Brevet FR2342344A1 — publié le 19770923

ta nrpsente invention concerne les fours pour l'élabora- tion des m taux et des alliages. L'invention peut être appliquée avec un maximum d'effica- cité à l'élaboration de la fonte. ctuelle@ent pour élaborer les mctaux et les alliages, on emploie largement des cubilots et des fours électriques. tes fours les plus largement connus sont les cubilots à fonte dans les uels on utilise le coke en tant que combustible. Toutefois, ces cubilots n'assurent pas l'élaboration d'un métal de haute qualité. Pour l'élaboration d'un métal, ils requièrent une charge à basse teneur en constituants altérant la @ualité du métal élaboré. Ces derniers temps, le coke est devenu un combustible contingenté; en outre, le personnel préposé à un cubilot à coke est forcé de travailler dans un milieu notablement empoussiéré. Depuis quelque temps se répendent les cubilots marchant au -az naturel. Ces cubilots à gaz ont permis d'élever la qualité du métal élaboré, de supprimer la consommation d'un combustible contingenté (coke) et d'améliorer les conditions de travail du personnel. Actuellement, le processus de raffinage du métal (d'élimination des impuretés altérant sa qualité est réalisé séparément, dans deux fours indépendants, ce qui, en fin de compte, se traduit par une augmentation du prix du métal élaboré. Un tel procédé de raffinage du métal portion par portion implique des dépenses importantes de combustible. tes besoins toujours croissants en métal élaboré rendert actuel le probème me de l'utilisation de charges de basse qualité, résolu tar le raffinage du métal élaboré dans un mélangaur. On connaît large@ent un four comprenant un corps creux @arni, dans la paroi duquel sont montés des krtleurs. Le four possède à sa partie supérieure une ouverture de chargement et un orifice nour l'évacuation des produits de combustion, et, au niveau de sa sole, un trou pour la coulée du métal fondu. Le trou de coulée du four est raccordé par un conduite de métal à l'entrée d1un mélangeur. Le mélangeur a une sole électroconductrice et une électrode placée au-dessus de la sole. L'électrode est raccorde à une source d'alimentation. Ce four fonctionne de la facon suivante. On enfourne la charge par le haut, à travers l'ouverture de chargement, et on la fait fondre par la chaleur résultant de la combustion de raz naturel. Le métal fondu sort du four par le trou de coulée et le conduit de métal le transmet au mélangeur. Dans le mélangeur il y a un laitier en fusion qui réagit avec le métal à raffiner venant du four. On coule périodique@ent dans une poche le métal raffiné du mélangeur, à travers son trou de coulée. Toutefois, on n'arrive pas G élaborer dans un tel four un métal de haute qualité, car le métal liquide arrive dans le mélangeur en jet de section importante, aussi, seule la couche superficielle du métal est-elle raffinée. L'arrivée du métal dans le mélangeur en jet fin abaisserait la proauction du four, n outre, on n'arrive pas à éliminer dans le mélangeur diverses impuretés nuisibles du métal, car il n'existe pas de laitier universel qui assurerait l'élimination simultanée et complète de toutes les impuretés.Pour éliminer les impuretés du métal liquide, on le transvase par portions d'un mélangeur à un autre en le débarrassant successivement des impuretés nuisibles. rour le raffinage du métal tans les fours connus on dépense un temps notable, du fait que le métal est raffiné portion par portion. Malgré le grand nombre de types de fours pour l'élaboration des métaux, les complications importantes liées à leur marche et les Drescrittions de plus en plus sévères concernant la qualité du métal laboré font que le problème de la création d'un four perfectionné pour l'élaboration de métaux n'a pas encore ét résolu. Le but de l'invention est de supprimer les complications indi@uées. On s'est proposé, pour cela, de créer un four pour l'élaboration de métaux et d'alliages qui aurait des moyens de chauffage permettant d'éla@éla@orer un métal de plus haute qualité que celle obtenue dans les fours con@us, grâce au fort abaissement de la teneur au métal en impuretés nusibles. la solution consiste en un four pour l'élaboration de métaux et d'alniages, comprenant un corps creux garni, dans la paroi duquel sont montés des brtleurs, tandis qu'au niveau de sa vole est nag un trou pour la coulée du métal élaboré dans le or, arant à sa partie supérieure une ouverture de chargement et un orifice pour l'évacuation des produits de combustion, four dans lequel, d'après l'invention, la partie inférieure du corps se présente sous la forme d'une cuve pour le raffinage du métal, dans la sole de laquelle est montee une électrode, et dansa paroi de laquelle, à une distance verticale de la sole dépassant en fait le diamètre intérieur de la cuve, mais au-dessous des brûleurs, sont montées encore au moins deux électrodes, un moyen pour la fermeture du circuit électrique entre les électrodes étant placé sur ladite sole. Le montage conjugué dans le four dtélectrodes et de brûleurs permet de réaliser l'éléboration et le raffinage du métal