and the center of the preheater.
  • the scrap column 28 When loading the scrap iron furnace, the scrap column 28 can spread below the preheater 26 both on the side of the electrode 24 and on the side of the fossil energy supply zone 34 and form a discharge embankment 38 in the energy supply zone 34. Above this slope of slope 38 the energy supply zone 34 is free of scrap. It is therefore possible to introduce, from the start of the melting cycle, a massive amount of fossil energy into the fossil energy supply zone 34, which greatly reduces the asymmetry of the energy supply present. in conventional preheater ovens. In addition, the cleared area above the discharge slope 38 forms a gas distribution channel which allows all of the fumes coming from the tank 14 to enter homogeneously around the circumference of the scrap column 28.
  • fossil energy supply devices symbolized by the arrows 40
  • These devices 40 can, for example, include gas burners, carbon and oxygen lances, afterburner gas injectors, etc.
  • the fossil energy supply devices 40 are preferably distributed over the entire wall of the energy supply zone 34.
  • the overall power of the fossil energy supply devices 40 is advantageously equivalent to the electric power.
  • the total energy supply is well distributed over the entire periphery of the scrap column, which leads to efficient and homogeneous heating of the scrap column and promotes a regular descent thereof.
  • the width L of the energy supply zone 34 is greater than or equal to approximately a quarter of the dimension of the preheater 26 at the level of l 'mouth, viewed in the same direction.
  • Such a dimension of the fossil energy supply zone is necessary for the formation of a clear zone which extends, at the level of the tank wall, over a large part of the height of the fossil energy supply zone.
  • the installation 10 is suitable both for loading 100% scrap metal and for loading a large proportion of pre-reduced or liquid iron.
  • this is preferably placed in the fossil energy supply zone 34.
  • a pig iron channel 42 is arranged in the fossil energy supply zone in the bottom of the tank, which extends outwards.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the melting installation.
  • the energy supply zone 34 does not extend over the entire height of the tank but only over part of it.
  • a clear area is formed above the discharge slope, in which a massive contribution of fossil energy becomes possible from the start of the melting cycle.
  • this embodiment lends itself well to convert existing electric ovens. Indeed, instead of modifying and shifting the existing preheater, the energy supply zone 34 can be formed by installing a peripheral channel at the top of the tank of an existing oven.
  • the second basket After loading the first scrap basket into the tank 14, the second basket is loaded through the preheater 26.
  • the scrap column obtained in this way widens below the preheater 26 and forms a discharge cone. Because of the energy supply zone 34, this discharge cone can form freely around the entire periphery of the scrap column. At the top of the energy supply zone 34, there is therefore formed a clear area above the discharge slope, that is to say an area where the scrap does not touch the wall of the tank. In this zone, it is therefore possible to immediately introduce a large quantity of fossil energy by means of fossil energy supply devices placed in the wall of the tank.
  • the electrode 24 After loading the second scrap basket, the electrode 24 is therefore introduced and the electric arc starts and simultaneously the supply of fossil energy.
  • the latter is done using gas burners installed above the level of scrap in the wall of the tank (see fig. 4 a)).
  • the overall power of the burners is preferably of the same order of magnitude as the electrical power.
  • the burners quickly release the scrap metal which is at the bottom of the energy supply zone. Coal and oxygen are then introduced into the foot of the bath using lances or injectors, which are installed below in the wall of the tank. At the same time, afterburning gases are introduced at the top of the energy supply zone using nozzles or lances installed at the top of the wall of the energy supply zone (see fig. 4 b )).

