Brevet FR2505219A1 — publié le 19821112

Système de transport de métal liquide comprenant un moyen pour maintenir la température du métal liquide Dans le procédé de traitement de métaux liquides, il est important de maintenir la température du métal liquide qui, dans le cas du procédé de base d'élaboration d'acier à ltoxy- gène, permet l'utilisation d'un pourcentage plus important de ferraille à bas prix au lieu du métal liquide ou fonte en fusion d'un prix élevé. Dans un procédé typique d'élaboration d'acier, la métal liquide est transporté entre le haut fourneau et l'ins- tallation o est élaboré l'acier à l'aide d'une cuve ou récipient de transport de métal liquide qui comprend une poche de coulée rotative du type dit usous-marinm* La poche de coulée rotative est, de façon typique, un récipient métallique garni de briques réfractaires et comportant une ouverture formant embouchure. Dans le procédé de base à l'orygène, un haut fourneau déverse le métal liquide, c'est-à-dire la fonte en fusion, à travers l'embouchure dans la poche de coulée de la cuve de transport de métal liquide La cuve est ensuite transportée jusqu'à Vins- tallation d'élaboration d'acier o on la fait tourner pour la vider du métal liquide qu'elle contient La cuve vide de trans- port de métal liquide est alors renvoyée au haut fourneau et le cycle recommence Une cuve classique de transport de métal liquide est décrite dans le brevet U S 4 260 141 cité ici k titre de référence* On a déterminé, par voie expérimentale, que la tempé- rature du garnissage réfractaire de la poche de coulée a un effet important sur la température du métal liquide fourni k l'installation d'élaboration d'acier Il se produit des chutes importantes de température du garnissage réfractaire pendant la période s'étendant depuis le moment o la poche de coulée est vidée à l'installation d'élaboration d'acier et le moment o elle est ensuite réutilisée au haut fourneau L'importance de cette chute de température est fonction de la période de temps mentionnée ci-dessus, de la température du métal liquide avant le vidage, des conditions de température ambiante et des dimensions de l'embouchure de la poche de coulée Cette chute de température est accélérée par l'effet naturel de cheminée de l'embouchure de la poche de coulée On a remarqué en outre que la vitesse dans laquelle a lieu cette chute de température du garnissage réfractaire est maximale dans l'instant qui suit immédiatement le vidage de la poche de coulée à l'installation d'élaboration d'acier. Dans le présent exposé, on décrit une technique nouvelle permettant de réduire la diminution de température du métal liquide dans les procédés de traitement de métaux liqui- des de manière à obtenir ainsi des économies d'énergie impor- tantes en maintenant la température du métal liquide Cette technique comprend la mise en place d'un couvercle calorifuge sur l'embouchure de la cuve de transport. Dans le procédé d'élaboration de l'acier, on bénéficie d'avantages importants quand on réduit la chute de température de la matière du garnissage réfractaire de la poche de coulée en utilisant ce couvercle d'embouchure, ces avantages comprenant: a) la quantité de métal liquide coûteux (fonte en fusion) nécessaire pour maintenir la température de ce métal liquide est plus faible, et l'on peut de ce fait utiliser une quantité accrue de ferraille à bas prix dans le procédé d'élaboration d'acier; b) l'accumulation de résidus provenant du laitier et du graphite de haut fourneau restant à l'intérieur de la poche de coulée et de l'embouchure de celle-ci est minimisée par la température plus élevée du gar- nissage réfractaire obtenue grâce à l'utilisation du couvercle d'embouchure La température plus élevée du garnissage réfractaire diminue la tendance de ce laitier et de ce graphite à s'accumuler et à se solidifier. Cette réduction d'accumulation des résidus solidifiés diminue les besoins de nettoyage de la cuve et minimise la réductiffn de la capacité de transport de la cuve qui se produirait dans le cas d'une accumulation importante de résidus. On va maintenant décrire de façon plus détaillée la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels t la figure IA est une représentation schématique d'une cave de transport de métal liquide selon la technique anté- rieure et la figure 1 B est une vue en coupe de-la cuve de la