Brevet FR2542075A1 — publié le 19840907

2542075. Dispositif de pré-chauffage et de chargement de riblons pour la production d'acier et procédé de pré-chauffage et de chargement de riblons au moyen d'un dispositif de ce type. L'invention concerne un dispositif de pré-chauffage et de chargement de riblons ou ferrailles dans un convertisseur ou analogue pour la production d'acier, comprenant un dispositif de chauffage destiné au pré- chauffage des riblons et une auge de chargement allongée, transportable et conçue pour le chargement des riblons pré-chauffés dans le convertisseur, ainsi qu'un procédé de pré-chauffage et chargement de riblons au moyen d'un dispositif de ce type. Un dispositif connu de ce type et le procédé pour lequel il est utilisé, qui constituent le point de départ de la présente demande, sont connus par l'article "Prospects for Scrap Preheating for the Basic Oxygen Furnace" paru dans Steel Times, septembre 1972, pages 679 à 682. Les riblons sont chauffés dans des auges de chargement normales et ensuite chargées dans le convertisseur Il est connu qu'un tel pré- chauffage des riblons en dehors du convertisseur soulage l'ensemble proprement dit du convertisseur, les riblons qui sont chauffés jusqu'à entre 500 et 6000 et même jusqu'à 8000 ou plus pouvant être introduits dans le convertisseur à un moment choisi du cycle de ce dernier, par exemple avant ou après l'adjonction de fonte La durée du cycle du convertisseur (durée entre coulées) est alors raccourcie par rapport à l'introduction directe de riblons froids et non pré-chauffés dans le convertisseur, et l'on ne constate pas les inconvénients qui sont liés à des riblons non pré-chauffés introduits dans le convertisseur. L'avantage particulier du chargement de riblons préchauffés consiste également dans le fait, que des riblons préchauffés à 700 'C et plus présentent déjà une certaine malléabilité et occupent donc moins de place que des riblons qui n'ont pas été pré-chauffés. Dans un procédé selon l'article sus-mentionné et mis en oeuvre dans la pratique pour pré-chauffer des riblons dans une auge de chargement, on commence par charger les riblons dans une auge de chargement Puis on dispose sur l'auge de chargement une fois remplie un couvercle en forme de capot et muni de dispositifs de chauffage On met ensuite en marche les dispositifs de chauffage qui sont constitués en particulier sous forme de brûleurs à mazout et qui chauffent les riblons Après avoir retiré le capot, on peut transporter l'auge de chargement vers le convertisseur et la vider dans ce dernier. Ce procédé et les dispositifs fonctionnant selon ce procédé présentent cependant l'inconvénient de chauffer l'auge de chargement en même temps que les riblons Ceci provoque d'une part une énorme perte d'énergie du fait que la masse (le poids) de l'auge de chargement est comparable à la masse (le poids) des riblons qu'elle contient En gros, l'auge de chargement absorbe environ 50 % de la chaleur qui lui est apportée, et cette chaleur qui est absorbée par l'auge de chargement est perdue pour le processus de production d'acier En outre, le danger existe que l'auge de chargement se déforme du fait d'échauffements localisés variables et qu'elle s'oxyde Un pré-chauffage des riblons directement dans l'auge de chargement présente donc des inconvénients en ce qui concerne le transport des riblons, et en tout cas des inconvénients en ce qui concerne la consommation d'énergie et l'usure des auges de chargement Finalement une oxydation des riblons du fait d'un contact direct avec le flamme de chauffage n'est pas à exclure. Tout ceci est dans l'ensemble désavantageux. Considérant cette situation, le but de l'invention est de perfectionner le dispositif ainsi que le procédé du type mentionné dans le préambule en vue d'éviter les inconvénients décrits et d'obtenir un pré-chauffage plus économique sur le plan énergétique et n'appliquant pas de contraintes thermiques aux auges de chargement Partant du dispositif du type mentionné dans le préambule, ce but est atteint du fait que le dispositif de chauffage fait partie intégrante d'un four allongé et pouvant être complètement fermé, présentant sensiblement la même longueur et une section comparable à celle de l'auge de chargement et ouvert dans une position d'alimentation le long de son côté supérieur, et en ce qu'après le pré-chauffage des riblons, en position de