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Abstract

Une installation de fusion (10) est présentée, qui comporte une cuve de four (14) comprenant une paroi (18) et un couvercle de four (20) comprenant un bord, au moins une électrode (24) pouvant être insérée au moins en partie dans la cuve de four à travers une ouverture (22) située dans le couvercle de four, et un préchauffeur de charge (26) en forme de puits. Le préchauffeur est disposé sur ledit couvercle de four et forme une embouchure dans celui-ci. Il comprend une première paroi (30), distale du bord de couvercle, et une deuxième paroi (32), proximale dudit bord de couvercle. Selon l'invention, ledit préchauffeur de charge est décalé dudit bord du couvercle, de telle sorte qu'une zone d'apport d'énergie fossile (34) est formée dans la cuve de four (14) entre une prolongation imaginaire (36) de la deuxième paroi (32) du préchauffeur dans la cuve et la paroi (18) de la cuve.

Description

Installation de fusion avec préchauffeur de charge
La présente invention concerne une installation de fusion avec préchauffeur de charge pour la production d'acier à partir de produits métalliques solides, p.ex. de la ferraille et/ou des préréduits.
Une telle installation de fusion est présentée dans la demande de brevet euro- péen EP-A-0 385 434. Il s'agit d'un four à arc électrique qui comporte une cuve de four avec couvercle et un préchauffeur de charge en forme de puits. Le préchauffeur de charge comporte principalement une trémie montée sur le couvercle du four et qui comprend une embouchure dans celui ci. La trémie est disposée latéralement sur le couvercle de telle sorte que sa paroi extérieure se trouve dans le prolongement de la paroi de la cuve. Une telle disposition conduit à une technologie simple, laissant beaucoup de place dans la partie centrale du four pour l'introduction d'une électrode à travers le couvercle.
Cependant, étant donné que la ferraille est chargée à travers le préchauffeur dans la zone voisine de la paroi de la cuve, un tel arrangement présente l'in- convénient d'une forte dissymétrie de l'apport d'énergie dans la cuve.
Afin de remédier à cette dissymétrie de l'apport d'énergie dans la cuve, on a développé un four à arc, dans lequel une trémie de préchauffage est disposée sur le couvercle dans la région centrale de celui-ci. La trémie centrale est alors encadrée par deux électrodes de façon à positionner deux arcs de même puis- sance de part et d'autre de l'embouchure de la trémie dans le couvercle. Des fours de ce type ont de bonnes performances, mais les deux électrodes de part et d'autre de la trémie compliquent fortement la technologie du préchauffeur, qui doit alors être très haut. En raison de la distance minimale requise entre chaque électrode et la paroi de la cuve, cette technologie impose en outre une taille de four importante. De plus, cette technologie limite fortement l'utilisation d'énergie fossile - notamment sous forme de brûleurs à gaz - pour des raisons de symétrie. L'objet de la présente invention est de proposer un installation de fusion . avec dispositif de préchauffage de la charge, qui ne présente pas les désavantages mentionnés ci-dessus.
Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par une installation de fusion selon la revendication 1.
L'installation de fusion selon l'invention comporte une cuve de four comprenant une paroi et un couvercle de four comprenant un bord, au moins une électrode pouvant être insérée au moins en partie dans la cuve de four à travers une ouverture située dans le couvercle de four, et un préchauffeur de charge en forme de puits. Le préchauffeur est disposé sur ledit couvercle de four et forme une embouchure dans celui-ci. Il comprend une première paroi, distale du bord de couvercle, et une deuxième paroi, proximale dudit bord de couvercle. Selon l'invention, ledit préchauffeur de charge est décalé dudit bord du couvercle, de telle sorte qu'une zone d'apport d'énergie fossile est formée dans la cuve de four entre une prolongation imaginaire de la deuxième paroi du préchauffeur dans la cuve et la paroi de la cuve.
