Brevet FR2306267A1 — publié le 19761029

La présente invention se rapporte d'une manière gé nérale aux fours de fusion et à la production d'aciers, et elle concerne plus particulièrement un four de production d'aciers avec comme matière première des déchets d'acier et similiaires I1 est bien connu que ia paroi d'un four pour fondre un métal doit présenter d'excellentes propriétés thermiques telles que la résistance à la chaleur, l'isolement thermique, la haute résistance aux hautes temperatures et la résistance à l'érosion, comme c'est le cas pour des fours chauffants ordinaires.Cependant, dans un four de production d'aciers, en particulier lorsque l'acier est produit à partir diune matière première constituée par des déchets d'aciers, on applique au four une concentration élevée d'énergie thermique pour augmenter son rendement et pour cette raison, la tem pérature de l'intérieur du four prend une valeur très élevée. En conséquence, le revêtement en briques refractaires du four tend à être serieusement endommagé et il faut donc un entretien fréquent (ou des réparations périodiques) et un remplacement fréquent des briques réfractaires. De plus, même en fonctidnnementtlgerittement et l'érosion par les écla voussures de métal oxydé ont rendu fréquemment est inévitable- m-ent nécessaire d'interrompre le fonctionnement du four à des moments autres que ceux prévus pour l'entretien périodique. Les fréquentes intetruptions du fonctionnement du four reduisent la quantité d'acier produite et, par suite, augmentent les frais dé production. Dans le but d'éviter les difficultés décrites cidessus dans les fours connus, on utilise des briques amelio- rées telles que des briques basiques fortement cuites et similaires, que l'on cuit a une température supérieure a celle des briques réfractaires ordinaires. Cependant, il ne semble pas qu'aucune catégorie de ces briques réfractaires puisse supprimer de manière satisfaisante les difficultés sus-mentionnées des fours classiques. On sait aussi que les briques appelées carbonées présentent une température de ramollissement -comprise entre 15Q0 et 1900 C et que leur résistance a la chaleur est très supérieure a celle de n'importe quelles briques réfractaires classiques. De plus, la masse volumique réelle d'une brique carbonée est d'environ 3000 kg/m3, ce qui est très supérieure a celle des autres briques, et sa chaleur spécifique est de 0,2 kcal/kg.oC. Une brique carbonée présente aussi une haute résistance aux températures élevées, et sa résistance à l'effrittement est beaucoup plus élevée que celle des briques refractaires ordinaires. Une brique carbonée présente toutefois des inconvénients tels qu'une haute poss'ibilité d''oxydation et une faible résistance à l'attaque par le laitier aux températures élevées. De plus, la conductivite thermique de la brique car bonée est d'environ dix fois supérieure a celle des briques réfractaires ordinaires. Ces inconvénients des briques carbonées sont si importants que l'on a considéré, jusqu'à présent, que les briques carbonées ne convenaient pas pour des parois de four malgré leurs carahtéristiques avantageuses mentionnées ci-dessus. La présente invention a pour objets - 'de manière prédominante, un four pour ia production d'aciers dans lequel on utilise les briques carbonées sus-mentionnées dans une partie importante de la paroi du four, de sorte que l'on améliore notablement la résistance à la chaleur, la résistance aux températurés 'élevées et la nature anti-effriDement du four. - un four pour la production d'aciers, dans lequel une partie de la paroi du four; dont le bord inférieur est écarté vers le haut de l'a surface superieurë de la couche de laitier d'une distance predéterminEe, est faite'de briques carbonées, et dans lequel dés moyens de refroidi'ssement par eau sont prévus dans cette partie de ia paroi 'du four de manière que, les propriétés avantageuses des briques carbonées étant totalement utilisées, les effets des propriétés indésirables de ces briques, telles que la susceptibilité à l'oxydation, la basse résistance au laitier et la tendance a être érodées par les éclaboussures de métal oxydé, puissent être notablement réduits. - un four de production d'aciers dans lequel les moyens de refroidissement par eau sus-mentionnEs sont présents sous la forme de caissons d'eau de refroidissement introduits dans la partie décrite ci-dessus de la paroi du four, de manière que la construction du four et la manipulation des tuyauteries de refroidissement par eau puissent être fortement simpli fiées. - un four de production d'aciers dans lequel plusieurs caissons d'eau de refroidissement sont présents dans la paroi du four, de manière à faciliter grandement leur remplacement en cas de fuites. Selon la présente invention, un four pour la production d'acier comprend une partie formant fond, une paroi de four érigée autour de ce fond pour délimiter une partie contenant de l'acier fondu, un revêtement en briques carbonées présent sur une partie de paroi de la surface intérieure de la paroi du four de telle manière que le bord inférieur de ladite partie de paroi soit écarté vers le haut, d'une distance prédéterminée, de la surface d'une couche de laitier formée sur la surface de l'acier fondu, et des moyens pour refroidir à l'eau ladite partie du four dont la paroi est revêtue de briques carbonées. La figure unique du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être realisée, ladite figure étant une coupe verticale schématique d'un four à acier selon l'invention. Dans le mode de réalisation préféré, on a indiqué sur la figure unique un four 1 comprenant une partie de fond la en forme de cuvette, une paroi lb de four érigée sur la périphérie de la partie la et autour de celle-ci ; et une partie de toit lc prévu pour recouvrir l'extrémité supérieure de la paroi lb. Du métal fondu produit dans le four à partir d'une matière première telle que des déchets d'acier est recueillie dans la partie inférieure du four, formée par la partie de fond la et une partie inférieure de