avec des dépenses de combustible moindres que dans les fours connus. La distance choisie entre les électrodes montées dans la paroi de la cuve et dans sa sole, supérieure au diamètre intérieur de la cuve, est déterminée par la longueur nécessaire du parcours des gouttes de métal durant lequel elles ont le temps d'entre raffinées et chauffées jusQ:'à la température prescrite. ta diminution de cette distance réduirait le raffinage et le chauffage des gouttes de métal. Son augmentation se traduirait par un aceroissement injustifié de la consommation d'énergie électri@ue. Une telle réelisation du four, conformément à l'invention, per@et d'élaborer un métal de haute qualité, contenant une quantité minimale d'impuretés nuisibles. Il est avantageux que le moyen pour la fermeture du circuit électri@ue entre les électrodes soit constitué par un matériau électroconducteur en morceaux. Dans ce cas, en tombant sur les morceaux de matériau électroconducteur, le métal en fusion se divise en gouttes fines et est raffine en passant à travers le laitier. En outre, le matériau électroconducteur en morceaux retient sur sa surface- le métal enfourné. La présence d'électrodes et d'un matériau électroconducteur en morceaux placé entre elles permet d'assurer, pendant la marche du four, une haute température des gouttes de métal dans la zone de raffinage et, par cela-même, d'accroître l'efficacité du raffinage du métal élaboré. Geci, à son tcur, permet d'employer pour l'élaboration du métal une charge de basse dualité et, par conséquent, d'abaisser le prix du métal élaboré. il est préférable d'utiliser du coke en tant que matériau élec troconduc te ur en morceaux. Le coke est un matériau répandu et sa consommation dans le four de conception proposée est insignifiante. il est souhaitable que le four ait plusieurs cuves. successives pour le rafinage du métal, chaque cuve étant raccordée à la précédente par un conduit métallique ascendant, dont l'angle de montée est choisi de façon à retenir le laitier dans la cuve, la dernière cuve ayant un trou pour ls coulée du métal. La présence de plusieurs cuves permet l'emploi de laitiers de compositions différentes, introduits dans chaque cuve à travers des ouvertures de chargement, ce qui rend possible le raffinage complet du métal. Pour expliquer l'invention, on décrit plus bas des exemples non limitatifs de réalisation du four proposé, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un four conforme à l'invention - la figure 2 représente la coupe II-II de la figure 1. Le four pour l'élaboration de métaux et d'allia@@s comprend un corps creux i (figure 1) garni de réfra taire 2. La partie inférieure du corps i constitue une cuve 3 pour le raffinage d métal. A la partie supérieure 4 du cor@s 1 sont ménagés une ouverture de chargement 5 et un orifice à pour l'évacuation des produits de combustion. dans la paroi 7 de la partie supérieure 4 du corps 1 sont montés des brûl@urs 8 (figure 2). @our l'élimination complète des impuretés nuisibles du métal, le four compren encore deux cuves 9 et 10 (figure 1) pour le raffinage du métal. La cuve 9 est raccordée à la cuve 3 et ' a cuve 10 est raccordée à la cuve 9 par des conduits de métal asce@dant 11 et 12 respectivement. L'angle de montée des conduits 11 et 12 est choisi de façon à assurer la retnue du l4tier dans les cuves 3 et 9. La cuve 10 a un trou 13 pour la coulée du métal. sans l'exemple considéré, le four possede trois cuve 3, 9 et 10. Wl pourrait, avec un succès non moindre, avoir quatre, ci- et m4re plus de cinq cuves. 9ans la sole 14, 15 et 16 de chaque cuve est montée une électrode 17, 18 et 19, respectivement, et dans la paroi 20 (figure 2), 21 (figure i) et 22 de chaque cuve, à une distance verticale de ' a sole supérieure en fait au diamètre intérieur de la cuve, sont montées encore deux électrodes 23, 24 et 25 respectivement. A la partie supérieure des cuves 9 et 10 est ménagée une ouverture de chargement 16 et 27 respectivement. Dans l'exemple considéré, dans la paroi de chaque cuve sont montées deux électrodes. On pourrait, avec un succès non moindre, monter dans la paroi de chaque cuve trois, quatre ou plus de quatre électrodes. sur la sole de chaque cuve est placé un moyen pour la fermeture du circuit électrique entre les électrodes. Dans l'exemple considéré, ce moyen est constitué par du coke 28. Le moyen pour la fermeture du circuit électrique entre les -lectrodes pourrait eAtre constitué par un autre matériau électroconducteur approprié, par exemple par un rloc de graphite ou par du laitier liquide; la plus efficace est d'employer un matériau électroconducteur en morceaux. te four élaboré les métaux et les alliages par le procédé sulvant. On charge du coke 28 dans les cuves 3, 9 et 10, jus @'à ur niveau dépassant quelque peu le niveau des électrodes montées dans la paroi de chacune des cuves. ensuite on applique aux électrodes un courant électrique qui a pour effet de chauffer le coke jus@u'à une temperature suffisante pour ;-l fusion au laitier. Une fois cette température atteinte, on charge le laitier dans les cuves, à travers