Brevet FR2524626A1 — publié le 19831007

Dispositif d'amenée pour fours de fusion, notamment pour four de fusion à plasma ". L'invention a pour objet un dispositif d'amenée pour fours de fusion destinés à la fusion con- tin Lede déchets métalliques, de préférence pour la fusion de déchets de métaux légers préparés. Les dispositifs d'amenée pour fours de fusion, par exemple pour les fours à cuve, les cubilots ou les hauts fourneaux, sont connus sous de nombreuses variantes. Ainsi, on connait déjà un four à cuve pour la fusion de déchets d'aluminium (Manuel de l'Aluminium). Dans ce cas, l'amenée des déchets a lieu dans un puits maçonné, servant en même temps de chambre de fusion et comportant un pont fusible incliné en tant que limita- tion inférieure Une ou plusieurs cuves collectrices sont disposées à la suite du four à cuve Les cuves collec- trices sont chauffées par des brûleurs distincts dont les gaz brûlés s'écoulent dans le puits. Des inconvénients de cette réalisation connue consistent en ce que le cône de déversement de déchets n'est pas réglable, en ce que les déchets légers tels que la tôle et, notamment, les déchets laqués et huilés, non nettoyés, s'oxydent par exposition directe aux flammes du brûleur, car les produits organiques adhé- rents sont décomposés par les températures élevées des flammes et conduisent à une séparation de l'oxygène Il en résulte une perte de métal élevée Dans le cas des déchets légers, il se forme progressivement un amoncelle- ment de crasse non fusible dont l'élimination entraine des difficultés. On connait en outre un procédé pour fondre des copeaux de métaux légers et d'autres déchets à parois minces (DE-PS 820 968) Les copeaux sont séchés et pré- chauffés dans un four tubulaire rotatif chauffé par les gaz brûlés d'un four Martin; ils arrivent ensuite par un puits dans le bain métallique fondu du four. L'amenée du produit à fondre a lieu à l'ex- térieur du volume du four, ce produit étant isolé des gaz des flammes Les gaz brûlés sont utilisés pour le réchauf- fage et le séchage du produit à fondre dans un four tubu- laire rotatif séparé, à l'extérieur du four de fusion. Cela signifie qu'il faut, outre le four de fusion, un four tubulaire rotatif supplémentaire, ce qui implique un besoin de place accru et une plus grande dépense mécanique relative à la commande d'entraînement. On connait en outre un dispositif pour fournir le produit de charge et évacuer les gaz de réac- tion dans le cas de fours de fusion électriques fermés (DE-OS 2 830 720) Il est caractérisé en ce qu'un réseau de conduites pour l'amenée du produit de charge est constitué par un tube principal passant directement dans la cuve du four à travers le centre de la voûte, détermi- né pour le débit principal du produit de charge et dis- posé à égale distance des électrodes, ainsi que par des tubes auxiliaires disposés à côté de chaque électrode, diamétralement au tube central par rapport à l'axe de cette électrode. Etant donné que dans cette solution, le cone de déversement est déposé sur le bain en fusion et que la matière vient ainsi en contact direct avec l'arc électrique, il se présenterait, pour la mise en applica- tion de ce dispositif d'amenée dans un four à plasma, un inconvénient en ce qu'une oxydation élevée du produit à fondre aurait lieu par l'exposition directe à l'arc à plasma. De plus, un tel dispositif d'amenée en- traine une dépense de construction élevée. L'invention a pour but de créer un dispo- sitif d'amenée pour fours de fusion, notamment pour fours de fusion à plasma, assurant une amélioration de l'économie des matières par suite de faibles pertes de métal par combustion, garantissant une protection effi- cace de l'environnement et participant à une meilleure mise en valeur économique des matières brutes secondai- res. Le problème technique à résoudre par l'in- vention consiste à réaliser un dispositif d'amenée pour fours de fusion, notamment pour fours de fusion à plasma, permettant une amenée des déchets contrôlable et