Brevet FR2259907A1 — publié le 19750829

La présente invention se rapporte à la fabrication de l'acier et elle vise plus spécialement la fabrication de l'acier dans un four électrique à arc direct. Pour fabriquer de l'acier dans un four à arc, on fait fondre une charge de ferraille (ou riblons) contenue dans le creuset du four à l'aide d'arcs que l'on fait éclater entre cette charge et des électrodes conductrices qui pendent de la voute de ce four qu'elles traversent. On affine ensuite la charge ainsi fondue et, pendant cette opération, de la chaleur est en permanence fournie par les arcs. Afin de raccourcir la durée de l'affinage, il est bon de faire subir à la charge de riblons un chauffage préalable, ce qui, jusqu a présent, se fait habituellement dans une installation distincte qui peut être chauffée par exemple, au gaz ou au pétrole. On a également proposé d'assurer ce chauffage préalable des charges de riblons à laide de l'énergie fournie par les gaz perdus chauds provenant du four à acier.Toutefois, tous ces modes de chauffage préalable impliquent la manipulation des riblons chauds lors de leur chargement, et la température à laquelle on peut porter ces riblons est limitée car il faut éviter toute fusion locale, sinon les riblons, fondus, risqueraient de se solidifier de nouveau pour former un pont dans la 'benne" de riblons ou autre récipient, qui les contient ou meme pour obstruer les portes de cette benne, empechant ainsi le déchargement. L'invention a pour but, en particulier, de fournir un procédé de fabrication de l'acier comportant un chauffage préalable des riblons, qui évite les inconvénients que l'on vient de signaler, et qui utilise plus complètement l'énergie calorifuge disponible. De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de l'acier, selon lequel deux creusets sont réunis par une conduite et sont utilisés alternativement pour, d'une part, fondre et affiner le métal à l'aide d'un arc et, d'autre part, recevoir une charge de riblons et lui faire subir un chauffage préalable, ce procédé étant tel que, pendant que les opérations de. fusion et d'affinage s'effictuent dans l'un des creusets, les gaz perdus chauis dececreuset sont guidés par la conduite vers l'autre creuset en vue d'y assurer le chauffage préalable des riblons qu'il contient, ces deux creusets étant commandés indépendamment l'un de 1 l'autre pour la coulée du métal. L'invention a également pour objet un appareil de fabrication de l'acier, qui comprend deux creusets de four réunis par une conduite servant à faire passer des gaz perdus chauds de l'un à l'autre, et des moyens permettant d'effectuer, alter- nativement, des fusion et affinage à l'arc et, des chargement et préchauffage de riblons, dans les deux creusets, ces deux creusets étant commandés indépendamment l'un de l'autre pour la coulée du métal. On peut prévoir, pour ces récipients, deux voutes interchangeables, dont l'une porte des électrodes servant à assurer la fusion et l'affinage, et dont l'autre est sensiblement pleine pour conserver la chaleur au cours du préchauffage. Un brûleur à gaz ou à pétrole peut etre monté à l'intérieur de la conduite, pour enflammer les éléments combustibles des gaz perdus, afin de complèter le chauffage préalable. Un trajet continu d'écoulement est ménagé à travers les deux fours pour guider les gaz bruies à travers la conduite et, afin de permettre l'inversion du sens d'écoulement, deux autres conduites sont montées en des points opposés à la conduite centrale reliant les récipients, une soupape réversible étant montée dans ce trajet des gaz en amont d'une soufflante d'aspiration pour imposer le sens d'écoulement. De préférence, les orifices des conduits dans les creusets sont centrés sur un axe commun autour duquel les creusets basculent pour la coulée du métal, de sorte que l'extraction des gaz est possible quelle que soit l'orientation de chaque creuset autour de son axe. L'invention permet ainsi de réaliser une importante économie sur le prix et l'énergie du fait qu'elle assure une récupération efficace de la chaleur des gaz brûlés, qu'aucun traitement préalable spécial ni manipulation mécanique de la charge n'est nécessaire, en plus de ce qui se pratique déjà dans les installations à four à arc de type connu. On n'utilise qu'un seul transformateur et un seul jeu d'électrodes pour les deux fours, et, du fait que les conduites de préièvement sont mises en commun, il suffit d'un seul aspirateur et d'une seule installation d'épuration des gaz. Etant donné que le procédé est pratiquement continu, on obtient un bien meilleur rendement des organes électriques et des systèmes mécaniques de manipulation disponibles, ainsi que de l'installation de commande associée. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais non limitatif, une formé de réalisation. Sur ces dessins, les figures 1 à 5 représentent des fours à arc jumelés conformes à l'invention, au cours des divers stades d'un cycle complet de fabrication. L'appareil selon l'invention comprend deux creusets de four 1 et 2 identiques, dont chacun présente, dans ses parois latérales, des orifices 3 et 4 diamétralement opposés et coaxiaux. Ces deux creusets, ou fours, peuvent basculer indépendamment, de façon connue, pour la coulée du métal, leur rotation s'effectuant autour de l'axe commun.Au centre de l'ensem- ble, se trouve une conduite 5, montée entre les orifices internes alignés 3 et 4 situés en regard l'un de l'autre, et d'autres conduites 6, 7 communiquent avec les orifices extérieurs 3 et 4, ces deux autres conduites communiquant avec une canalisation (non représentée) dans laquelle se trouve une soupape réversible servant 'à inverser le sens de l'écoulement d'une manière qui sera décrite plus loin Les voutes 8 et 9 des fours, sont interchangeables; l'un d'eux 8 comporte des trous 10 assurant le passage de trois électrodes de la façon connue, l'autre 9 a la forme d'un dôme lisse. Des brûleurs auxiliaires 12 qui peuvent être à gaz ou à pétrole, sont montés dans la conduite centrale 5. Pour décrire le fonctionnement de l'appareil, il est commode de commencer l'exposé au moment où l'affinage vient de s'achever dans le creuset de four I et où une charge 13 de riblons vient d'être introduite dans le creuset 2 (Fig.1) et soumise à un chauffage préalable. Une soufflante d'aspiration installée dans la canalisation commune (non représentée), provoque une circulation d'air dans les fours par la conduite 7, dans la direction indiquée par la flèche, l'air étant entraîné à travers les joints ouverts (petits intervalles) à la jonction des fours et des conduites. Un chauffage complémentaire est assuré par des brûleurs 12 installés dans la conduite centrale 5, de telle sorte que les gaz chauds sortant du four 1 subissent un nouveau chauffage avant de traverser la charge de riblons 13 pour en assurer le chauffage préalable. A la fin de cette phase, le métal fondu que contient le four 1 est coulé. Les voutes 8 et 9 sont soulevées et changées comme le montre la figure 2, les brûleurs 12 étant éteints pendant cette opération. Après les réglages nécessaires des électrodes, la fusion dans le four 2 commence. On prépare à llavance le four 1 pour y introduire une charge de riblons froids solides (Fig.3), on inverse la soupape des gaz brûlés de façon que le sens de circulation des gaz soit tel qu'ils sortent par la conduite 6, et l'on rallume les brûleurs 12. La fusion se poursuit dans le four 2, tandis que la charge de riblons subit un chauffage préalable dans le four 1. il peut être nécessaire d'ajouter des riblons dans le four 2 au cours de la fusion. Une fois la fusion terminée, on procède à l'affinage dans le four 2 à l'aide d'oxygène introduit par une canne 14 (Fig.4); on éteint les brûleurs et le chauffage préalable se poursuit dans le four 1, comme précédemment. Enfin, l'affinage étant terminé, on-rallume les brûleurs 12 et l'on achève le chauffage préalable dans le four 1 avant de couler le métal fondu du four 2. (six.5). Dès que le four 2 est vide, on permute de nouveau les voutes 8 et 9; la fusion de la charge préchauffée continue dans le four 1 et une remise en état est effectuée, ce qui termine le cycle des opérations. Un exempl-e de réalisation de l'invention a été décrit cidessus à titre explicatif mais nullement limitatif et il est bien entendu que des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que