transvasement, a) le four occupe une position de vidage permettant un vidage automatique, et b) l'auge de chargement se trouve orientée parallèlement au four, en dessous de celui-ci; En ce qui concerne le procédé, le but est atteint du fait que les- riblons sont chargés par le haut dans un four et sont pré-chauffés au moyen du dispositif de chauffage du four, en ce que l'auge de chargement et le four, après le pré-chauffage des riblons, sont amenés à une position de transvasement, le four étant amené à une position de vidage dans laquelle les riblons pré-chauffés glissent d'eux-mêmes du four alors que l'auge se trouve au-dessous du four et parallèlement à celui-ci. Ce dispositif et ce procédé permettent de conserver la disposition longitudinale des riblons malgré l'opération de transvasement du four dans l'auge de chargement Quand le four se trouve en position de vidage, les riblons pré-chauffés glissent sans aide extérieure dans l'auge de chargement (qui est froide) Comme le four et l'auge de chargement ont sensiblement les mêmes dimensions intérieures, les riblons pré-chauffés conservent leur orientation et leur disposition et ils remplissent l'auge de chargement sensiblement de la même manière que celle selon laquelle ils ont été disposés dans le four. Les auges de chargement elles-mêmes ne sont donc pas directement chauffées par le dispositif de chauffage, et elles n'absorbent qu'une certaine partie de la chaleur dégagée par les riblons pré-chauffés. Cette perte est cependant nettement plus faible que la perte d'énergie que l'on constate avec le procédé déjà connu En outre, le pré-chauffage s'effectue d'une manière particulièrement économique sur le plan énergétique dans un four qui peut être complètement fermé et constitué par un dispositif séparé Ceci permet de réaliser le four spécialement et indépendamment des exigences mécaniques d'une benne de chargement en vue d'un pré-chauffage optimal des riblons En particulier, il peut être revêtu d'un revêtement réfractaire et donc présenter une isolation thermique nettement meilleure que l'auge de chargement chauffée de l'état de la technique Tout ceci conduit à une économie considérable d'énergie. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le four peut pivoter de préférence autour de -son axe longitudinal qui coïncide avec l'axe de son centre de gravité et il a une section en U Il est fermé par une paroi de fermeture disposée latéralement et munie d'un matériau réfractaire Ce four peut être amené dans les trois positions de travail suivantes, par rotation autour de son axe longitudinal: 1 Dans une position' d'alimentation dans laquelle l'ouverture longitudinale du four est en haut Dans cette position, il n'est pas recouvert par la paroi de fermeture Le four peut être alimenté au moyen d'une grue et par le haut de façon connue, comme l'auge de chargement du procédé connu - 2 Dans une position de chauffage dans laquelle le four est tourné sur environ 70 en partant de sa position d'alimentation Il n'est pas alors totalement à la verticale Son ouverture longitudinale est automatiquement recouverte par la paroi de fermeture fixe du fait de son mouvement tournant, et le four est donc fermé Dans cette position, les riblons sont pré-chauffés. 3 Partant de cette position, le four est tourné vers sa position de vidage dans laquelle l'ouverture longitudinale est en bas Lorsque la position de vidage commence à être atteinte, les riblons pré-chauffés glissent du four et tombent tout en conservant leur orientation et également sensiblement selon leurs positions mutuelles dans une auge de chargement qui se trouve au-dessous de l'ouverture du four. D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de trois exemples de réalisation qui sont donnés à titre non limitatif et qui seront expliqués en références au dessin annexé dans lequel: les Fig 1, 2 et 3 sont des vues frontales d'un four pouvant tourner autour de son axe central longitudinal, comprenant une auge de chargement se trouvant audessous du four, la séquence des figures correspondant à la séquence susmentionnée des positions 1 à 3, les Fig 4 et 5 sont des vues frontales d'un four basculant, et les Fig 6, 7 et 8 sont des vues frontales d'un agencement o le four est à fond basculant, au-dessous duquel se trouve l'auge. Un premier exemple de réalisation d'un dispositif ou d'un agencement de pré-chauffage et de chargement de riblons dans