Brevet FR2056976A1 — publié le 19710507

La prêterte invention concerne un mélangeur de fonte liquide basculant, iu tyre comportant une forme intérieure ronde de maçonnerie et un orifice d'alimentation ainsi qu'un bec de coulée prévus sur le récipient. 5 De tels récipients couramment utilisés dans la métallurgie servent au stockage ou pour une analyse régulière de la fonte brute venant du haut-fourneau. Suivant la composition des minerais, la fonte brute, liquide, sortant du haut-fourneau, possède une teneur très différente en soufre, en phosphore ou en silicium, 10 ce qui nécessite l'accumulation d'une quantité assez importante pour pouvoir, après l'analyse finale, procéder à d'autres traitements dans un convertisseur métallurgique en utilisant les matières de traitement appropriées. Des mélangeurs de fonte liquide de type connu présentent la forme de tonneaux, c'est-à-dire une forme 15 cylinurique plus ou moins inclinée munie de couvercles aux deux extrémités du cylindre et comportant, dans la zone supérieure, des orifices pour l'alimentation ou l'introduction ainsi que pour la coulée de la fonte brute liquide. Toutes les tentatives ont pour but de pro-20 duire de l'acier en quantités plus importantes et moins coûteux, de sorte qu'il faut satisfaire à ces conditions posées môme dans les étapes de fabrication de la fonte brute elle-même. Entre autres, le mélangeur de fonte liquide est concerné, car il doit être réalisé pour des quantités plus importantes de fonte brute, quantités supé-25 rieures à environ 2.000 tonnes. Toutefois, la forme de ces mélangeurs ne donne aucune garantie quant à l'obtention d'un mélange régulier de la fonte liquide introduite. La construction en forme de tonneau en est notamment responsable car elle est liée aux propriétés d'écoulement fluide très particulières de la fonte brute, 30 lors de l'introduction et lors de la coulée. Les conditions d'écoulement sont réalisées généralement de façon qu'à une extrémité du cylindre long; la fonte brute introduite ne s'étale que localement-, car la forme ronde intérieure de la section n'entraîne qu'un guidage le long des parois de four montantes. Par contre, dans la direction 35 longitudinale, il ne se forme aucun écoulement, de sorte qu'il n'est pas possible d'obtenir notamment une régularisation de la température des quantités de matière en fusion contenues dans le mélangeur de fonte liquide. Ces difficultés sont certes connues, mais 40 on n'a pas pu y remédier car les solutions utilisables en pratique 15949 - 2 - 2056976 faisaient défaut. De cette façon, on acceptait dans une certaine mesure les inconvénients liés à un mélange irrégulier. Cela était possible pour diverses raisons. L'une de ces raisons est la possibilité de compenser les variations de température par un chauffage 5 de l'extérieur. Toutefois, cela entraîne des frais .supplémentaires. Une autre raison réside dans le fait que certaines analyses discontinues pouvaient être compensées ultérieurement par des additions correspondantes, dans certaines limites, lors de l'affinage de la fonte brute. 10 Indépendamment de la dimension du réci pient, une difficulté réside également dans le fait que le mélangeur ne doit pas se modifier quant à son enveloppe périphérique et à la maçonnerie pendant un temps long, la construction de récipients de mélangeurs connus laisse à désirer, car la dilatation du récipient 15 de mélangeur a des répercussions défavorables sur l'enveloppe du récipient. Dans le passé, on ne pouvait agir contre de tels effets défavorables que par des couches de maçonnerie suffisamment épaisses Toutefois, en augmentant l'épaisseur des couches de maçonnerie, on augmente la charge sur l'enveloppe du récipient, de sorte que, pour 20 une même dimension de récipient, on a moins de charge utile. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de créer une forme de récipient rendant possible un meilleur mélange sans que des sollicitations défavorable se créent dans l'enveloppe du récipient. L'invention s'appuie sur 25 le fait que l'on peut éviter le chauffage unilatéral de l'enveloppe du récipient même pour des couches de maçonnerie plus minces que les précédentes, si le mélange s'obtient par tin écoulement régulier c'est-à-dire si, lors de l'introduction de la nouvelle fonte brute, on peut obtenir un écoulement tel que le récipient sc&t également 30 traversé dans la troisième direction de dilatation. La présente invention a pour objet un mélangeur de fonte liquide du type indiqué ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte jme partie moyenne de récipient ayant sensiblement la forme d'un tronc de cône dont le plus grand diamètre est 35 tourné vers le haut, un fond sensiblement adapté au rayon de basculement ainsi