figure Il; les figures 2 A et 2 B illustrent l'application d'un nouveau couvercle calorifuge en combinaison avec la poche de coulée de la cuve de transport de métal liquide de la figure 1; les figures 3 A et 3 B sont des vues de détail d'un mode de réalisation du couvercle des figures 2 A et 2 B; les figures 4 , 4 B, 4 C et 4 D illustrent l'utilisation du couvercle dans un procédé d'élaboration de l'acier; et la figure 5 est une variante de mode de réalisation du couvercle. En se référant aux figures 1 A et l B, on voit que l'on y a représenté un mode de réalisation de la technique anté- rieure d'une cuve V de transport de métal liquide consistant en une poche de coulée rotative L comportant une embouchure M et fixée à un dispositif de transport TR. Au haut fourneau d'une installation typique d'élabora- tion d'acier, le métal liquide (fonte en fusion) est coulé ' travers un ou des trous de coulée situés dans le creuset du four Le métal liquide est fourni à la cuve V par des conduits de coulée ou rigoles en fonte garnis d'une matière réfractaire. Le métal liquide est coulé, c'est-à-dire chargé, dans la poche de coulée L à travers l'embouchure M La température du métal liquide au haut fourneau est, de façon caractéristique, dtenvi- ron 14820 C tandis que la température correspondante du métal liquide lorsque la cuve V arrive à l'installation d'élaboration d'acier est d'environ 13260 C Quand la cuve vidée V revient au haut fourneau, la température correspondante du garnissage réfractaire de la poche de coulée L est d'environ 8990 C Il se produit donc une chute de température d'environ 1560 C entre le haut fourneau et l'installation d'élaboration d'acier et une autre chute de température d'environ 4270 C du garnissage réfractaire a lieu entre l'installation délaboration d'acier et le haut fourneau Un facteur principal intervenant dans la chute de la température du garnissage réfractaire est l'effét naturel de cheminée de l'embouchure M de la poche de coulée. En se référant aux figures 2 et 2 B, on voit que l'on place un couvercle isolant CM sur l'embouchure M de la poche de coulée de la cuve Y On a vérifié, par voie expérimentale, que l'utilisation du couvercle calorifuge CM réduit dans des proportions importantes à la fois la chute de temp 4 rature du métal liquide pendant le transport de la cuve V entre le haut fourneau et l'installation d'élaboration d'acier et la chute de température de la matière réfractaire de la poche de coulée L entre l'installation délaboration d'acier et le haut fourneau. Le couvercle CM est fixé mécaniquement ' la cuve V à l'aide de moyens de fixation mécaniques appropriées M, comme par exemple des boulons ou des clavettes Le couvercle CM est maintenu en position en travers de l'embouchure M de la poche de coulée par un élément formant poids WM s'étendant depuis une bande B de matière qui est fixée à l'extrémité opposée Wdu couvercle CM. Bien que l'utilisation du couvercle CM soit décrit ici à propos d'un procédé d'élaboration d'acier, les avantages procurés par ce couvercle CM sont applicables dans de nombreu- ses opérations de manutention de métal liquide comprenant des opérations de fonderie et le traitement de l'aluminium. La structure du couvercle CM peut varier selon l'appli- cation Ce couvercle peut être un couvercle rigide et imper- méable qui est placé sur l'embouchure-M après que le métal liquide a été coulé, c'est-à-dire chargé, dans la poche de coulée M, enlevé pendant que le métal liquide est vidé, c'est- à-dire déchargé, de la poche de coulée L, et remis en place sur l'embouchure M pendant que la cuve vidée V est renvoyée au haut fourneau Du fait que la perte de chaleur la plus impor- tante ayant lieu dans le procédé d'élaboration de l'acier se produit après que la poche de coulée L a été vidée à l'instal- lation d'élaboration d'acier, l'utilisation du couvercle CM pourrait être limitée à la période de temps durant laquelle la cuve V revient de l'installation d'élaboration d'acier au haut fourneau. La nécessité d'enlever le couvercle CM à l'endroit du haut fourneau dans un procédé d'élaboration d'acier peut sou- lever des problèmes en raison de l'espace limité et de l'envi- ronnement C'est pourquoi une structure préférée de couvercle est celle qui permet au couvercle CM de rester en place sur l'embouchure M pendant que le métal liquide est coulé dans la poche