Brevet FR2218398A1 — publié le 19740913

la présente. invention se rapporte aux fours éleetriqiies à arc du type utilisé pour a fusion et l'affinage de produits métallisés, en particulier de produits riches en fer tels que ferrailles ou produits préréduits. Les opérations de fusion et d'affinage au four à arc sont généralement effectuées successivement dans un même four en adaptant les réglages du four -et les additions effectuées en fonction de la nature de l'opération en cours. On connait egalenent un procédé selon lequel le four à arc se trouve utilisé essentiellement en tant que récipient de fusion des produits introduits, le métal fondu étant évacué dans un récipient d'affinage attenant au four. Ce procédé peut avantageusement être mis en oeuvre de façon continue Le but de la présente invention est de permettre indifféremment le fonctionnement d'un même four électrique, soit en tant que récipient de fusion avec affinage dans un étage attenant audit four, soit en tant que récipient de fusion et d'affinage conformément à un mode de conduite classique. A cet effet l'invention a pour objet un four électrique à arc pour le traitenent de matériaux métallisés comprenant une cuve susceptible d'être basculée d'une position verticale en une position inclinée, caractérisé en ce que la cuve est équipée d'un premier organe de coulée constitué par un bec pour la coulée du métal traité dans le four, ledit premier organe étant mis en service par basculement de la cuve en position inclinée, et d'un second organe de coulée du métal traité dans le four, ledit second organe étant constitué par un trou de coulée en charge muni de moyens d'obturation et pouvant être mis en service lorsque la cuve se trouve en position verticale. Le four selon l'invention peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes a) les moyens d'obturation du trou de coulée sont constitués par une busette . tiroir b) la cuve est équipée de deux trous de coulée disposés symétriquement par rapport à un plan contenant l'axe de la cuve et la direction de basculement ; c) le four étant muni d'électrodes supportées par des bras déplaçables le long de colonnes de guidage verticales, les axes desdites colonnes de guida Be sont disposés selon un plan formant avec le plan contenant l'axe de la cuve et la direction de basculement un angle compris entre Oc et 200. La conception particulière du four selon l'invention autorise indifféremment un fonctionnement, soit en marche classique, soit en continu, des moyens de coulée appropriés étant prévus pour chacun desdits modes de conduite. Le mode de conduite classique permet de procéder rapidement aux opérations de décrassa- ge et de coulée par basculement de la cuve du four et mise en service du bec de coulée.Le mode de conduite en continu irplioue ltétablissement de conditions d'equilibre dvnapic-ue à l'intérieur du four, ce qui exclut en pratique le bascu lement du four ; l'évacuation continue du métal peut alors être réalisée par un trou de coulée en charge, c'est-à-dire débouchant en-dessous du niveau de métal liquide, et muni de moyens d'obturation de facon à permettre le fonctionnenent en marche classique. L'invention sera de toutes façons bien comprise en se reportant à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles - La figure 1 représente une vue de dessus en coupe d'un mode de réalisation d'un four selon l'invention - La figure 2 représente une élévation latérale en coupe brisée du four représenté sur la figure 1. On a représenté sur les figures 1 et 2 un four à arc comprenant une cuve 1 munie de deux ouvertures latérales de chargement 2, 3 et d'un bec de coulée 4 pouvant être obturé par une porte non représentée. La cuve est équipée d'une vôute pivotante 5 comportant des ouvertures de passage pour des électrodes 6 supportées par des bras 7 guidés par des colonnes 8 et reliés par des cables à un transformateur. La cuirasse de la cuve est solidaire de secteurs de basculement 9 coopérant avec une crémaillère 10 pour permettre par action d'un vérin 11 de basculer le four selon une direction parallèle à l'axe du bec de coulée. L'ouverture de chargement 2 est disposée perpendiculairement à un plan vertical contenant la direction de basculement du four et dans une zône latérale de la cuve opposée au bec de coulée. L'ouverture de chargement 3 est disposée parallèlement au plan vertical contenant la direction de basculement et dans une zône latérale de la cuve située sensiblement à l'opposé des