Lors du chargement de ferraille à travers le préchauffeur, la colonne de ferraille peut se répandre en dessous du préchauffeur aussi bien du côté de l'électrode que du côté de la zone d'apport d'énergie fossile et former un talus d'éboule- ment dans la zone d'apport d'énergie fossile. Au dessus de ce talus d'éboule- ment il se forme une zone dégagée de ferraille dans la zone d'apport d'énergie fossile, dans laquelle un apport d'énergie fossile n'est pas gêné par de la ferraille. Il devient par conséquent possible d'introduire, dès le début du cycle de fusion, une quantité massive d'énergie fossile dans la zone d'apport d'énergie fossile, ce qui réduit fortement l'asymétrie de l'apport d'énergie présente dans les fours à préchauffeur conventionnels. Le processus de fusion démarre alors simultanément à plusieurs endroits de la colonne de ferraille, car celle-ci est chauffée d'un côté par l'arc électrique généré par la ou les électrode(s) et d'un autre côté par l'apport massif d'énergie fossile. La fusion progresse par consé- quent plus vite et de manière plus uniforme, ce qui favorise une descente régulière de la colonne de ferraille. Il convient de noter que la zone d'apport d'énergie fossile permet, outre l'apport massif d'énergie fossile, une bonne répartition des gaz et fumées chauds du processus de fusion autour de la colonne de ferraille. En effet, les fumées chaudes libérées dans la zone d'apport d'énergie fossile se répartissent dans la zone dégagée au dessus du talus de déversement et entrent de ce côté dans le préchauffeur, ce qui conduit à un préchauffage plus homogène de la colonne de ferraille dans le préchauffeur. Dans le cas où la zone d'apport d'énergie débouche des deux côtés de la colonne de ferraille dans la cuve de four, la zone dégagée au dessus du talus de déversement forme un canal d'équirépar- tition des gaz qui permet à l'ensemble des fumées provenant de la cuve d'entrer de manière homogène sur le pourtour de la colonne de ferraille. Par conséquent, les fumées entrent de manière homogène sur tout le pourtour dans le préchauffeur et assurent par là un préchauffage homogène de la ferraille dans le préchauffeur. Dans une exécution préférée, la zone d'apport d'énergie fossile est substantiellement symétrique par rapport à un plan vertical passant par le centre de l'électrode resp. des électrodes et le centre du préchauffeur. Dans ce cas, l'apport d'énergie fossile peut s'effectuer symétriquement sur le côté de la colonne de ferraille, qui est opposé à l'électrode resp. aux électrodes. Et si l'ap- port d'énergie fossile est du même ordre de grandeur que la puissance électrique développée par l'arc électrique de l'électrode resp. des électrodes, l'apport d'énergie total est bien réparti sur le pourtour de la colonne de ferraille. Ceci mène à un chauffage efficace et homogène de la colonne de ferraille et favorise davantage une descente régulière et rapide de celle-ci. Dans une version avantageuse de l'installation, la dimension de la zone d'apport d'énergie fossile, vue dans un plan vertical passant par le centre de l'électrode resp. des électrodes et le centre du préchauffeur, est supérieure ou égale à environ un quart de la dimension du préchauffeur au niveau de l'embouchure, vue dans la même direction. Une telle dimension de la zone d'apport d'énergie fossile semble être appropriée à la formation d'une zone dégagée en dessus du talus de déversement de la ferraille, qui s'étend au niveau de la paroi de cuve, sur une grande partie de la hauteur de la zone d'apport d'énergie fossile. Des dispositifs d'apport d'énergie fossile sont de préférence disposés dans la zone d'apport d'énergie fossile, dont la puissance énergétique totale est réglable de manière à être du même ordre de grandeur que la puissance électrique générée par l'électrode resp. les électrodes. Ces dispositifs d'apport d'énergie fossile comprennent p.ex. des brûleurs à gaz et/ou des lances à oxygène et au charbon et/ou des lances ou buses à gaz de postcombustion et/ou des injecteurs combinant les fonctions de brûleur et de lance à oxygène. Il convient de noter que le gaz de postcombustion peut être de l'air ou de l'oxygène.
Dans le cas de brûleurs à gaz, ceux ci sont disposés de préférence dans la paroi de cuve, au dessus d'une ligne d'intersection imaginaire de la paroi de cuve avec un talus de déversement normal formé par des produits métalliques solides lors du chargement du four. Les brûleurs peuvent alors fonctionner sans obstacle dès le début du processus et développer ainsi leur puissance maximale dès le début. Les brûleurs sont de préférence légèrement dirigés vers le bas de sorte à faire fondre rapidement la base du talus de déversement, c'est-à-dire la ferraille qui touche la paroi de la cuve en bas de la zone d'apport d'énergie fossile.