de coulée L Ce mode de réalisation du couvercle calori- fuge CM est illustré sur les figures 3 A et 3 B sous la forme d'un couvercle flexible CM Une bande B de matière est utilisée pour fixer le couvercle CM aux éléments de fixation mécaniques MA de la figure 2 et pour supporter le poids VM. Une matière calorifuge T, comme par exemple la matière "Kaovool" vendu dans le commerce, est supporté mécaniquement par des éléments métalliques ou non-métalliques souples S de manière à former une feuille de recouvrement ou couverture souple multi- couches S-T-S Les éléments S à structure en grille non seule- ment assurent le support mécanique voulu et constituent un moyen pour fixer le couvercle CM à la poche de coulée L mais ils donnent également au couvercle CM la souplesse ou flexibi- lité voulue qui lui permet d'épouser la forme du contour de l'embouchure M de manière à réduire à un minimum la perte de chaleur à partir de la poche de coulée L La nature des éléments à structure en grille et de la matière calorifuge ainsi que l'épaisseur de cette matière sont déterminées par l'application. Une matière métallique appropriée pour les éléments à structure en grille est l'acier, l'acier inoxydable, le monel, etc d'une épaisseur voulue. Une structure de couvercle jetable après usage ou réparable et qui permet de couler le métal liquide à travers ledit couvercle souple CM des figures 3 A et 3 B s'est révélée a la fois efficace et économique Un grillage de faible poids, comme par exemple le grillage classique de protection des fenêtres contre les tempêtes, sert d'éléments formant écran S. Le contact du métal liquide avec cette structure du couvercle souple CM crée un trou H dans ce couvercle et le métal liquide pénètre dans la poche de coulée L par ce trou H Après plu- sieurs utilisations, on jette le couvercle CM ou bien on place une pièce d'obturation calorifuge, comme par exemple le tampon P illustré sur la figure 5, sur le trou H pendant le temps durant lequel la cuve V est transportée entre les postes de manutention de métal du procédé d'élaboration de métal. On a représenté sur les figures 3 I et 3 B un couvercle souple CM jetable après usage et destiné à maintenir la tempé- rature du garnissage réfractaire de la poche de coulée pendant le transfert de la cuve V entre le haut fourneau BF et l'ins- tallation MF d'élaboration de métal Le couvercle CM de la figure 4 k est maintenu en position sur l'embouchure M et le métal liquide est coulé à partir du haut fourneau BF dans la poche de coulée L à travers le couvercle CM Quand la cuve V est transportée vers l'installation MF d'élaboration de métal on accroche, comme illustré sur la figure 4 B, un crochet H d'un appareil de levage (non représenté) à la bande B Le soulève- ment du couvercle CM par le crochet H en combinaison avec la rotation de la poche de coulée M enlève, comme représenté sur la figure 4 C, le couvercle CM de l'embouchure M et le métal liquide est déversé de la poche de coulée L dans l'installation MF d'élaboration d'acier La poche de coulée L est ensuite ramenée dans sa position verticale et le crochet H abaisse le couvercle CM sur l'embouchure M, comme représenté sur la figure 4 D La cuve V est ensuite renvoyée au haut fourneau BF et le cycle recommence. Dans une variante, on peut munir le couvercle calori- fuge CM d'une ouverture A, comme illustré sur la figure 5 Cette conception de couvercle permet de couler le métal liquide à travers l'ouverture A sans contact nuisible avec le couvercle CM Un tampon P d'une matière de m 8 me composition que celle du couvercle est placé sur l'ouverture pour réduire la perte de chaleur pendant le temps de transit de la cuve Y. On a déterminé par voie expérimentale l'efficacité du couvercle calorifuge CM en ce qui concerne le maintien de la température du garnissage réfractaire La température chute de 14820 C environ jusqu'à 8990 C environ entre le moment o la cuve V quitte le haut fourneau et le moment o elle revient C ce haut fourneau quand on n'utilise pas de couvercle Un cycle similaire de la cuve V avec le couvercle CM en place a eu pour résultat un bon maintien de la température, les températures correspondantes étant respectivement de 14820 C et 10650 C. Du fait que la chute de température la plus importante se produit entre le moment o la cuve V quitte l'installation d'élaboration d'acier et le momento