Brevet FR2591725A1 — publié le 19870619

L'invention a pour objet un procédé et une installation d'entretien du revêtement d'une cuve de four, plus spécialement d'un four à arc et couvre également la cuve perfectionnée pour la mise en oeuvre du procédé. Dans les fours à arc électrique, on réali- se la fusion de ferrailles dans une cuve comportant, d'une façon générale, un fond et une paroi latérale. Normalement, cette cuve est réalisée en une seule partie recouverte intérieurement d'un revêtement réfractaire. La cuve est munie d'autre part d'un systè- me de refroidissement,par exemple par circulation d'eau, mais généralement le refroidissement n'est effectué que sur la paroi latérale car il serait difficile et même dan- gereux, en raison de l'usure, de placer un système de cir- culation d'eau à l'intérieur du fond. Par ailleursaprès la fusion des ferrail- les, le métal fondu doit être déversé dans une poche de coulée et, généralementla coulée s'effectue en inclinant légèrement la cuve autour d'un axe de basculement. A cet effet, la cuve du four est placée sur un plancher surélevé par rapport au sol de l'atelier sur lequel circulent des chariots de transport des poches. Le plancher de support de la cuve est monté de façon à pouvoir basculer autour d'un axe horizontal sous l'action,par exemple, d'un vérin. Ainsi, ayant amené une poche sur son chariot de transport à proximité de la cuve, en position de coulée, celle-ci peut être réalisée en inclinant légèrement le plancher de support et la cuve au moyen des vérins. Le revêtement réfractaire est soumis à une usure importante et doit être réparé ou remplacé périodi- quement, les réparations étant beaucoup plus fréquentes sur le fond qui est soumis à une usure plus importante que la paroi latérale. Cependant, même quand la réparation est li- mitée au fond, cette opération est très longue et nécessite un arrêt de production du four et, dans certains cas, de l'ensemble de l'aciérie. 25917tS L'invention a pour objet un procédé et une installation d'entretien permettant de remédier à cet in- convénient en réduisant au minimum le temps d'arrêt du four pour le remplacement du revêtement. Conformément à l'invention,on réalise la cuve du four en deux parties susceptibles d'être séparées et constituant respectivement le fond et la paroi latérale refroidie, on fait reposer ladite paroi latérale directe- ment sur le plancher et le fond sur un support mobile ver- ticalement entre une position haute de mise en service du fond dans le prolongement de la paroi latérale et une posi- tion basse de retrait du fond, ce dernier passant dans un orifice ménagé dans le plancher de support et,après avoir abaissé le fond en position de retrait, on l'écarte de l'axe du four vers un poste d'entretien d'o l'on ramène ensuite un nouveau fond en position basse dans l'axe du four pour le remonter enfin en position haute de service. De façon avantageuse; on dépose le fond sur un chariot de transport, audessous du plancher, entre la position de retrait et un poste d'entretien, un même chariot étant, de préférence,utilisé pour le transport des poches de coulée et pour le remplacement des fonds. L'invention couvre également la cuve per- fectionnée et une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Selon l'invention,la cuve du four est réalisée en deux parties séparables, respectivement une partie fixe constituant la paroi latérale refroidie et reposant direc- tement sur le plancher de support et une partie mobile constituant le fond et déplaçable verticalement entre une position haute de mise en service et une position basse de retrait, placée au-dessous du niveau du plancher de sup- port, ce dernier étant muni d'un orifice de passage du fond et l'installation comprend des moyens de soulèvement et d'abaissement du fond entre la position haute et la posi- tion basse, des moyens amovibles de blocage du fond dans la 2591?t$ position haute de mise en service et des moyens de trans - port du fond entre la position basse de retrait et un poste d'entretien placé à l'écart du four. Dans le mode de réalisation préférentiel, le fond est équipé d'un châssis de support monté coulissant le long de guidages verticaux s'étendant entre le plancher de support du four et un plancher inférieur sur lequel cir- culent les moyens de transport du fond. Ces derniers sont constitués parun chariot de transport circulant sur des rails placés sur le plancher inférieur et sur lequel le fond à remplacer vient reposer dans la position basse de retrait. Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante d'un mode de réalisation parti- culier, donné à titre de simple exemple et représenté sur les dessins annexés. Fig.1 est une vue en coupe verticale sui- vant la ligne 1-1 de la figure 2 passant par l'axe longitu- dinal de la cuve; Fig.2 est une vue de dessus de l'installation; Fig.3 est une vue du fond de remplacement sur son chariot de transport, en coupe horizontale selon la ligne 111-111 de la figure 1; Fig.4 est une vue en coupe verticale selon la ligne IV-IV de la figure 1; Fig.5 est une vue en coupe verticale scion la ligne V-V de la figure 1; Fig.6 est une vue de détail du dispositif de blocage du fond. Sur la figure l,on a représenté, en coupe longitudinale, l'ensemble de l'installation qui comprend une cuve I de four électrique supportée par un plancher 2 surélevé par rapport au sol 3 de l'atelier sur lequel peut se déplacer au moins un chariot de transport 4. 259172S Selon une disposition connue,le plancher 2 de support de la cuve peut être incliné autour d'un axe ho- rizontal de basculement pour réaliser la coulée. A cet ef- fet, le plancher de support 2 a la forme d'un cadre qui vient se placer dans une ouverture correspondante d'un plancher de manoeuvre 20 et qui s'appuie, par l'intermé- diaire de surfaces arrondies 21,sur des surfaces planes 31 ménagées à la partie supérieure de deux massifs 32 se dres- sant de part et d'autre de l'axe 10 de la cuve. Le cadre 2 prend appui d'autre part sur au moins un vérin 22 permet- tant de commander une légère inclinaison du plancher 2 et donc de la cuve I autour du pivot horizontal ainsi consti- tué. Le plancher de support 2 comprend souvent un orifice central dans lequel vient s'encastrer la cuve 1. Cependant, dans le cas de l'invention,cet orifice central 23 a une section supérieure à celle du fond de la cuve-l. En effet, selon une caractéristique essentielle de l'in- vention, la cuve 1-est constituée de deux parties sépara- bles, respectivement un fond 11 et une paroi latérale 12. De façon classique,la cuve a, -en section horizontale, la forme représentée sur la figure comportant une partie centrale arrondie 13 prolongée par des parois planes convergentes 14 constituant une partie avant de cou- lée 15 et une partie arrière 16. Le cadre 2 sera donc muni dans ses angles d'entretoises inclinées 24 parallèles aux parois 14 de la cuve en formant un orifice 23 de section octogonale supérieure à celle de la cuve. Cette dernière peut ainsi passer librement,dans le sens vertical, à l'intérieur de l'orifice 23 et elle est bloquée en position haute sur le cadre 2 par des moyens amovibles de blocage 6.A cet effet,alors que la paroi latérale 12 de la cuve s'appuie directement,par des pieds 17,sur le plancher de support 2,1e fond 11 est fixé sur un châssis de support 5 représenté notamment sur les figures 3 et 5. t5g ?t5 De préférence,le châssis de support 5 a une section extérieure circulaire de diamètre correspondant sensiblement à celui d'une poche de coulée et il est muni de quatre pat-tes 51 qui prennent appui sur quatre supports 7 déplaçables verticalement. Les supports 7 peuvent en effet coulisser le long de guidages verticaux 71 s'étendant dans l'espace compris entre le plancher de support 2 et un plancher infé- rieur constitué notamment par le sol 3 de l'atelier et sur lequel peut se déplacer un chariot 4.Des vérins électromé- caniques 72 actionnés -en synchronisme par des moteurs 73 prennent appui d'un côté sur le sol 3 et de l'autre sur chacun des supports coulissants 7.11 est ainsi possible de soulever ou d'abaisser le châssis 5 de support du fond 11 entre une position haute de mise en service,représentée no- tamment sur les figures I et 5,pour laquelle le fond 11 est placé au contact et dans le prolongement de la partie infé- rieure de la paroi latérale 12,et une position basse de