Dès que cette partie de ferraille est fondue, c'est-à-dire que la zone dégagée s'étend jusqu'en bas de la paroi, on fait intervenir de préférence des lances à oxygène et au charbon postcombustion et/ou des injecteurs combinant les fonctions de brûleur et de lance à oxygène, qui sont disposés en bas de la paroi de cuve. A l'aide des lances, on peut injecter du charbon et de l'oxygène directement dans le pied de bain qui se forme dans la cuve et libérer ainsi une grande quantité d'énergie fossile. Vers la fin du cycle, l'injection de charbon est arrêtée et les lances sont utilisées pour effectuer un affinage du bain métallique par injection d'oxygène.
Dans le cas d'injecteurs combinant les fonctions de brûleur et de lance à oxygène, l'injecteur opère dès le début du cycle en tant que brûleur afin de dégager la ferraille qui se trouve immédiatement devant l'injecteur. Une fois qu'une région dégagée est créée de cette manière devant l'injecteur, celui-ci opère en tant que lance d'oxygène pour injecter de l'oxygène dans le pied de bain. On peut de cette manière commencer très tôt dans le cycle de fusion avec l'injection d'oxygène et donc avec l'affinage du bain métallique, ce qui réduit considérablement le temps entre deux coulées.
Afin d'utiliser au maximum l'énergie contenue dans les fumées libérées par le processus, on injecte de préférence des gaz de postcombustion, p.ex. de l'air ou de l'oxygène, au moyen de lances ou buses à gaz de postcombustion, qui sont disposées en haut de la paroi de cuve.
Il convient de noter que des dispositifs d'apport d'énergie fossile supplémentaires peuvent être disposés dans le couvercle du four dans la région de la zone d'apport d'énergie fossile.
Il reste à ajouter que l'installation de fusion selon la présente invention est adaptée aussi bien pour un chargement de 100 % de ferraille que pour un chargement d'une proportion importante de préréduits ou de fonte liquide. Dans le cas d'enfournement de fonte liquide, celle-ci est de préférence enfournée dans la zone d'apport d'énergie fossile. En effet, à cause de l'apport d'énergie fossile très proche de la paroi du four, cette zone est rapidement dégagée de ferraille et le risque de refoulement d'une rigole destinée à enfourner de la fonte liquide dans la cuve est nettement réduit. En outre, le dégagement rapide de la zone d'apport d'énergie permet de commencer très tôt avec l'enfournement de fonte liquide et, en raison du charbon contenu dans la fonte, avec l'apport d'énergie fossile massif par cette voie
Par conséquent, l'installation de fusion selon la présente invention comporte de préférence une rigole de fonte agencée dans le fond de la cuve dans la zone d'apport d'énergie fossile et s'étendant vers l'extérieur, ladite rigole étant desti- née à enfourner de la fonte liquide dans la cuve.
D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée de quelques modes de réalisation avantageux présentés ci- dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés. Celles ci montrent: Fig.1 : une coupe verticale à travers une première exécution d'une installation de fusion avec zone d'apport d'énergie fossile, Fig.2: une vue de dessus sur l'installation selon la fig. 1 , Fig.3: une suite de schémas illustrant le processus de fusion dans l'installation de fusion selon la fig. 1 ,
Fig.4: une coupe verticale à travers une deuxième exécution d'une installation de fusion avec zone d'apport d'énergie fossile.