l'installation selon l'invention pourrait facilement être adaptée pour recevoir des moyens de chargement en continu de matériaux ferrugineux à l'état de particules, ce qui dispenserait du chargement par fournées De plus, bien que dans le mode de réalisation représenté, l'air de combustion pénètre naturellement par les faibles intervalles, cet air peut également être introduit à force dans cette zone. il n'est pas obligatoire que les deux voutes 8 et 9 soient interchangeables; on peut se contenter d'électrodes mobiles, le couvercle "plein 9 comportant, dans ce cas, des ouvertures pour le passage de ces électrodes, et les ouvertures de la voute du four dans lequel s'effectue le chauffage préalable étant fermées de manière étanche par des bouchons gazeux ou mécaniques. Suivant une variante, chacune des deux voutes 8 et 9 peut comporter, en permanence, un jeu d'électrodes, ces Jeux étant mis sous tension alternativement en fonction du rôle que joue chacun des fours 1 et 2. REVENDICAtIONS 1.- Procédé de fabrication d'acier, caractérisé en ce que deux creusets sont reliés par une conduite et sont utilisés alternativement pour des opérations de fusion et d'affinage et des opérations de chargement et de préchauffage, de telle manière que pendant que les fusion et affinage s'effectuent dans un creuset les gaz chauds perdus de ce creuset sont amenés par la conduite dans l'autre creuset pour y préchauffer une charge de riblons, chaque creuset étant commandé indépendamment pour la coulée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz brûlés chauds subissent un chauffage complémentaire en vue d'assurer le chauffage préalable des riblons, au moyen de brûleurs montés dans la conduite. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les voutes des deux creusets sont inversés pour, d'une part, l'opération de fusion et d'affinage et, d'autre part, l'opération de chauffage préalable des riblons. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un jeu unique d'électrodes est monté-aiternativement sur l'une et l'autre voute pour effectuer l'opération de fusion et d'affinage dans le creuset qui convient. 5 - Appareil mettant en oeuvre un procédé selon ltune des revendications n à 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux creusets de four réunis par une conduite (5) servant à faire passer des gaz perdus chauds de llun à l'autre, et des moyens permettant d'effectuer, alternativement, des fusion et affinage à l'arc (11) et des chargement et préchauffage de riblons dans les deux creusets, ces deux creusets étant commandés indépendamment l'un de l'autre pour la coulée du métal. 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que des bruleurs sont installés dans la conduite pour assurer un chauffage complémentaire des gaz chauds perdus. 7.- Appareil selon l'une des revendications 5 et G, caractérisé en ce qu'un trajet continu d'écoulement de gaz est prévu à travers les deux récipients pour guider les gaz brûlés par la conduite, et en ce que deux autres conduites sont. opposées à la conduite qui relie les deux récipients et alignées avec celle-ci, une soupape réversible étant montée dans le trajet des gaz, en amont d'une soufflante pour commander le sens d'écoulement. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les orifices des conduites sont centrées sur un axe commun autour duquel pivotent les creusets pour la coulée du métal. 9.- Appareil selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les voutes des deux creusets sont interchangeables, l'une comportant un jeu d'électrodes pour la fusion et l'affinage, et l'autre étant touché hermétiquement pour conserver la chaleur au cours du chauffage préalable. 10.- Appareil selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que chacune des voutes des creusets peut recevoir un jeu d'électrodes, et en ce que l'on n'utilise qu'un seul jeu que l'on fait passer d'une voute à l'autre en fonction du rôle que doit jouer le creuset correspondant. 11.- Appareil selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que chacune des voutes comporte un jeu d'électrodes, ces deux jeux étant mis sous tension alternativement, en fonction du rôle que joue le four correspondant.