qu'un couvercle ovale, rapporté, les bords supérieurs de l'orifice d'alimentation et du bec de coulée coïncidant avec le joint entre le couvercle et la partie moyenne du récipient, Grâce à la forme en tronc de cône, on 40 obtient des avantages particuliers pour la maçonnerie, pour la 70 15949 - 3 - 2056976 technique de réalisation de cette maçonnerie ainsi que pour l'écoulement de la fonte brute que l'on introduit. La fonte brute introduite se répartit, non. seulement dans la direction verticale, mais également dans une di-5 rection radiale par suite de l'effet de déviation produit par la paroi du récipient. Cet écoulement s'effectue sensiblement suivant une forme hélicoïdale. La répartition de température et l'analyse peuvent ainsi s'améliorer notablement. La courbure du fond, qui dépend de la dimension du récipient, agit également de façon favo-10 rable sur la déviation de l'écoulement. Il est de plus avantageux que le joint entre le couvercle et la partie moyenne du récipient ne soit utilisé en général qu'au cours de la coulée, de sorte qu'à cet endroit il ne se produit aucune difficulté quant à l'étanchéité. 15 La possibilité d'effectuer la maçonnerie ' de façon avantageuse est particulièrement importante pour ce mélangeur en forme de tronc de cône. En effet, il faut que la maçonnerie du mélangeur puisse s'effectuer de façon aussi avantageuse que possible, car les journées nécessaires à ce travail de maçonnerie 20 constituent un facteur important pour le calcul des frais. Pendant que l'on effectue ces travaux de maçonnerie, le mélangeur ne peut pas travailler, de sorte qu'il faut utiliser d'autres tels récipients. Un autre avantage de la solution selon l'invention réside dans le fait que le récipient en forme de tronc 25 de cône muni d'un couvercle situé au niveau de la jonction, se répercute de façon particulièrement favorable pour la dilatation thermique. Les solutions proposées jusqu'alors ne tenaient aucun compte du fait que la maçonnerie pousse irrégulièrement sur l'enveloppe extérieure du récipient, de sorte que malgré les solllcita-30 tions en température pratiquement régulières, il pouvait se produire des endommagements. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le couvercle ovale est également adapté au montage d'un entraînement de basculement et d'un palier articulé pour les recou-35 vrements de l'orifice d'alimentation et du bec de coulée. Il est très avantageux de réaliser -une -unité constructive avec le couvercle muni d'organes de recouvrement et de leurs organes d'entraînement et de fixation, cette unité constructive pouvant être disposée à l'état terminée, sur le mélangeur. 40 Selon une autre caractéristiqué de 70 15949 _ 4 - 2056976 l'invention, il est prévu qu'un anneau soutenant les saillies constituées par l'orifice d'alimentation et le bec de coulée est disposé autour de la partie moyenne du récipient^des pivots de basculement, opposés par rapport à la périphérie du récipient, étant 5 fixée à cet anneau, pour le montage sur un châssis de basculement fixe situé des deux côtés. Pour augmenter la rigidité de l'enveloppe du récipient, il est prévu, selon une autre caractéristique de l'invention, de réaliser de cette façon une forme constructive compacte, ce qui améliore également la maçonnerie de l'orifice 10 d'alimentation.et du bec de coulée. Une dilatation radiale du récipient s'effectue de cette façon avec l'anneau, alors qu'une dilatation axiale n'est pas gênée au niveau de l'orifice d'alimentation et du bec de coulée. Suivant une autre caractéristique de l'in-15 vention, il est prévu que l'entraînement de basculement est constitué par un vérin hydraulique qui est en prise sur une manivelle solidaire en rotation du pivot de basculement. Comme les récipients métallurgiques de cet ordre de grandeur tençlent à faire fléchir les pivots de basculement, il est particulièrement avantageux de prévoir 20 \in entraînement qui participe sensiblement au mouvement des pivots de basculement. A cet effet, il suffit de monter le carter du mécanisme d'entraînement à piston, de façon articulée pour permettre un mouvement dans l'espace du point d'articulation de la tige de piston. 