un convertisseur en vue de la production d'acier est montré aux Fig 1 à 3 Le pré-chauffage des riblons s'effectue dans un four 20 duquel les riblons pré-chauffés glissent et tombent par rotation du four 20 autour d'un axe longitudinal 22 dans une auge de chargement 24 se trouvant verticalement au-dessous de l'axe longitudinal 22 et qui est supportée par un wagon de chemin-de-fer 26 pouvant circuler sur des rails (non représentés) transversalement au plan du dessin. Le four a une section en U, la hauteur de ce profil en U étant un peu supérieure (de 10 à 20 %) à sa largeur Son axe longitudinal 22 autour duquel il peut pivoter, comme montré aux Fig 1 à 3, se trouve au centre de l'arc de cercle formant le fond L'agencement est tel que les surfaces d'ouverture 30 qui limitent l'ouverture longitudinale 28 du four 20 sont situées à la distance la plus grande de l'axe longitudinal 22 et déterminent de ce fait le diamètre du cercle de déplacement du four 20 Comme le montre la Fig 1, ces surfaces d'ouverture 30 sont incurvées de la m 9 me manière que ce cercle de déplacement 32. Le four 20 est adapté par ses dimensions internes à l'auge de chargement 24 Le profil interne du four 20 correspond exactement au profil interne de l'auge de chargement 24 et leur deux espaces internes sont de même longueur Cette longueur est par exemple de 11 m. Le four 20 est constitué par une enveloppe métallique extérieure 34 ayant la forme d'une auge en U, un revêtement réfractaire intérieur 36 et deux parois d'extrémité 38 Il comprend en outre une paroi de fermeture 40 qui est de constitution analogue et se présente sous la forme d'un secteur cylindrique creux Son rayon interne est le même que celui du cercle de déplacement 32 du four Elle s'étend sur un arc de cercle dont les dimensions sont suffisantes pour recouvrir complètement l'ouverture longitudinale 28, voir Fig 2 Elle est disposée par le centre de son rayon de courbure, c'est-à-dire l'axe longitudinal 22, dans une zone angulaire telle que son bord supérieur 42 est sensiblement au niveau du bord interne de la surface d'ouverture de gauche 30, et elle forme une goulotte de remplissage avec une tale déflectrice 44 disposée en biais et qui protège son bord supérieur 42. Sur son bord inférieur 46 est montée une seconde tôle déflectrice 46 pour éviter que des objets puissent parvenir dans l'interstice entre la paroi de fermeture 40 et l'auge de chargement 24 Le four 20 peut être pivoté autour de son axe longitudinal 22 par un dispositif d'entraînement 47, un angle de pivotement de 1800 étant suffisant, comme le montrent les Fig 1 à 3. Le procédé de pré-chauffage et de chargement de riblons destinés à la production d'acier selon l'invention se déroule comme suit, selon l'ordre des Fig 1 à 3: Lorsque le four 20 se trouve dans la position de la Fig 1 dans laquelle son ouverture longitudinale 28 se trouve en haut, les riblons peuvent être introduits dans le four 20 et l'alimentation s'effectue de façon connue et totalement analogue à celle de l'alimentation con Rnue et directe d'une auge de chargement selon l'état actuel de la technique Dès que le four 20 est plein, il peut être pivoté depuis sa position dite d'alimentation qui est la position verticale de la Fig 1 vers sa position de chauffage représentée à la Fig 2 Dans cette position de chauffage, le four 20 est fermé complètement Le chauffage s'effectue par convexion On prévoit alors sur les deux parois d'extrémité 38 du four 20 un dispositif de chauffage (non représenté) ou un dispositif d'aspiration. Grâce au dispositif de chauffage, un gaz chaud ou de l'air chaud est envoyé en direction longitudinale dans le four 20, cet agent de chauffage étant refoulé ou aspiré dans la cavité du four en passant par une ouverture pratiquée dans une paroi d'extrémité 38 et quitte la cavité du four par des ouvertures de sortie prévues dans la zone des parois latérales du four 20 Pour évacuer le gaz chaud sortant, le four est muni d'un revêtement 48 de forme polygonale Des ouvertures de sortie sont avantageusement prévues dans le fond du four, et elles ont une section allant en augmentant dans le sens suivi par le courant du gaz chaud On obtient ainsi une circulation forcée dans la totalité des riblons et on évite la formation de courants de court-circuit passant par des parcours ayant une résistance au courant plus faible. Le chauffage s'effectue avantageusement au moyen