elle est revenue au haut fourneau, l'utilisation du couvercle CM pourrait 8 tre limitée hà cette partie du cycle illustrée sur les figures 4 A-4 D Ceci éliminerait l'endommagement du couvercle CM pendant la coulée du métal liquide au haut fourneau. Le maintien de la température du garnissage réfrac- taire grâce à l'utilisation du couvercle CM améliore le rapport "métal liquide/ferraille" dans le procédé d'élaboration d'acier en discontinu Ceci revient à dire que l'on peut utiliser une plus grande quantité de ferraille à bas prix, ce qui réduit le prix de revient de la tonne d'acier. REVENDICATIONS 1 Système de transport de métal liquide comprenant une cuve (V) pour emmagasiner et transporter du métal liquide, ladite cuve comportant une ouverture (M) permettant de verser le métal liquide dans ladite cuve à un premier poste de traite- ment et la décharge ultérieure dudit métal liquide de ladite cuve à un second poste de traitement, le système susvisé étant caractérisé par le fait que l'on réduit la perte de chaleur ayant lieu à partir de ladite cuve en utilisant un couvercle calorifuge (CM) que l'on place sur ladite ouverture (M). 2 Système suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit couvercle calorifuge (CH) est un moyen formant une couverture souple. 3 Système suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite couverture souple est un moyen multi- couches (S-T-S) comprenant un élément calorifuge souple (T) et des éléments souples (S) à structure en grille disposés en contact avec les surfaces opposées dudit élément calorifuge souple. 4 Système suivant les revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la composition de la matière de ladite couverture souple est telle que le contact dudit métal liquide avec ladite couverture souple pendant le versement dudit métal liquide engendre un trou dans ladite couverture souple de manière que ce métal liquide puisse pénétrer dans ladite cuve. Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens mécaniques (MA) pour maintenir ledit couvercle calorifuge (CM) en position sur l'ouverture (M) de ladite cuve (V). 6 Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit couvercle calorifuge (CM) est constitué par une couverture souple dans laquelle est formée une ouverture (À) pour permettre le versement du métal liquide à travers le couvercle calorifuge dans ladite cuve et par une pièce d'obturation ou tampon (P) destinée à être placée sur l'ouverture (A). 7 Système suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend une pièce d'obturation ou tampon calorifuge destinée à être placée sur ledit trou (H). 8 Couvercle calorifuge souple pour un système de traitement de métal liquide selon l'une quelconque des reven- dications précédentes et adapté pour être placé sur une ouver- ture d'une cuve destinée à contenir et à transporter un métal liquide, le couvercle susvisé étant caractérisé par le fait qu'il se présente sous la forme d'un moyen constituant une couverture isolante souple. 9 Couvercle suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que ladite couverture est formée par des moyens multicouches (S-T-S) constitués par un élément calorifuge souple (T) et des éléments souples (S) à structure en grille disposés en contact avec les surfaces opposées dudit élément calorifuge souple. Couvercle suivant les revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que l'élément calorifuge souple (T) egt en n Kaovooln vendu dans le commerce. 11 Couvercle suivant l'une quelconque des revendi- cations 8 à 10, caractérisé par le fait que la composition de la matière formant ladite couverture souple est d'une nature qui permet au métal liquide d't"re déversé à travers ladite couverture souple de manière à former au moins une ouverture dans celle-ci pour pénétrer dans ladite cuve. 12 Couvercle suivant l'une quelconque des revendi- cations 8 à 11, caractérisé par le fait que ladite couverture comprend des moyens mécaniques (MN) qui sont adaptés pour la maintenir en position sur une ouverture (M) de ladite cuve. 13 Couvercle suivant l'une quelconque des revendi- cations 8 à 12, caractérisé par le fait que la couverture comprend des pièces d'obturation ou tampom calorifuges (P) agencées de manière à être placées au-dessus d'au moins une ouverture sur ladite couverture afin d'empêcher une perte de chaleur à partir du métal liquide.