25 Dans un mode de réalisation de 1'inven tion, il est prévu que le couvercle et/ou le fond sont murés à la manière d'une voûte et que, par contre, la partie moyenne est murée à la manière d'un convertisseur. Il est avantageux de pouvoir murer les profils de maçonnerie plats du couvercle et/ou du fond. Pour ce 30 faire, on amène la partie mobile à un autre endroit pour y effectuer la maçonnerie. Dans ce cas, la partie moyenne du récipient est très accessible, de sorte que l'on supprime les inconvénients usuels gênant la réalisation de la maçonnerie dans les mélangeurs. Une caractéristique importante de la nou-35 velle forme du mélangeur de fonte liquide est constituée par la concentration de la quantité de fonte, car de cette façon il ne se. produit qu'une faible déperdition calorifique. La surface superficielle d'un cylindre long est notablement plus grande,de sorte que déjà sous cet angle on a des avantages. Une difficulté particulière 40 des mélangeurs connus est constituée par la répartition de la 15949 - 5 - 2056976 chaleur amenée de l'extérieur. Par contre, l'invention prévoit qu'au point le plus haut du couvercle on dispose un ou plusieurs brûleurs de chauffage. De cette façon, on réalise en pratique un étalement sphérique de la chaleur, ce qui s'est avéré particuliè-5 rement avantageux avec la forme de récipient en tronc de cône. La présente invention est décrite ci-après en référence à des modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté partiellement 10 arrachée d'un mélangeur de fonte liquide selon l'invention ; - la figure 2 est me vue de face du mélangeur de fonte liquide selon la figure 1 ; - la figure 3 représente un autre mode de réalisation de mélangeur de fonte liquide quant à son dispositif de 15 basculement ; - la figure 4 est une vue de face correspondant à la figure 3. Le mélangeur de fonte liquide selon l'invention est constitué avec une partie moyenne de récipient 1 ayant la 20 forme d'un tronc de cône, d'un couvercle amovible 2 et d'un fond -3. Le fond 3 peut être amovible de façon analogue au couvercle 2 ou être solidaire de la partie moyenne du récipient 1 par exemple par soudure. La partie moyenne 1 du récipient a son plus grand diamètre 4 tourné vers le haut et son plus petit diamètre 5 tour-25 né vers le bas. Le fond 3 est réalisé de façon que le profil 6 coïncide essentiellement avec le rayon de basculement 7. Le couvercle 2 comporte une bride 8 de même que la partie moyenne de récipient est munie d'une bride annulaire 9. Les deux brides sont appliquées l'une contre l'autre à l'aide de 30 liaisons vissées 10. De cette façon, on assure l'étancheité au niveau de la jonction 11. Cette jonction 11 coïncide du reste avec l'arête supérieure 12 du bec de coulée 13. Il en est de même de la jonction 11 au niveau de l'orifice d'alimentation 14. Le couvercle 2 sert à la fois de support pour 35 les organes de recouvrement 15 et 16 du bec de coulée 13 et de l'orifice d'alimentation 14. Les organes de recouvrement 15, 16 remplis de matière céramique sont reliés par des leviers 17 à des paliers articulés 18 munis de boulons-fiches 19. Au voisinage se trouve 11entraînement de basculement 20, constitué par un moteur 40 21 et un entraînement à chaîne 2'2 qui agit sur le levier 17. On obtient un montage symétrique des entraînements de basculement 20 ou des BAD ORIGINAL 15949 2056976 paliers articulés 18, de sorte qu'au point le plus haut 23 du couvercle 2 il subsiste suffisamment de place pour un brûleur de chauffage 24. Le revêtement de maçonnerie du couvercle 2, 5 portant la référence 25, est réalisé à la manière d'une voûte et peut se réaliser facilement en mettant le couvercle dans la position renversée, avec le côté intérieur tourné vers le haut. L'enveloppe du récipient 26 présente une saillie 27 au niveau de 1'orifice d'alimentation 14 et du bec de coulée 13. Ces saillies 27 sont soutenues par 10 un anneau 28 muni de nervures 29/jde disques annulaires 30, 31 et de bandages 32. Les nervures 29 sont soudées à la paroi du récipient. Il en est de même des anneaux 30 et 31. Dans des positions opposées sur la périphérie âe la partie moyenne du récipient 1, se trouvent les pivots de basculement 33. Les deux pivots de basculement 33 15 sont montés dans des châssis de basculement 34, 35 (figure 2). Pour le montage des pivots de basculement 33 dans les châssis de basculement 34, 35, ceux-ci sont constitués avec des couvercles de paliers 36 amovibles et des organes inférieurs 37, 38. Ces derniers organes s'appuient sur la fondation 39 du bâtiment. Les pivots de bascule-20 ment 33 sont munis d'un prolongement 40 du côté de l'entraînement (figure 2). Ce prolongement 40 comporte une manivelle 41 solidaire en rotation. De plus, la. manivelle 41 est reliée par une articulation 42 à la tige de piston 43 du mécanisme à vérin 44. Ce mécanisme est monté oscillant autour d'un axe horisontal par l'intermédiaire 25 d'un palier articulé 45» Il peut également être maintenu dans un palier du type cardan. Il est possible, de cette façon, d'avoir des mouvements de basculement dans le plan de la figure 1, c'est-à-dire des mouvements dans l'espace tels que la manivelle 41 et la tige de piston 43 ainsi que le mécanisme à piston 44 suivent les mouvements 30 du pivot de basculement 33. A cet effet, le palier d'articulation 45 