d'un gaz de convertisseur riche en CO qui est bralé dans le dispositif de chauffage (en dehors du four 20 proprement dit) Les gaz perdus et chauds traversent l'espace intérieur proprement dit du four, comme décrit ci-dessus, et sont évacués par des ouvertures de sortie de sections différentes Cette amenée indirecte de chaleur au moyen d'un gaz chaud et sans contact direct avec une flamme a l'avantage de ne pas oxyder les riblons à chauffer Pour exclure tout danger d'oxydation des riblons, on envoie de l'oxygène pour la combustion du gaz chaud, c'est-à-dire en particulier du gaz de convertisseur, seulement en quantité inférieure à la quantité stoéchiométrique de manière qu'il n'y ait pas d'oxygène dans le gaz de chauffage chaud pénétrant dans le four 20. En dehors du chauffage indirect des riblons qui vient d'être décrit et au moyen de gaz perdus chauds provenant d'une chambre de combustion, les riblons peuvent être également chauffés indirectement ou directement par des gaz chauds Un chauffage direct est plus simple à réaliser sur le plan des appareils et a un effet plus important qu'un chauffage indirect du fait de la transmission thermique additionnelle par rayonnement, mais l'oxydation des riblons à chauffer n'est pas à exclure dans le cas d'un tel chauffage direct. Dans la position représentée à la Fig 2, le four 20 se trouve dans une position tournée d'environ 700 par rapport à sa position de départ (Fig 1) Les riblons restent alors pour leur plus grande part dans le four proprement dit 20 et s'appliquent moins fortement contre sa paroi de fermeture fixe 40 que si le four 20 était dans une position horizontale. Après le pré-chauffage, les riblons peuvent rester dans le four 20 se trouvant dans la position de la Fig 2 aussi longtemps que cela est nécessaire car les pertes de chaleur sont alors réduites au minimum Un avantage du procédé décrit ici consiste dans cette possibilité de conserver les riblons pré-chauffés pendant un certain temps. Pour le vider, on fait tourner le four 20 vers une position qui est à 1800 par rapport à la position d'alimentation de la Fig 1, voir Fig 3 Dès que le vidage commence, c'est-a-dire pendant la rotation et avant d'atteindre la position à 1800, les riblons pré-chauffés glissent le long de la seconde tôle déflectrice 46 pour parvenir dans l'auge de chargement 24 Pour éviter que les impulsions et les sollicitations provoquées par la chute de riblons lourds sortant du four 20 pour parvenir dans l'auge de chargement 24 provoquent des dégâts aux rails du wagon de chemin de fer 26 et également au wagon 26, on soulève légèrement l'auge de chargement 24 du wagon 26, ce qui peut être réalisé par exemple au moyen de dispositifs de levage hydrauliques. Dès que les riblons pré-chauffés sont dans l'auge de chargement 24 on doit les charger sans attendre dans le convertisseur. Dans l'exemple de réalisation des Fig 4 et 5, le four 20 se trouve à la verticale-aussi bien dans la position d'alimentation que dans la position de chauffage (Fig 4) Le four 20 est dans ce cas également en forme de U et il présente les mêmes dimensions internes que l'auge de chargement 24 Il peut être pivoté autour d'un axe de pivotement extérieur 50, partant de la position représentée à la Fig 1 pour parvenir à la position de vidage de la Fig 5 Pour ce faire, on utilise une force dirigée le long de -la ligne 52 et appliquée en particulier au moyen d'un vérin hydraulique Comme représenté en traits mixtes à la Fig 4, le four comprend un couvercle amovible 54 qui peut être déposé sur un support quand le four 20 est chargé au moyen d'une grue 58 La Fig 4 représente la position de chauffage en traits continus Une rampe 60 évite la formation d'un interstice entre la paroi intérieure du four 20 et l'auge de chargement 24, voir Fig 5. La différence entre ce second exemple de réalisation par rapport au premier consiste dans le fait que le four est disposé latéralement contre l'auge de chargement 24 aussi bien en position d'alimentation que de chauffage, alors que dans le premier exemple de réalisation il doit être nécessairement disposé au-dessus de l'auge de chargement 24. Il en va de même pour le troisième exemple de réalisation des Fig 6 à 8. Dans ce troisième exemple de réalisation, le four comprend un fond 62 pouvant s'ouvrir par pivotement La constitution de ce four est similaire à celle d'une pelle de grue se fermant symétriquement