réglable, évitant une sollicitation directe du produit à fondre par l'arc électrique à plasma ou d'autres sources d' énergie telles que flammes et arcs électriques, mais assurant malgré tout un réchauffage et un nettoyage du produit à fondre, minimisant les pertes par combustion et excluant la destruction du dispositif d'amenée par oxydation ou fusion. Ce problème est résolu par un puits cylin- drique en matière inoxydable à chaud disposé verticale- ment ou obliquement dans une ouverture de la maçonnerie du four vers la chambre du four, déplaçable en direction axiale au moyen d'un dispositif de levage connu, ce puits descendant, pour séparer l'amenée des déchets de l'atmosphère décrite du four et pour éviter la sollici- tation directe des déchets par l'arc électrique à plasma ou d'autres sources d'énergie, en position inférieure, -4 jusqu'à la surface du bain en fusion et étant limité du côté de l'alimentation par une trémie de remplissage avec une buse annulaire d'aspiration. Le puits du dispositif d'amenée est guidé dans un manchon de guidage assemblé par soudage avec la paroi extérieure du four Des barres de glissement en matière réfractaire, par exemple en amiante, sont fixées par des vis à l'intérieur du manchon de guidage. Dans la partie supérieure du puits, au- dessous de la trémie de remplissage, sont disposées une ou plusieurs conduites d'air comprimé dans le but d'assu- rer l'amenée de l'air de combustion, ces conduites se terminant au minimum à une hauteur de 150 mm au-dessus de la surface du bain en fusion, la partie inférieure des conduites d'air comprimé étant munie de plusieurs perçages pour assurer une répartition uniforme de l'air de combustion Pour assurer sa protection contre l'arc électrique à plasma, la partie inférieure du puits péné- trant dans la chambre du four est revêtue d'une couche d'oxyde d'aluminium ou d'une autre couche de protection en matière céramique déposée par projection Pour le réglage de la hauteur de déversement, le puits est muni d'un système de commande se présentant sous forme d'un système à miroir ou d'une sonde mécanique guidée dans la trémie de remplissage. Le glissement uniforme du produit à fondre dans le puits est favorisé en disposant un vibrateur mécanique sur le puits, ce vibrateur communiquant au puits des vibrations axiales de faible amplitude. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin annexé représen- tant un exemple de réalisation de l'invention Dans ce dessin, la figure 1 est une coupe d'un dispositif d'ame- née conforme à l'invention. Comme on le voit sur la figure 1, le dis- positif d'amenée est constitué par un puits cylindrique 4 déplaçable en direction axiale au moyen d'organes de levage et allant jusqu'à la surface du bain en fusion 5. Le puits 4 est muni d'une trémie de remplissage 6 montée du cÈté de l'alimentation et comportant une buse annu- laire d'aspiration 7 Le puits 4 du dispositif d'amenée est guidé dans un manchon de guidage 8 assemblé par sou- dage avec la paroi extérieure du four et comportant inté- rieurement des barres de glissement 9 en matière réfrac- taire Le montage du dispositif d'amenée à travers une ouverture 1 traversant la maçonnerie 2 du four et donnant accès à la chambre 3 de ce four peut avoir lieu vertica- lement ou obliquement Une ou plusieurs conduites d'air comprimé 10 sont prévues dans la partie supérieure du puits 4, au-dessous de la trémie de remplissage 6, pour envoyer de l'air en vue d'une meilleure combustion des matières organiques adhérentes La conduites 10 se termi- nent au minimum à une hauteur de 150 mm au-dessus de la surface du bain en fusion 5 La partie inférieure des conduites d'air comprimé 10 est munie de plusieurs perça- ges Il pour assurer une distribution uniforme de l'air de combustion. En outre, un vibrateur mécanique 14 est disposé dans la partie supérieure du puits 4, ce vibra- teur communiquant au puits des vibrations axiales de faible amplitude et garantissant ainsi un glissement uni- forme du produit à fondre 13. Le