colonnes de guidage des bras porte-électrodes. L'axe de pivotement de la voûte est défini par l'emplacement d'un bélier 12 susceptible de coopérer avec le dispositif de support d'électrodes de façon connue en soi pour permettre un mouvement de pivotement de la voûte vers une position de dégagement 5a. Le seuil de l'ouverture latérale 2 définit un niveau "a" au-dessus duquel se trouve situé le seuil de l'ouverture latérale 3. L'extrémité de la gouttière constituée par le bec de coulée se trouve à un niveau supérieur au niveau "a" précité lorsque la cuve est en position verticale. Deux trous de coulée respectivement référencés 13, 14 sont ménagés dans la sole du four de part et d'autre du bec de coulée et symétriquement par rapport à la direction de basculement du four.Les plans verticaux respectifs contenant l'axe des trous de coulée forment avec un plan vertical contenant l'axe de la cuve et la direction de basculement un angle d'environ 40". Des dispositifs d'obturation 15 constitués par exemple par un tiroir mobile muni d'un orifice susceptible d'être amené en regard des trous de coulée, et connus eous le nos de busettes 1 tiroir, sont disposés à l'extrémité des trous de coulée 13, 14. Les trous de coulée débouchent dans la sole à un niveau "b" inférieur au niveau "a" défini par le seuil de l'ouverture latérale 2. La figure 1 illustre particulièrement une disposition avantageuse du four selon l'invention, selon laquelle les axes des colonnes de guidage des bras porte-électrodes sont disposés selon un plan vertical formant avec un plan contenant l'axe de la cuve et la direction de basculement du four un angle d'environ 15 , ce qui permet d'améliorer l'accessibilité du four dans la zône du trou de coulée 13. Les ouvertures de chargement sont équipées de portes mohiles punies d'un revêtement réfractaire ; l'ouverture 3 peut être totalement obturée, et l'ou- verture 2 présente à sa partie inférieure une lumière 16 au niveau "a" défini ci-avant. On a représenté en 17 une poche de coulée susceptible d'être disposée en-dessous du bec de coulée, en 18 une poche à laitier disposée du côté de l'ouverture 2, et en 19 une poche de traitement susceptible d'être disposée en regard de l'un ou l'autre des trous de coulée 13, 14. La poche 19 est avanta ,eusement équipée d'un dispositif de chauffage et de brassage 20 constitué par un inducteur à canal. On va maintenant décrire divers modes de conduite du four selon l'invention. Selon un premier mode de conduite de type classique, le four est chargé par panier en produits métallisés après déaenent de la vote. On procède ensuite à la fusion de la charge avec introduction éventuelle d'un ou plusieurs paniers complémentaires de façon à constituer un bain liquide, puis on forme un ou plusieurs laitiers aux fins d'affinage. Le laitier est évacué par la lumière 16 avec basculement du four du côté de l'ouverture 2, l'angle de basculement étant relativement faible. Les ouvertures 2 et 3, normalement fermées, peuvent être ouvertes temporairement pour procéder à l'introduction d'additions scorifiantes ou pour faciliter le décrassage. Les trous de coulée 13 et 14 sont obturés par les busettes à tiroir 15 durant toute la durée des opérations. En fin d'affinage le métal est coulé rapidement par le bec par basculement de la cuve, l'angle de basculement étant relativement important. Le mode de conduite qui vient d'être décrit est bien connu dans la technique considérée. Il a l'avantage de permettre une grande souplesse d'exploitation du four mais provoque en particulier des sollicitations therminues des réfractaires non uniformes dans le temps, accélérant ainsi leur usure. En outre, lorsque le four est destiné à alimenter une installation de coulée continue, il peut être difficile de rendre compatibles les cinétiques différentes des opérations de fusion et d'affinage et les opérations de coulée. On va naintenant décrire un second mode de conduite du four selon l'inven ce ce node de conduite pouvant avantageusement être choisi par l'opérateur lorsque les conditions d'exploitation permettent un fonctionnement du four en marche continue. Selon ce mode de conduite on forme en début d'opération un pied de bain, et on maintient par-la suite et pendant toute la durée de fonctionnement un état thermique reproductible à l'intérieur du four. Ce résultat est obtenu en maintenant en permanence à l'intérieur du four un excès de matériaux solides métallisés en présence de métal en fusion, les arcs jaillissant