Brevet FR2347444A1 — publié le 19771104

L'invention est relative à une installation pour faire fondre de la ferraille, de l'éponge ou loupe de fer, des pellets, des nodules frittés et des matières premières analogues, dans un four vertical dont la section transversale est pratiquement constante, à contre-courant d'une flamme centrale de combustible et d'oxygène qui est créée au-dessous de la colonne de matières premières par un ou plusieurs brûleurs et qui attaque cette colonne par le bas sur la plus grande partie de sa section, le fond du four vertical étant muni d'un canal de sortie pour les matières fondues. L'invention a pour but de maintenir aussi faible que pos sibe l'attaque du garnissage réfractaire par les scories de FeO très agressives qui sont produites à la fusion par la flamme très chaude de combustible et d'oxygène, sans toutefois qu'une solidification des matières fondues soit à redouter. L'invention a donc pour objet une installation, du genre défini en préambule, qui est caractérisée en ce qu'un canal de sortie de scories est disposé au-dessus du fond de l'enceinte de fusion et en ce que le canal de sortie dont est muni le fond de l'enceinte de fusion est agencé en-siphon à chauffage indirect pour le métal liquide, l'ouverture de sortie du siphon étant si tuéeà une hauteur telle que la couche de scories contenue dans l'enceinte de fusion ainsi que le canal de sortie de scories se trouvent au niveau de la carapace de fer qui soutient la colonne de matières premières. I1 en résulte que les scories agressives qui se produisent à la fusion sont enlevées de façon continue,dès leur lieu de naissance dans l'enceinte de fusion, si bien que les enceintes suivantes ne sont pas mises en contact avec ces scories. En outre, l'usure produite par les scories dans l'enceinte de fusion est maintenue à une valeur minimale car le canal de sortie en forme de siphon qui est offert au métal tondu est agencé de façon telle que la couche de scories se trouve au niveau de la carapace de fer qui soutient la colonne de matières premières, laquelle carapace se régénère au fur et à mesure.Pour cette raison et étant donné aussi que les matières fondues s'écoulent le long de la carapace de fer lors de leur progression vers le fond de l'enceinte de fusion, les scories agressives ne viennent pratiquement pas du tout en contact avec la paroi intérieure de l'enceinte de fusion. De plus, toute solidification du métal liquide à 1' intérieur du canal de sortie du métal est empêchée par le chauffage indirect de ce canal. Le métal liquide en fusion se trouve certes à une température qui n'est que légèrement supérieure au point de liquidus de sorte qu'une séparation des scories, en présence d'un canal de sortie en forme de siphon pour le métal liquide, pourrait conduire à une solidification de ce métal dans ledit canal. Ce risque est toutefois éliminé grâce au chauffage indirect du siphon qui est prévu selon l'invention, ce chauffage étant dû à une bobine d'induction ou à une enceinte de surchauffe incorporée au canal de sortie en forme de siphon. Selon l'invention, il est ainsi réalisé une séparation rigoureuse entre la zone oxydante, qui est située à l'intérieurdela chambm de fusion de l'enceinte de fusion,et une zone réductrice, qui est située dans une enceinte de traitement lui faisant suite. En outre, le fond de l'enceinte de fusion se trouve protégé au mieux par le métal liquide qui se trouve sur ce fond. L'installation s'applique de manière particulièrement favorable à la fabrication continue de l'acier. Dans ce cas, on relie l'enceinte de fusion directement à l'enceinte de surchauffe en appliquant le principe du siphon entre ces deux enceintes et en faisant régler le niveau par le trop-plein de l'enceinte de surchauffe. L'une des branches communicantes du siphon est formée par le canal de sortie du métal et l'autre par l'enceinte de surchauffe. L'enceinte de passage servant à la surchauffe peut être chauffée par voie inductive puisque les scories ont été enlevées au préalable, le principe de l'induction à bobine ou à rigole pouvant être utilisé à cet effet. La surchauffe peut aussi se faire à l'aide d'arcs électriques ; malgré la séparation primaire effectuée sur les scories, on peut réintroduire une partie de cellesci dans l'enceinte de passage à surchauffe par une rigole de dérivation pour pouvoir faire exécuter par ces scories un complément de travail à l'aide de calcaire. I1 est néanmoins possible également de laisser s'écouler sans surchauffe le métal fondu et débarrassé des scories, et d'associer au canal de sortie une bobine d'induction pour pouvoir procéder de façon continue à la surchauffe, déjà dans le canal de sortie. Ceci est avantageux par exemple avec des matières premières particulièrement pures et uniformes, telles que de l'éponge de fer, avec lesquelles, en dehors des opérations indispensables de sur chauffe et d'introduction de substances d'alliage, aucune opération métallurgique n'est plus nécessaire après l'enlèvement des scories. A laide de cette installation, on réduit à une valeur aussi faible que possible l'attaque du garnissage réfractaire et on influe au mieux sur le métal débarrassé des scories, en ce qui concerne son comportement à l'intérieur des enceintes de traitement ultérieur. De cette manière, il est même possible de faire fondre de manière économique des minerais trop riches en gangue pour être normalement utilisables ou de la ferraille trop chargée d'impuretés car, contraitement à l'étant de la technique, les quantités relativement grandes des scories produites, grâce à leur enlèvement préalable, n'influent pas défavorablement sur l'apport de calcaire nécessaire, donc sur la quantité globale ils