est monté sur une poutre fixe 46. L'entraînement de basculement est ainsi constitué essentiellement par les pivots de basculement 33, la manivelle 41, le. mécanisme à piston 44 ainsi que le palier d'articula-35 tion 45. A l'aide de cet entraînement, il est par exemple possible d'effectuer un mouvement de basculement de 90°.comme cela est / » indiqué par la référence 47 dans la figure 1. Pour une position de basculement de 90°, le bec de coulée 13 se trouve ainsi dans la position référencée 48, de sorte que la fonte brute liquide s'écoule 40 dans la poche de coulée 49. BAD ORIGfNAt 70 15949 - 7 - 2056976 Alors que le couvercle 2 et la partie de fond 3 comportent une maçonnerie réalisée en forme de voûte, la partie moyenne du récipient 1 présente une maçonnerie de convertisseur 50. Celle-ci est réalisée de façon que les rangées de briques 5 concentriqu&ô puissent être disposées par le haut dans le récipient ouvert, lorsque le couvercle 2 est enlevé. le mélangeur selon ^invention présente l'avantage de permettre une introduction sans difficulté d'échaffaudages de construction existant en grand nombre dans le commerce, soit par la partie supérieure,, soit par le fond 3, 10 dans la partie moyenne 1 du récipient. Ceci est avantageux aussi bien pour l'enlèvement de la maçonnerie que pour le refroidissement pour procéder à la réparation du récipient. Dans les figures 3 et 4, on utilise une forme de mélangeur essentiellement identique à la précédente. Il 15- faut toutefois indiquer que l'entraînement de basculement constitue une variante par rapport à celui des figures 1 et 2. De cette façon, il est possible d'utiliser un entraînement existant pour les pivots de basculement 33. Dans ce cas, on prévoit une roue dentée 51 qui coopère avec un pignon denté 52 solidaire de l'arbre 53 d'une 20 transmission fixe 54 (figure 4). Cette transmission est entraînée par Tin moteur électrique 55 qui est relié par la transmission fixe 54, par l'embrayage 56,pour transmettre le coupe de rotation. Pour des récipients de mélangeurs lourds, il est avantageux de prévoir, sur le châssis de basculement 35, par exemple, un palier articulé 25 pour les pignons de basculement 33, notamment un palier à balancier ou un dispositif articulé analogue. Aussi bien les récipients de mélangeurs selon les figures 1 à 4 que leur couvercle 2 et leur fond 3 peuvent se manoeuvrer par des crochets 57, 58 ou 59, 60. le mélangeur 30 selon l'invention présente de cette façon une série d'avantages techniques et économiques qui sont mis en valeur en partie dans l'industrie métallurgique moderne. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels 35 on pourra procéder à des variantes de réalisation,sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 15949 - 8 - 2056976 ë_?_Y_l_OJLS_è_ï_ï_2JL§ 1°) Mélangeur de fonte liquide- basculant, ayant une forme intérieure de maçonnerie ronde et comportant tin orifice d'alimentation ainsi qu'un bec de coulée prévu sur le réci-5 pient, mélangeur caractérisé en ce qu'il comporte une partie moyenne de récipient ayant sensiblement la forme d'un tronc de cône dont le plus grand diamètre est tourné vers le haut, un fond sensiblement adapté au rayon de basculement ainsi qu'un couvercle ovale, rapporté, les bords supérieurs de l'orifice d'alimentation et du bec de coulée 10 coïncidant avec le joint entre le couvercle et la partie moyenne du récipient. 2°) Mélangeur de fonte liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens d'entraînement de basculement et des paliers articulés pour le recouvrement de l'ori-15 fice d'alimentation et du bec de coulée sont prévus sur le couvercle ovale. 3°) Mélangeur de fonte liquide selon les revendications 1 et 2^caractérisé en ce qu'un anneau soutenant les saillies constituées par l'orifice d'alimentation et le bec de 20 coulée est disposé autour de la partie moyenne du récipient, des pivots de basculement, opposés par rapport à la périphérie du récipient, étant fixés à cet anneau, pour le montage sur un châssis de basculement fixe situé des deux côtés.. 4°) Mélangeur de fonte liquide selon les 25 revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'entraînement de basculement est constitué par un vérin hydraulique qui est en prise avec une manivelle solidaire en rotation du pivot de basculement. 5°) Mélangeur-de fonte liquide selon lime des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couvercle et/ou 30 le fond sont maçonnés à la manière d'une voûte, la partie moyenne du récipient étant réalisée à la manière d'un maçonnage de convertisseur. 6°) Mélangeur de fonte liquide selonlfene des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au point le plus haut du 35 couvercle sont prévus un ou plusieurs brûleurs de chauffage.