La fig.1 montre schématiquement une coupe verticale à travers une installation de fusion avec zone d'apport d'énergie, la fig. 2 montre une vue de dessus de cette installation. L'installation 10 comprend une cuve de four 14 constituée d'une sole de four 16 en matériau réfractaire et une paroi de four 18 en panneaux refroidis. En haut, la cuve de four 14 est fermée par un couvercle 20, qui présente une ou plusieurs ouvertures 22 d'insertion pour introduire une ou plusieurs électrodes 24 dans la cuve de four 14. L'installation 10 comprend un préchauffeur de charge 26 en forme de puits, à travers lequel la cuve de four peut être chargée en ferraille. Le préchauffeur 26 est disposé sur le couvercle 20 de four et forme une embouchure 28 dans celui-ci. Il peut être équipé de doigts pour retenir la ferraille afin de permettre un chargement discontinu de celle-ci ou bien peut être conçu pour un chargement en continu. Durant le fonctionnement de l'installation, les fumées chaudes dégagées lors du processus de fusion dans la cuve 14 sont évacuées à travers le préchauffeur 26 et préchauffent la colonne de ferraille présente dans celui-ci.
Le préchauffeur 26 comprend une première paroi 30, distale du bord du couvercle 20, et une deuxième paroi 32, proximale du bord du couvercle 20. Il est disposé de telle manière sur le couvercle 20 qu'il est décalé par rapport au bord du couvercle. Ainsi, une zone d'apport d'énergie fossile 34 est formée dans la cuve 14 de four entre une prolongation imaginaire 36 de la deuxième paroi 32 du préchauffeur 26 dans la cuve 14 et la paroi 18 de la cuve. La zone d'apport d'énergie 34 est de préférence localisée à l'opposé de l'électrode et symétri- quement par rapport à une direction de symétrie du four passant par l'électrode et le centre du préchauffeur. Lors du chargement du four en ferraille, la colonne de ferraille 28 peut se répandre en dessous du préchauffeur 26 aussi bien du côté de l'électrode 24 que du côté de la zone d'apport d'énergie fossile 34 et former un talus de déversement 38 dans la zone d'apport d'énergie 34. Au dessus de ce talus de déver- sèment 38 la zone d'apport d'énergie 34 est dégagée de ferraille. Il est donc possible d'introduire, dès le début du cycle de fusion, une quantité massive d'énergie fossile dans la zone d'apport d'énergie fossile 34, ce qui réduit fortement l'asymétrie de l'apport d'énergie présente dans les fours à préchauffeur conventionnels. En outre, la zone dégagée au dessus du talus de déversement 38 forme un canal d'équirépartition des gaz qui permet à l'ensemble des fumées provenant de la cuve 14 d'entrer de manière homogène sur le pourtour de la colonne de ferraille 28. Par conséquent, les fumées entrent de manière homogène sur tout le pourtour dans le préchauffeur 26 et assurent ainsi un préchauffage homogène de la ferraille dans le préchauffeur 26. Afin de pouvoir introduire l'énergie fossile, des dispositifs d'apport d'énergie fossile (symbolisés par les flèches 40) sont disposés dans la zone 34 dans la paroi 18 du four. Ces dispositifs 40 peuvent p.ex. comprendre des brûleurs à gaz, des lances à charbon et à oxygène, des injecteurs de gaz de postcombustion etc. Afin d'assurer un transfert efficace de l'énergie sur la ferraille, les dis- positifs 40 d'apport d'énergie fossile sont de préférence répartis sur toute la paroi de la zone d'apport d'énergie 34.
La puissance globale des dispositifs 40 d'apport d'énergie fossile est avantageusement équivalente à la puissance électrique. Dans ce cas, l'apport d'énergie total est bien réparti sur tout le pourtour de la colonne de ferraille ce qui mène à un chauffage efficace et homogène de la colonne de ferraille et favorise une descente régulière de celle-ci.
La largeur L de la zone d'apport d'énergie 34, c'est-à-dire la dimension vue dans la direction de symétrie du four, est supérieure ou égale à environ un quart de la dimension du préchauffeur 26 au niveau de l'embouchure, vue dans la même direction. Une telle dimension de la zone d'apport d'énergie fossile est nécessaire à la formation d'une zone dégagée qui s'étend, au niveau de la paroi de cuve, sur une grande partie de la hauteur de la zone d'apport d'énergie fossile.