scories et par conséquent sur la mise au mille. L'invention va maintenant être exposée plus en détail à l'aide des modes de réalisation représentés aux dessins annexés. La fig.1 montre en coupe verticale la combinaison d'une enceinte de fusion avec une enceinte de passage à surchauffe. La fig.2 représente une coupe horizontale selon la ligne A-A de la fig.1. La fig.3 montre en coupe verticale une aube combinaison d'une enceinte de fusion avec une enceinte de passage à surchauffe. Les fiv.4 et 5 montrent en coupe verticale deux autres variantes relatives à l'enlèvement des scories. Telle qu'elle est représentée aux fig.1 et 2, l'installation de production continue d'acier comprend une enceinte de fusion, constituée par un four vertical 1, et une enceinte de passage à surchauffe 2 reliée au four vertical 1. Ce dernier a une section transversale pratiquement constante mais il s'évase légèrement vers le bas. Le four vertical 1 reçoit les matières premières d'un dispositif de chargement 3 qui forme une colonne de matières premières 4 à l'intérieur de ce four. Au-dessus du fond 5 de celui-ci, la paroi latérale du four 1 est traversée par un certain nombre de brûleurs 6 auxquels des canalisations d'alimentation 7 amènent du combustible et de l'oxygène. Les flammes 8 produites par ces brûleurs 6 forment une chambre de fusion 9 audessous de la colonne de matières premières 4; les flammes 8 attaquent cette colonne 4 par le bas et la font fondre de façon continue à contre-courant. Les gaz dégagés lors de la fusion sont évacués par une cheminée 9a. Pour constituer chaque brûleur 6, on utilise avantageusement deux tubes coaxiaux dont le tube intérieur amène l'oxygène et le tube extérieur le combustible de sorte qu'il se crée, autour des brûleurs, des excroissances 10 qui soutiennent la colonne de matières premières 4 et qui protègent le garnissage réfractaire de l'attaque par les scories. I1 est aussi possible soit de faire traverser axialement le fond 5 ou la colonne de matières premières 4 par un brûleur pour créer ainsi une flamme centrale, auquel cas la colonne 4 s'appuie sur le fond 5 du four vertical 1, soit d'utiliser un brûleur annulaire. Le fond 5 du four vertical 1 possède, pour le métal liquide 13, un canalde sortie Il vers lequel il est en pente. Au niveau des excroissances 10, la paroi latérale du four vertical 1 comporte un canal de sortie 12 par lequel partent les scories 14 qui sont produites à la fusion. Le métal 13 qui sort par le canal 11 arrive dans l'enceinte de passage à surchauffe 2 qui est munie d'un trop-plein 15. Ce trop-plein 15 se trouve légèrement audes sous du niveau du canal de sortie des scories 12 de façon que le métal 13 ne puisse sortir par le canal de sortie 12 réservé aux scories 14. Selon le mode de réalisation représenté aux fig.1 et 2, la surchauffe est produite par des électrodes 16 dans l'enceinte 2 qui est prévue à cet effet et à laquelle'une partie des scories 14 qui sortent par le canal 12 est conduite par un canal de dérivation 17. Selon le mode de réalisation représenté à la fig.3, lten- ceinte de passage à surchauffe 2 est chauffée par induction, à l'aide d'une bobine d'induction 18. Selon le mode de réalisation de la fig.4, on n'utilise pas d'enceinte de passage 2 mais seulement un canal de sortie de métal Il en forme de siphon; un trop-plein 15 est alors disposé un peu au-dessous du niveau du canal de sortie 12 des scories. Dans ce cas, il est prévu un dispositif de surchauffe 19 fonctionnant par induction au passage du métal dans une rigole qui est fo ré par le canal de sortie 11. Selon le mode de réalisation de la fig.5, le canal de sortie du métal Il est chauffé par une bobine d'induction 20 pour réaliser une surchauffe du métal fondu. Le canal de sortie des scories 12 est disposé à une hauteur telle que le fond 5 du four vertical 1 est recouvert de métal liquide 13 et est ainsi protégé de la corrosion par les scories 14, lesquelles se trouvent au niveau de la carapace de fer, à régénération continue, qui est formée par les excroissances 10. REVENDICATIONS 1 - Installation pour faire fondre de la ferraille, de l'éponge ou loupe de fer, des pellets, des nodules frittés et des matières premières analogues dans un four vertical dont la section transversale est pratiquement constante,à contre-courant d'une flamme centrale de combustible et d'oxygène qui est créée audessous de la colonne de matières premières par un ou plusieurs brûleurs et qui attaque cette colonne par le bas sur la plus grande partie de sa section, le fond du four vertical étant muni d'un canal de sortie pour les matières fondues, caractérisée en ce qu'un canal de sortie de scories (12) est disposé au-dessus du fondre l'enceinte de fusion (1) et en ce que le canal de sortie (11) dont est muni le fond (5) de l'enceinte de fusion (1) est agencé en siphon à chauffage indirect pour le métal liquide, l'ou- verture de sortie (15) du siphon étant située à une hauteur telle que la couche de scories (14) contenue dans l'enceintede fusion (1) ainsi que le canal de sortie de scories (12) se trouvent au niveau de la carapace de fer (10) qui soutient la colonne de matières premières (4). 2 - Installation selon la revendication 1, caractériséeen ce que le canal de sortie (11) en forme de siphon qui est prévu pour le métal liquide (13) comprend une enceinte de passage (2) chauffée. 3 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal de sortie (11) du métal est chauffé par voie inductive. 4 - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en cas d'utilisation d'une enceinte de surchauffe (2) chauffée à l'arc électrique, le canal de sortie des scories (11) est muni d'une dérivation (17) qui aboutit à cette enceinte (2).