réglage de la hauteur de déversement est assuré par un système de contrôle 12 se présentant sous forme d'un système à miroirs ou d'une sonde mécanique guidée dans la trémie de remplissage 6 Le produit à fon- dre 13 amené par la trémie de remplissage 6 est séché et réchauffé dans le puits 4 par les gaz brûlés du four qui s'écoulent Ce produit descend sous l'action de son poids propre dans le bain en fusion 5 et fond Les impuretés organiques adhérentes sont enflammées par les tempéra- tures produites dans le puits et sont brûlés, le cas échéant avec amenée d'air de combustion Les gaz brûlés qui se forment alors sont aspirés au moyen de la buse annulaired'aspiration 6 de la trémie de remplissage 7. Par rapport à l'état déjà connu de la technique, l'invention se distingue par divers avantages. L'avantage principal consiste en ce que l'oxydation du produit à fondre est réduite de façon décisive, ce pro- duit étant abrité de l'action directe de l'arc électri- que à plasma ou d'autres sources d'énergie, ce qui fait que les pertes par combustion sont réduites En raison du séchage et du réchauffage du produit à fondre dans le puits par les gaz chauds du four et de la combustion des matières adhérentes, on réalise des économies d'énergie lors de la fusion Il se produit en outre une épuration du produit à fondre avant la fusion, car les impuretés organiques introduites sont brûlées dans le puits On obtient ainsi, outre une diminution de l'oxydation dans la chambre du four, un abaissement de la teneur en impu- retés du bain métallique fondu Un autre avantage essen- tiel consiste enfin dans la possibilité du réglage pré- cis de la hauteur de déversement dans le puits et, par suite, dans la possibilité de réglage de la vitesse de fusion. R E V E N D I C A T'I O N S ) Dispositif d'amenée pour fours de fusion, notamment pour fours de fusion à plasma, pour la fusion continue de déchets de métaux légers de préféren- ce préparés, caractérisé par un puits ( 4) disposé dans une ouverture ( 1) de la maçonnerie ( 2) du four, déplaça- ble en direction axiale, descendant en position inférieu- re jusqu'à la surface d'un bain en fusion ( 5), ce puits étant muni du côté de l'alimentation d'une trémie de rem- plissage ( 6) avec une buse annulaire d'aspiration ( 7), le puits ( 4) étant guidé dans un manchon de guidage ( 8) muni de barres de glissement ( 9) et assemblé par soudage avec la paroi extérieure du four, en outre par des conduites d'air comprimé ( 10) prévues dans la partie supérieure du puits ( 4) immédiatement au-dessous de la trémie de rem- plissage ( 6) pour l'amenée de l'air de combustion, et par un vibrateur mécanique ( 14) disposé au-dessus du puits ( 4) et servant à produire des vibrations en direction axiale. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le puits ( 4) peut être disposé ver- ticalement ou obliquement dans le four. ) Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le déplace- ment axial du dispositif d'amenée est assuré au moyen d'un dispositif de levage connu. ) Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le puits ( 4), est en matière inoxydable à chaud et est revêtu dans sa partie inférieure pénétrant dans la chambre du four d'une couche d'oxyde d'aluminium ou d'une autre couche de protection en matière céramique déposée par projection. ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduites d'air comprimé ( 10) se terminent au minimum à une hauteur de 150 mm au-dessus de la surface du bain en fusion ( 5) et présentent dans leur partie inférieure des perçages ( 11) pour assurer la répartition de l'air de combustion. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour régler la hauteur de déversement du produit à fondre ( 13), un système de contrôle ( 12) est disposé dans le puits ou à l'extérieur du puits. ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système de contrôle ( 12) utilisé est un système à miroirs prévu au-dessus du dispositif d'amenée ou une sonde mécanique guidée dans la trémie de remplissage.