Il reste à ajouter que l'installation 10 est adaptée aussi bien pour un chargement de 100 % de ferraille que pour un chargement d'une proportion impor- tante de préréduits ou de fonte liquide. Dans le cas d'enfournement de fonte liquide, celle ci est de préférence enfournée dans la zone d'apport d'énergie fossile 34. Dans ce cas, une rigole de fonte 42 est agencée dans la zone d'apport d'énergie fossile dans le fond de la cuve, qui s'étend vers l'extérieur.
La fig. 3 montre un deuxième mode de réalisation de l'installation de fusion. Dans cette version, la zone d'apport d'énergie 34 ne s'étend pas sur toute la hauteur de la cuve mais seulement sur une partie de celle-ci. Comme dans l'exécution de la fig.1 , il se forme une zone dégagée au dessus du talus de déversement, dans laquelle un apport massif d'énergie fossile devient possible dès le début du cycle de fusion. Il est à noter que ce mode de réalisation se prête bien pour convertir des fours électriques existants. En effet, au lieu de modifier et de décaler le préchauffeur existant, la zone d'apport d'énergie 34 peut être formée en installant un canal périphérique en haut de la cuve d'un four existant.
Par la suite un cycle de fusion avec enfournement de 100% de ferraille chargée en trois paniers est brièvement décrit à l'aide de la fig.4.
Après chargement du premier panier de ferraille dans la cuve 14, le deuxième panier est chargée à travers le préchauffeur 26. La colonne de ferraille qu'on obtient de cette manière s'élargit en dessous du préchauffeur 26 et forme un cône de déversement. A cause de la zone d'apport d'énergie 34, ce cône de déversement peut se former librement sur tout le pourtour de la colonne de ferraille. En haut de la zone d'apport d'énergie 34, il se forme par conséquent une zone dégagée au dessus du talus de déversement, c'est-à-dire une zone ou la ferraille ne touche pas la paroi de la cuve. Dans cette zone, on peut donc immédiatement introduire une quantité importante d'énergie fossile au moyen de dispositifs d'apport d'énergie fossile disposées dans la paroi de la cuve. Après le chargement du deuxième panier de ferraille, on introduit donc l'électrode 24 et démarre l'arc électrique et simultanément l'apport d'énergie fossile. Ce dernier se fait à l'aide de brûleurs à gaz installés au dessus du niveau de ferraille dans la paroi de la cuve (cf. fig.4 a)). La puissance globale des brû- leurs est de préférence du même ordre de grandeur que la puissance électrique.
Les brûleurs dégagent rapidement la ferraille qui se trouve en bas de la zone d'apport d'énergie. On introduit ensuite du charbon et de l'oxygène dans le pied de bain à l'aide de lances ou d'injecteurs, qui sont installés en bas dans la paroi de la cuve. En même temps on introduit des gaz de postcombustion au haut de la zone d'apport d'énergie à l'aide de buses ou de lances installées en haut de la paroi de la zone d'apport d'énergie (voir fig.4 b)).
Une fois que la colonne de ferraille est assez descendue pour permettre le chargement du troisième panier de ferraille, l'injection de charbon et d'oxygène est arrêtée et le troisième panier chargé. Pendant ce temps les brûleurs à gaz peuvent fonctionner normalement (fig.4 c)).
Quand la ferraille en bas de la zone d'apport d'énergie est à nouveau dégagée, on recommence par l'injection de charbon et d'oxygène et par l'injection de gaz de postcombustion. Par la suite, les brûleurs et les lances à charbon et à oxy- gène travaillent en parallèle jusqu'à ce que la colonne de ferraille est considérablement réduite. Les brûleurs à gaz sont alors arrêtés et on continue simplement avec l'injection de charbon et d'oxygène et d'air de postcombustion. Il est à noter qu'à ce stade les brûleurs peuvent être utilisés pour l'introduction de l'air de postcombustion. Ceci est représenté sur la fig.4 d). Vers la fin du cycle de fusion, après que toute la ferraille est fondue, on arrête également l'injection de charbon et de gaz de postcombustion. A ce stade l'injection d'oxygène continue afin d'affiner le bain métallique et en réduire la concentration de carbone (voir fig.4e)).