la paroi lb du four. Habituellement, la surface du métal fondu est recouverte d'une couche de laitier rassemblée sur la surface du métal fondu. Selon la présente invention, la surface interne d'une partie, désignée par 3, de la paroi lb du four, et allant d'environ 100 mm au-dessus de la surface 2 de la couche de laitier à l'extrémité supérieure de la paroi lb, est revêtue de briques carbonées. Egalement selon l'invention, un nombre requis (deux dans l'exemple représenté) de caissons 4 de refroidissement à l'eau sont présents dans cette partie 3 de la paroi lb de telle manière que le caisson le plus bas soit placé en une position séparée vers le haut de la surface 2 de la couche de laitier par une distance allant de 300 mm à 500 mm. Le caisson immédiatement supérieur est prévu dans une position séparée vers le haut du caisson précédent d'une distance d'environ 400 mm, et les caissons successifs éventuels sont prévus de la même manière, une distance d'environ 400 mm étant maintenue entre eux. Chaque caisson 4 peut être de section rectangulaire qui, lorsque l'épaisseur de la paroi du four y compris le revêtement en briques carbonées est supposée être d'environ 350 mm, a une épaisseur d'environ 200 mm et une hauteur d'environ 130 mm. Chaque caisson 4 peut appartenir à une construction continue de forme annulaire autour de la paroi du four. En variante, chaque caisson 4 en forme annulaire peut être divisé sur sa circonférence en plusieurs blocs (trois blocs dans cet exemple). Dans l'un ou l'autre cas, chaque caisson annulaire ou chaque bloc de caissons est relié à la fois a un tuyau 5a d'en trée a d'eau et à un tuyau 5b de sortie d'eau, de sorte que de l'eau de refroidissement peut circuler dans lesdits caissons ou blocs à travers ces tuyaux 5a et 5b. Du fait que les caissons 4 de refroidissement a l'eau sont divisés de cette façon, l'entretien et le remplacement des parties endommagées du système de refroidissement peuvent être notablement facilités. Bien que l'on ait décrit un exemple dans lequel deux des caissons de refroidissement à l'eau sont chacun divisés en trois blocs, on peut disposer verticalement trois ou quatre desdits caissons à intervalles prédéterminés, et chaque caisson peut être divisé en 2 à 4 blocs suivant la dimension du four. Les briques carbonées utilisées pour le revêtement de la partie 3 de la paroi lb du four ont une teneur en carbone de plus de 99%, une porosité de 25 à 30%, une masse volumique apparente de 1,5 a 1,6 kg/dm3 et une caractéristique réfractaire d'environ 3400"C. Puisque la composition du four selon la présente invention est celle décrite ci-dessus, la partie supérieure 3 de la paroi du four peut être refroidie efficacement par suite de la haute conductivité thermique sus-mentionnée des briques carbonées lorsque l'eau de refroidissement circule à travers les caissons de refroidissement a l'eau par l'interme- diaire des tuyaux d'amenée d'eau 5a et de sortie d'eau 5b.De cette façon, on peut éviter une température trop élevée des briques carbonées, qui tend à provoquer l'érosion des briques lorsque des éclaboussures de métal oxydé, par exemple de l'oxyde de fer, sont projetées sur les surfaces des briques, et l'on peut utiliser complètement, a la température de fonctionnement du four, les caractéristiques avantageuses des briques carbonées telles que la haute résistance a la chaleur , la haute résistance aux températures élevées et la haute résistance à l'effrittement. Les expériences de la Demanderesse ont montré que le four selon l'invention peut résister à plus de 250 piquées sans aucune réparation, avec une haute productivité de 15 000 tonnes d'acier en 20 jours, alors que les fours classiques deviennent inutilisables après 50 piquées, en produisant environ 10 000 tonnes d'axer on 20 jours et en étant réparés pendant ces opérations. De p tl a été montré que la consommation unitaire de briques (quantité de briques utilisées pour construire et réparer le four en fonction de la quantité d'acier produite pendant la durée de service du four) peut être réduite jusqu'à une valeur aussi basse que 1,7 kg par tonne de produit, ce qui représente moins de la moitié de la quantité nécessaire pour les fours classiques. REVENDICATIONS 1. Four pour la production d'acier, caractérisé en ce qu'il comprend une partie formant fond, une paroi de four érigée autour de ce fond pour délimiter une partie contenant de l'acier fondu, un revêtement en briques carbonées présent sur une partie de paroi de la surface intérieure de la paroi du four de telle manière que le bord inférieur de ladite partie de paroi soit écarté vers le haut, d'une distance prédéterminée, de la surface d'une couche de laitier formée sur la surface de l'acier fondu, et des moyens pour refroidir à l'eau ladite partie du four dont la paroi est revetue de briques carbonées. 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour refroidir à l'eau comprennent au moins un caisson de refroidissement à l'eau noyé dans ladite partie de la paroi du four à une distance prédéterminée mesurée vers l'extérieur à partir de sa surface intérieure, et un tuyau d'amenée d'eau ainsi qu'un tuyau de sortie d'eau reliés audit caisson de manière que l'eau de refroidissement puisse circuler à travers celui-ci. 3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement à 1eau comprennent plusieurs caissons de refroidissement à l'eau en configuration annulaire distribuées dans ladite partie de la paroi du four et espacés entre eux vers le haut et vers le bas. 4. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque caisson de refroidissement a l'eau est divisé en plusieurs blocs disposés dans le sens horizontal, et en ce que le tuyau d'amenée d'eau et le tuyau de sortie d'eau sont reliés a chacun desdits blocs. 5. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites briques carbonées présentent une teneur en carbone de plus de 99%, une porosité comprise entre 25 et 30%, une masse volumique apparente comprise entre 1,5 et 1,6 kg/dm3, et une caractéristique réfractaire de 34000C.