re- trait, représentée notamment sur la figure 4,pour laquelle le châssis de support 5 vient reposer sur le chariot 4. Le chariot 4 roule sur des rails 33 fixés sur le sol 3 de l'atelier et peut être constitué par le chariot de transport des poches de coulée, les rails étant prolongés d'un c8té jusqu'à un poste d'entretien des fonds et de l'autre jusqu'à la position de retrait du fond placé entre les massifs d'appui 32 dans l'axe 10 de la cuve et du cadre 2. Pour supporter les poches de coulée,le chariot de transport 4 est souvent muni de quatre pieds 41 dont l'un, 42, est avantageusement réglable de façon à dé- terminer un appui parfaitement stable. Les pattes d'appui 51 du châssis de support 5 sont conformées de façon à venir prendre appui sur les pieds 41 du châssis 4 qui peut ainsi transporter indifféremment des poches de coulée ou des fonds 11. t$9172S Sur la figure 6, on a représenté en détail l'un des moyens 6 de blocage du fond en position haute de service. Le plancher de support 2 est muni de cales 25 à faces inclinées en forme de coin qui coopèrent avec des faces de blocage 52 d'inclinaison correspondante ména- gées sur les pattes d'appui 51 du châssis de support 5 de telle sorte que ce dernier soit parfaitement maintenu laté- ralement lorsqu'il arrive en position haute de mise en ser- vice. Dans cette position,des verrous 6 montés coulissants radialement dans des orifices correspondants du châssis 2 et actionnés en synchronisme par des. vérins 61 viennent se placer sous des butées d'appui 53,les faces inférieures de ces dernières étant inclinées de façon à coopérer avec des faces inclinées 62 ménagées aux extrémités des verrous 6 pour réaliser le blocage. Ainsi,en position haute de mise en service,le châssis 5 de support du fond 11 est parfaite- ment maintenu sur le plancher de support 2 par les coins 25 et les verrous 6. L'installation fonctionne donc de la façon suivante: Lorsque le fond 11 de la cuve doit être réparé, le four étant arrêté et le plancher de support 2 mis à l'horizontale dans le prolongement du plancher de ma- noeuvre 20, on soulève les supports 7 au moyen des vérins 72 jusqu'à ce qu'ils viennent prendre en charge le châssis 2 avec le fond 11 en déchargeant les verrous 6,un joint, nécessaire de toute façon pour les dilatations, étant mé- nagé entre le fond.11 et la paroi latérale 12. Les verrous 6 peuvent alors être rentrés au moyen des vérins 61 et les supports 7 sont abaissés en entraînant le châssis 5 et le fond 11 qui descend vertica- lement dans l'orifice 23 du plancher de support 2. Les supports 7 sont ainsi abaissés jusqu'à ce que le châssis 5 vienne reposer par ses pattes 51 sur 2591?25 les pieds 41 du chariot de transport 4 préalablement amené dans la position de retrait,dans l'axe 10 de la cuve Le chariot 4 portant le fond Il à réparer est alors écarté et amené au poste d'entretien alors qu'un nouveau fond Il', placé en attente sur un autre chariot 4', à proximité du four,est amené à son tour en position basse dans l'axe de la cuve. Les supports 7 sont alors soulevés, pren- nent en charge le chassis 5' de support du fond de rempla- cement Il' et le soulèvent en position haute de service, jusqu'au contact avec la paroi latérale 12.Les verrous 6 sont alors mis en place pour prendre en charge le châssis de support 5 et les supports 7 peuvent être abaissés,le nouveau fond étant alors supporté par le plancher 2. Pendant toute cette opération,le circuit de refroidissement de la paroi latérale 12 n'a pas à être déconnecté, de telle sorte que le refroidissement peut se poursuivre. Il en est de même de l'ensemble des orga- nes placés sur la cuve ou autour d'elle,qui peut rester en place, cet avantage pouvant être étendu à tout l'environ- nement supérieur du four tel que goulottes pour additions brûleurs de chauffage, lances d'insufflation de matériaux d'addition ou de gaz, appareils de mesure, etc... C'est là l'un des avantages importants de l'invention car, jusqu'à présent, on était obligé de dé- connecter le circuit de refroidissement et de démonter tous les organes annexes pour effectuer le remplacement de la cuve et cette opération,assez délicate en raison de la tem- pérature du four,était très longue et non sans danger,grâce à l'invention, au contraire, l'ensemble de l'opération est beaucoup plus simple et rapide, le remplacement d'un fond pouvant être effectué,par exemple en deux ou trois heures. Bien entendu,il est nécesaire de temps en temps de remplacer également les parois latérales mais, 8 2S91?tS comme on l'a indiqué plus haut, ces remplacements sont beaucoup moins fréquents et les réparations peuvent d'ailleurs être faites sur place assez rapidement puisque le circuit de refroidissement de la paroi latérale peut rester en service pendant le changement du fond. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'elle ne nécessite pas de modifications très importantes de l'installation,à part la séparation de la cuve en deux parties et peut donc être adaptée à des ins- tallations existantes. En effet,le plancher de support est généralement déjà surélevé par rapport au sol de l'atelier et il suffit donc de le modifier pour permettre le passage du fond et d'installer au-dessous les moyens de soulèvement et de guidage du fond. En outre, en les aménageant convena- blement, il est possible d'utiliser comme chariots le transport des fond, le chariot de poches et le chariot à cuvier pour scorie, les chemins de roulement de ces cha- riots étant simplement prolongés au dessous de la cuve et jusqu'à un poste d'entretien. Toutefois,s'il est avantageux d'utiliser des chariots existants,on pourrait également se servir de chariots spécialisés. En outre, il est évidemment préféra- ble de disposer d'au moins deux chariots de transport mais un seul chariot serait suffisant dans des installations plus rudimentaires D'une façon générale,l'invention ne se li- mite évidemment pas aux détails des dispositions qui vien- nent d'être décrites et qui pourraient faire l'objet de variantes ou être mises en oeuvre par des moyens équiva- lents sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendications. Ainsi,il semble normal de déplacer les fonds sur des chariots, surtout s'ils existent déjà, mais d'autres moyens de transport, par pont roulant, par exemple, peuvent être envisagés. 9 259172S De même,dans l'exemple représenté,le fond Il repose sur un châssis de support 5 mais les moyens de support et de blocage en position haute peuvent être aména- gés directement sur le fond si la constitution et la résis- tance de celui-ci le permettent. Par ailleurs,on a représenté une installa- tion classique dans laquelle le plancher de support de la cuve I et le plancher de manoeuvre 20 sont surélevés par rapport au sol 3 de l'atelier qui forme alors le plancher inférieur de manutention des fonds. Cependant, ce plancher inférieur pourrait également être ménagé dans une fosse placée au-dessous du plancher de support 2 si celui-ci était au niveau du sol de l'atelier. Enfin,on a décrit l'invention dans son ap- plication préférentielle à un four à arc de fusion mais el- ie pourrait également s'appliquer à d'autres types de fours, tels que les fours basculants coulant soit par bec soit par busette, ainsi qu'aux fours fixes. 59 ttS ' REVENDICATIONS l.Procédé. d'entretien du revêtement d'une cuve de four (1) comprenant un fond et une paroi latérale refroidie recouvert d'un revêtement réfractaire et suppor- tée par un plancher (2),caractérisé par le fait que l'on réalise la cuve (l)en deux parties susceptibles d'être séparées constituant respectivement le fond (Il) et la pa- roi latérale refroidie(12),que l'on fait reposer la paroi latérale (12) directement sur le plancher de support (2) et le fond (1l)sur un support (5) mobile verticalement entre une position haute de mise en service du fond (Il)dans le prolongement de la paroi latérale (12) et une position basse de retrait du fond (11),ce dernier passant dans un orifice (23) ménagé dans le plancher de support (2),et que, après avoir abaissé le fond (Il) en position de re- trait, on l'écarte de l'axe (10) du four vers un poste d'entretien d'o l'on ramène ensuite un nouveau fond (11') en position basse dans l'axe (10) du four pour le remonter enfin en position haute de service. 