Claims

Revendications
1. Installation de fusion avec une cuve de four comprenant une paroi et un couvercle de four comprenant un bord, au moins une électrode pouvant être insérée au moins en partie dans la cuve de four à travers une ouverture dans le couvercle de four, et un préchauffeur de charge en forme de puits, ledit préchauffeur étant disposé sur ledit couvercle de four et formant une embouchure dans ledit couvercle, ledit préchauffeur comprenant une première paroi, distale du bord de couvercle, et une deuxième paroi, proximale dudit bord de couvercle, caractérisée en ce que ledit préchauffeur de charge est décalé dudit bord du couvercle, de telle sorte qu'une zone d'apport d'énergie fossile est formée dans la cuve de four entre une prolongation imaginaire de la deuxième paroi du préchauffeur dans la cuve et la paroi de la cuve.
2. Installation de fusion selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la zone d'apport d'énergie fossile est substantiellement symétrique par rapport à un plan vertical passant par le centre de l'électrode resp. des électrodes et le centre du préchauffeur.
3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la dimension de la zone d'apport d'énergie fossile, vue dans un plan vertical passant par centre de l'électrode resp. des électrodes et le centre du préchauffeur, est supérieure ou égale à un quart de la dimension du préchauffeur au niveau de l'embouchure, vue dans la même direction.
4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par des dispositifs d'apport d'énergie fossile disposés dans la zone d'apport d'énergie fossile, dont la puissance énergétique totale est réglable de manière à être du même ordre de grandeur que la puissance électrique générée par l'électrode resp. les électrodes.
5. Installation de fusion selon la revendication 4, caractérisée en ce que les- dits dispositifs d'apport d'énergie fossile comprennent des brûleurs à gaz et/ou des lances à oxygène et au charbon et/ou des lances ou buses à gaz de postcombustion et/ou des injecteurs combinant les fonctions de brûleur et de lance à oxygène.
6. Installation de fusion selon la revendication 5, caractérisée en ce que les brûleurs à gaz sont disposés dans la paroi de cuve au dessus d'une ligne d'intersection imaginaire de la paroi de cuve avec un talus de déversement normal formé par des produits métalliques solides lors du chargement du four.
7. Installation de fusion selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que les lances à oxygène et au charbon sont disposées en bas de la paroi de cuve.
8. Installation de fusion selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que les lances ou buses à gaz de postcombustion sont disposées en haut de la paroi de cuve.
9. Installation de fusion selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée par des dispositifs d'apport d'énergie fossile supplémentaires disposés dans le couvercle du four dans la région de la zone d'apport d'énergie fossile.
10. Installation de fusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'électrode est décalée du centre de la cuve et en ce que des moyens sont prévus pour dévier l'arc électrique provenant de l'électrode vers le centre de la cuve.
11. Installation de fusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par une rigole de fonte agencée dans le fond de la cuve dans la zone d'apport d'énergie fossile et s'étendant vers l'extérieur, ladite rigole étant destinée à enfourner de la fonte liquide dans la cuve.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE8412739U1 (de) * 1984-04-25 1986-01-23 Fuchs Systemtechnik GmbH, 7601 Willstätt Lichtbogenofen mit Chargiergutvorwärmer
EP0373378A1 (fr) * 1988-11-18 1990-06-20 Fuchs Systemtechnik GmbH Procédé pour le fonctionnement d'une unité de fusion et unité de fusion pour le procédé
WO1993013228A1 (fr) * 1991-12-20 1993-07-08 Voest-Alpine Stahl Aktiengesellschaft Procede et dispositif de fonte de ferraille

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