les ouvertures de chargement 5, 26 et 27. Bans chacune des cuves le laitier a une composition différente. Sous l'effet de la chaleur dégagée par le passage du courant électrique à travers le coke, le laitier Bond et, en remplissant les vires entre les morceaux de coke, devient conducteur de courant et s'échauffe jusqu' une température encore plus élevée. Ensuite, on adret le combustible aux brûleurs 8 et, quand sa combustion devient stable au-dessus de la cuve 3, on enfourne le métal à travers l'ouverture de chargement 5. Sous l'effet de la chaleur résultant de la combustion du combustible, le métal fond, tombe en filets sur les morceaux de coke 28 et se divise en gouttes.Les gouttes de métal passent à travers la couche de laitier liquide, y sont raffinées et, en s'écoulant suivant les morceaux de coke, descendent sur la sole 14 de la cuve 3. wu fur et à mesure que le métal liquide s'accumule dans la cuve 3, son niveau monte dans le conduit de métal ascendant il Quand il arrive a la uartie supérieure de ce conduit, le métal s'écoule en un jet dans la cuve 9 où il subit un raffinage supplémentaire, puis il passe à la cuve 10. Dans la cuve 10, le métal liquide est raffiné jus@u'à élimination complète des impuretés nuisibles, puis il est coulé dans le mélangeur basculant 29 à travers le trou de coulée 13. L'emploi du four conforme i l'invention permet d'éliminer d'une façon plus complète les impuretés nusibles du métal et d'utiliser les laitiers disponibles pour éliminer séparément les impuretés nuisibles. De plus, il est possible d'obtenir un métal en fusion à n'importe quelle température nécessaire à la fabrication, d'employer des charges de basse qualité et d'utiliser des combustibles moins chers, par exemple le ?z naturel, et l'énergie électrique. L'utilisation conjuguée du gaz naturel et de l'énergie électrique pour le chauffage du four assure de meilleures conditions de travail au personnel préposé. Le coke utilisé dans ce procédé n'est necessaire Qu'en quantité suffisante pour remplir le four et les cuves jusqu'au niveau des électrodes-supérieures. Pendant sa mise en température initiale, le coke brûle partiellement, mais, lors de la fusion du laitier qui le recouvre, sa combustion cesse, car il est alors isole de l'air ; le laitier l'enrobe . Le coke enrobé dans le liter peut être réutilisé lors de l'élaboration suivants du métal te four pour l'élaboration de métaux et d'alliages peut fonctionner avec une seule cuve 3, mais, dans ce cas, le métal en fusion ne sera pas complètement débarrassé des impuretés nui sibles Un tel four permet une bonne désulfuration et une bonne déphosphoration du métal, ainsi que la saturation du métal par le silicium. L'avantage d'un tel four consiste en ce que la fusion et le raffinage du métal peuvent être réalisés dans un seul appareil, et qu'il donne la possibilité d!obtenir en continu un métal fondu à haute température. Les essais ont monté que le four conforme à l'invention assure une élévation notable de la qualité du métal, grâce à l'élimination efficace de ses impuretés nuisibles, qu'il est d'utilisation économique grâce à l'abaissement des dépenses d'énergie par tonne de métal élaboré et qu'il a un grand rendement énergéti@ue. En outre, selon IL composition chimique du laitier utilisé pour raffiner le métal, on peut élaborer un métal à propriétés mécaniques et chimiques prédéterminées. Bien entendu, l'invention n'est nullerent limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des écuivalents techniques des movens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esnrit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS. 1. Four pour l'élaboration de métaux et d'alliages, du type comprenant un corps creux garni, dans la paroi duquel sont montés des bradeurs et au niveau de la sole duquel est ménagé un trou pour la coulée du métal élaboré dans le four, ledit four comportant à sa partie supérieure une ouverture de @hargement et un orifice pour l'évacuation des produits de combustion, caractérisé en ce que la partie inférieure ru corps du four forme une cuve pour le raffinage du métal, dansla sole de laquelle est montée une électrode, et dans la paroi de laquelle, à une distance verticale de la sole dépassant en fait le diamètre intérieur de la cuve, mais au-dessous des brdleurs, sont montées encore au moins deux électrodes, un moyen pour la fermeture du circuit électrique entre les électrodes étant placé sur ladite sole 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour la fermeture du circuit électrique entre les électrodes est un matériau électroconducteur en morceaux. 3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce sue le matériau électroconducteur en morceaux est du coke. 4. Four selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce c:u'il possède plusieurs cuves successives pour le raffinage du métal, chaque cuve étant raccordée à la précédente par un conduit métallique ascendant dont l'angle de montée est choisi de façon à assurer la retenue du laitier dans la cuve, la dernière desdites cuves comportant un trou pour la coulpe du métal.