essentiellement entre les électrodes et le métal liquide.Le métal fondu est évacué de façon continue sans basculement du four vers un ou plusieurs recipients secondaires de traitement dans lesquels on peut procéder à des opérations d'affinage, de mise à la nuance, de dégazage et de mise à température. On comprend que ce mode de conduite permette d'une part de maintenir les règlages du transformateur d'alimentation en permanence au voisinage de la puissance maximale du transformateur, d'autre part de maintenir l'intérieur du four à une température relativement constante, ce qui évite les chocs thermiques nuisibles à la tenue des réfractaires.La présence permanente d'un excès de matériaux solides permet également de maintenir le métal en fusion a une température moyenne relativement basse excédant de peu la température de linuidus. Le fonctionnement du four à puissance relativement constante permet d'éviter les répercussions néfastes sur le réseau d'alimentation des variations de puissance impliquées par un mode de conduite de type classinue. Enfin, on peut disposer les matériaux solides dans la cuve de façon à protéger au moins partiellement les parois de celleci du rayonnement direct des arcs. Le chargement du four peut d'opérer de façon continue on non pour autant ou'il existe en permanence un excès de matériaux solides en contact avec le bain. Ce chargement est effectué par les ouvertures latérales 2, 3 par exemple par cuillers.Le métal fondu est évacué de façon continue vers les poches chauffantes 19 par les trous de coulée 13 et/ou 14 l'évacuation du métal s'effectuant avec un débit relativement faible et sans inclinaisons du four. Le laitier se formant au cours de l'opération de fusion est évacué également de façon continue sans inclinaison du four par la lumière 16 par simple débordement. Le débit de étal coulé et la quantité de matériau métallisé fondu par unité de temps sont déterminés par l'opérateur par réglages respectifs du degré d'ouverture de la busette tiroir et de la puissance fournie au four de telle façon que s'établisse un équilibre dvnamique des flux de matières, le niveau du métal liquide ou niveau "b" demeurant substantiellement constant et les trous de coulée étant maintenus en charge pendant toute la durée de fonctionnement. La continuité totale des opérations de coulée peut être obtenue en coulant alternativement par les trous de coulée 13, 14. En disposant d'un nombre suffisant de poches chauffantes on peut procéder dans lesdites poches à des traitements divers de durées nuelconoues, la gestion d'un ensemble comprenant un four electrinue et une installation de coulée continue s'en trouvant grandement facilitée. Il demeure toutefois possible à tout moment de procéder à une opération de type classique avec fusion et affinage dans le four électrique lorsque le programme de production rend souhaitable une telle opération. REVENDICATIONS 1 - Four électrique a arc pour le traitement de matériaux métallisés comprenant une cuve susceptible d'être basculée d'une position verticale en une position inclinée, caractérisé en ce que la cuve est équipée d'un premier organe de coulée constitué par un bec pour la coulée du métal traité dans le four, ledit premier organe étant mis en service par basculement de la cuve en position inclinée, et d'un second organe de coulée du métal traité dans le four, ledit second organe étant constitué par un trou de coulée en charge muni de troyens d'obturation et pouvant être mis en service lorsque la cuve se trouve en position verticale. 2 - Four selon la revendication 1 caractériséen ce oue les moyens d'obturation du trou de coulée sont constitués par une busette à tiroir. 3 - Four selon la revendication I caractérisé en ce que la cuve est équipée de deux trous de coulée disposés symétriquement par rapport a un plan contenant l'axe de la cuve et la direction de basculement. 4 - Four selon la revendication 1 caractérisé en ce que, le four étant muni d'électrodes supportées par des bras déplaçables le long de colonnes de guidage verticales, les axes desdites colonnes de guidage sont disposés selon un plan formant avec le plan contenant l'axe de la cuve et la direction de basculement un angle compris entre 0" et 20 . 5 - Four selon la revendication 3 caractérisé en ce que les axes des trqus de coulée sont respectivement disposés dans des plans verticaux formant avec un plan contenant l'axe de la cuve et la direction de basculement un angle compris entre 30 et 45 .