Deux parties de four de même forme et sensiblement en L peuvent pivoter autour d'axes de pivotement latéraux 64, situés à leur partie supérieure, les parties de fond 62 s'écartant vers la gauche ou vers la droite et les riblons 66 susmentionnés pouvant tomber dans l'auge de 2542075 i chargement. La Fig 6 représente la position d'alimentation Dans ce cas, un couvercle amovible 54 est retiré de l'ouverture longitudinale 28 et déposé sur le support 56 On peut ainsi procéder à l'alimentation. Dans la position de chauffage représentée à la Fig 7, le four est totalement fermé et le chauffage s'effectue comme décrit ci-dessus. REVENDICATIONS 1 Dispositif de pré-chauffage et de chargement de riblons dans un convertisseur ou analogue pour la production d'acier, comprenant un dispositif -de chauffage destiné au pré-chauffage des riblons et une auge de chargement allongée, transportable et conçue pour le chargement des riblons pré-chauffés dans le convertisseur, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage fait partie intégrante d'un four ( 20) allongé et pouvant être complètement fermé, présentant sensiblement la même longueur et une section comparable à celle de l'auge de chargement ( 24) et qui peut être ouvert dans une position d'alimentation le long de son c 8 té supérieur (ouverture longitudinale 28), et en ce qu'après le préchauffage des riblons ( 66), en position de transvasement, a) le four ( 20) occupe une position de vidage permettant un vidage automatique, et b) l'auge de chargement ( 24) se trouve orientée parallèlement au four ( 20), au-dessous de celui-ci. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le four ( 20) est monté à rotation le long de son axe longitudinal ( 22) et a une section en forme de U. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu latéralement et contre le four ( 20), le long de son cercle ( 32) de déplacement, une paroi de fermeture ( 40) de préférence fixe du four ( 20), a) qui ne recouvre pas l'ouverture longitudinale ( 28) du four ( 20) quand il est dans sa position d'alimentation, b) qui ferme complètement l'ouverture longitudinale ( 28) du four ( 20) quand il est dans sa position de chauffage tournée vers le c 8 té, et en particulier entre 600 et 80 par rapport à la position d'alimentation, c) et qui est disposée latéralement par rapport à l'ouverture longitudinale ( 28) quand le four ( 20) se trouve en position de vidage dans laquelle l'ouverture-longitudinale ( 28) est en bas. 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la paroi de fermeture ( 40) est constituée -sous forme d'un secteur cylindrique creux. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la paroi de fermeture ( 40) est reliée à une t 8 le déflectrice supérieure ( 44) et à une seconde tôle déflectrice ( 46) qui recouvre l'espace situé entre le bord inférieur de la paroi de fermeture ( 40) et le bord supérieur de l'auge de chargement ( 24). 6 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le four ( 20) comprend un couvercle amovible ( 54). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le four est monté de façon pivotante autour d'un axe de pivotement ( 50) excentré, se trouvant de préférence à proximité de ses surfaces d'ouverture ( 30). 8 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le four ( 20) comprend un fond ( 62) pouvant pivoter latéralement autour d'axes de pivotement ( 64). 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le centre du four ( 20) est situé au-dessus de l'auge de chargement ( 24). Procédé de pré-chauffage et de chargement de riblons au moyen d'un dispositif selon quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les riblons sont chargés par le haut dans un four et préchauffés au moyen d'un dispositif de chauffage du four, en ce que l'auge de chargement et le four sont amenés dans une position de transvasement après le pré-chauffage, le four étant alors amené dans une position de vidage dans laquelle les riblons pré-chauffés glissent d'eux-mêmes hors du four alors que l'auge se trouve au-dessous du four et parallèlement à celui-ci. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le four est traversé en direction longitudinale par des gaz chauds et essentiellement des gaz exempts d'oxygène, qui quittent la cavité du four par des ouvertures réparties en direction longitudinale et présentant une section allant en augmentant en direction du courant.