2. Procédé d'entretien selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait qu'en position de retrait on dépose le fond (11) sur un chariot (4) de transport du- dit fond, au-dessous du plancher,en-tre la position de re- trait et un poste d'entretien. 3.Procédé d'entretien selon la revendica- tion 2,caractérisé en ce que l'on dispose d'au moins deux chariots de transport des fonds,un chariot (4) étant placé dans la position de retrait au-dessous du four et l'autre chariot (41)étant placé à proximité du four et portant un fond de remplacement (ll')-susceptible d'être mis en place immédiatement après le retrait du fond usagé. 4.Procédé d'entretien selon l'une des re- vendications 2 et 3,caractérisé en ce que,dans le cas d'un four pour la production de métal fondu, on utilise cormme chariot de transport (5) un chariot de poche de coulée et /ou par un chariot à cuvier pour scories, lesdits chariots étant simplement ménagés pour le transport des fonds. 1 1 259172S5 5.Installation pour l'entretien d'une cuve de four métallurgique comprenant un fond inférieur et une paroi latérale refroidie recouverts d'un revêtement réfractaire, l'ensemble étant porté par un plancher de support (2) caractérisée par le fait que la cuve (1) est réalisée en deux parties séparables, respectivement une partie fixe (12) constituant la paroi latérale refroidie et reposant directement sur le plancher de support (2) et une partie mobile (Il) constituant le fond déplaçable verticalement entre une position haute de mise en service du fond (11) dans le prolongement de la paroi latérale (12)et une posi- tion basse de retrait placée au-dessous du niveau du plan- cher de support (2),ce dernier étant muni d'un orifice (23) de passage du fond (11) et que l'installation comprend des moyens (7)de soulèvement et d'abaissement du fond (11) en- tre la position haute et la position basse, des moyens amo- vibles (6) de blocage du fond dans la position haute de mise en service et des moyens(4) de transport du fond (11) entre la position basse de retrait et un poste d'entretien à l'écart du four. 6.Installation d'entretien selon la revendication 5, caractérisée en ce que le fond (11) est équipé d'un châssis de support (4)monté coulissant le long de guidages verti- caux (71)s'étendant entre le plancher de support du four et un plancher inférieur (3) sur lequel circulent les moyens (4) de transport du fond. 7.1nstallation d'entretien selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un chariot de transport (4) circulant sur des rails placés sur le plan- cher inférieur (3>et constituant le moyen de transport des fonds (il) entre la position basse de retrait et un poste d'entretien 8.Installation d'entretien selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de soulèvement et d'abaissement du fond sont constitués par au moins deux vé- rins prenant appui sur des supports (7) montés coulissants le long de guidages (71)et venant se placer, lorsque le chariot (4)est dans l'axe (10)de la cuve (1) au-dessous de pattes d'appui (51)qui peuvent reposer, d'une part, sur les supports (7)pendant les mouvements d'abaissement et de sou- lèvement du châssis de support (5) et d'autre part, en po- sition basse, sur des pieds (42)ménagés sur le chariot de transport (4). 9.Installation d'entretien selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens amovibles de blocage du fond (11) comprennent au moins deux verrous (6)montés cou- lissants radialement sur le plancher de support (2)entre une position écartée pour laquelle l'orifice(23) de passage du fond (ll)est dégagé et une position de verrouillage pour laquelle les extrémités desdits verrous viennent se placer au-dessous des butées d'appui (53) solidaires du châssis de support (5), ce dernier étant muni de faces d'appui incli- nées (52)formant coin qui coopèrent avec des cales corres- pondantes (25)du plancher de support (2) pour bloquer latéralement le châssis (5) lorsque celui-ci vient en posi- tion haute de mise en service. lO.Installation d'entretien selon la revendication 7, caractérisée en ce que les chariots (5)de transport des fonds (Il) sont constitués par des chariots déjà prévus pour le transport des poches de coulée et/ou la récupéra- tion des scories, lesdits chariots étant munis de pieds (42) de support des fonds (11).