Brevet FR2664516A1 — publié le 19920117

La présente invention concerne un four de maintien en température et de traitement métallurgique d'un métal à l'état liquide. Le problème du stockage et du maintien en température du métal liquide se pose dans bien des ateliers métallurgiques et de façon quasi systématique dans les fonderies de moyenne importance. On a proposé d'utiliser à cet effet des mélangeurs sous forme de poches garnies de réfractaires et équipée d'un brûleur air-corbustible pour emmagasiner le métal liquide à sa sortie de l'appareil de fusion et tenter de limiter la chute de température avant son utilisation ultérieure D'efficacité très limitée, pratiquement tous ces appareils ont été remplacés par des fours à induction, à creuset pour les moyennes capacités, à canaux pour les plus irrportantes, mais en fonderie de fonte, les coûts d'investissement et de fonctionnement des fours à induction sont très importants. En sidérurgie, ce problème a été résolu en développant un four-poche chauffé par l'arc électrique. Deux variantes utilisant l'oxygène connme comburant ont toutefois été essayées: Selon l'une des variantes, on procède à une opération d'alumino-thermie pratiquée directement en poche consistant en une addition d'aluminium au métal, puis en une injection d'oxygène et un brassage d'homogénéisation et de décantation du métal liquide à l'aide d'argon Ce procédé, bien qu'utilisé industriellement permet de réchauffer le métal, mais ne permet aucun traitement métallurgique. Selon une autre variante, on a réalisé un four de maintien sous forme de la traditionnelle poche métallurgique, que l'on a équipé d'un brûleur oxycoebustible monté au travers d'un couvercle de poche et d'un bouchon poreux de fond, le tout permettant un bon transfert thermique. Cette réalisation est cependant extrêmement rudimentaire, et elle conduit à des pertes thermiques importantes et ne permet pas non plus la mise en oeuvre de traitements métallurgiques. La présente invention a pour objet un four de maintien en taemr- pérature et de traitement métallurgique d'un méta I à l'état liquide, du genre comprenant un conteneur fermé pour du métal liquide, équipé d'un brûleur à comburant oxygène ou air enrichi et d'un bouchon poreux de fond de conteneur pour l'injection d'un gaz neutre de brassage, et de moyens d'ouverture dudit conteneur pour l'introduction et/ou le retrait de produits de traitement métallurgiques qui permet non seulement de limiter la chute de température mais encore un certain réchauffage du métal liquide et également des additions de traitement et qui, en plus du stockage et du réchauffage du métal, permet d'ajuster ou de modifier la corposition chimique de celui-ci et éventuellement de le faire réagir avec d'autres éléments tels qu'un laitier par exemple et ces objectifs de l'invention sont atteints en ce que ledit conteneur est réalisé sous forme d'une enceinte calorifugée montant à basculement limité autour d'un axe support, avec deux passages à composante verticale, l'un en forme de cheminée débouchant dans l'enceinte près de la voûte d'enceinte et servant à l'introduction de métal liquide et de produits de traitement métallurgique, l'autre en fonce de goulotte débouchant au niveau du fond d'enceinte et dont le débouché haut peut venir en position basse de soutirage de métal liquide dans une position basculée de ladite enceinte, le brûleur oxygène-combustible étant monté en voûte d'enceinte. De la sorte, l'enceinte est presque totalement fermée, ce oui simplifie la manutention et évite des déperditions thermiques trop importantes, tout en autorisant les manoeuvres de traitement métallurgique, telles l'introduction de produits réactifs Le gaz neutre argon ou azote insufflé par le fond permet une homogénéisation thermique et métallurgique. Avantageusement, on peut mettre en oeuvre l'une ou l'autre des dispositions suivantes: on peut agencer une porte latérale de visite située en position haute, permettant d'effectuer aisément toutes sortes d'additions et le retrait de toute crasse surnageante; le passage d'introduction est situé à une extrémité de l'enceinte, tandis que le passage de soutirage du métal liquide est situé à une extrémité opposée de ladite enceinte; le brûleur de voûte est situé du côté du passage de soutirage, ce oui permet de dispenser le maximum d'énergie thermique du côté o se présente un risque de bouchage par solidification; on prévoit plusieurs bouchons poreux agencés depuis l'extrémité d'enceinte située du côté du passage d'introduction jusqu'à l'extrémité d'enceinte située du côté du passage de soutirage; de préférence, la porte de visite est située entre le brûleur et le passage d'introduction; l'axe de basculement s'étend de l'extrémité voisine du passage d'introduction à l'extrémité voisine du passage de soutirage; de préférence, l'enceinte est réalisée sous forme d'un cylindre à axe longitudinal agencé horizontalement et, dans ce cas, l'enceinte en forme de cylindre est montée à basculement autour de l'axe horizontal de cylindre; les bouchons poreux sont inclinés par rapport à la verticale en direction opposée de la porte de visite, ce qui favorise le décrassage et améliore le transfert thermique lorsque le four est basculé; un des bouchons poreux est situé au niveau du débouché du passage de soutirage; le rapport longueur du cylindre à son diamètre est conpris entre 1,3 et 1,9 et de préférence de l'ordre de 1,6. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du four selon I-I de la figure 2: la figure 2 est une vue en coupe transversale de ce même four selon II-II de la figure 1. En se référant aux figures 1 et 2, un four se présente sous forme d'une enceinte cylindrique 1 avec une enveloppe cylindrique 2 et deux parois de fond 3 et 4, en matériau réfractaire, le cas échéant avec un calorifuge supplémentaire Cette enceinte cylindrique est conçue de façon que le rapport entre la longueur axiale L et son diamètre D soit compris entre 1,4 et 1,8 et de préférence de l'ordre de 1,6 pour d'une part limiter les pertes de parois et d'autre part minimiser les variations de hauteur du métal liquide. Cette enceinte cylindrique 1 est montée sur un axe de basculement horizontal XY selon l'axe du cylindre A une extrémité axiale du cylindre 1 est agencé un passage d'introduction de métal liquide 5 sous forme d'une cheminée traversant la paroi de fond 3 et débouchant dans ce four en 6 à un niveau haut du four Un second passage 7 est formé, au voisinage de l'autre paroi 4, par une extension latérale en réfractaire et débouche tangentiellement en 8 à la paroi interne de l'enceinte 1 et en position opérationnelle position visible à la figure 2 se relève pour déboucher en 9 à un niveau supérieur au niveau maximal N de métal liquide 10. Entre les parois d'extrémiés 3 et 4 de l'enceinte est irénagée une porte de visite 12 formant également passage d'accès pour le dégagement de crasses surnageantes éventuelles conme représenté en 11 à la figure 2. Deux bouchons poreux 14 et 15 sont agencés en position basse au travers de la paroi cylindrique d'enceinte 2, l'un 14 plus près de la paroi d'extrémité 3, l'autre 15 plus de la paroi d'extrémité 4 pour l'injection d'un gaz de brassage tel argon, et ces bouchons poreux 14 et 15 sont inclinés avec un décalage angulaire a par rapport à la ligne de fond F, pour être à fleur avec le débouché 8 du passage de soutirage 7 On réalise aussi, et à la fois une turbulence accentuée au niveau de ce débouché 8 qui évite tout risque de solidification d'une part, et, d'autre part assure une propulsion pneunatique par les bulles 16 des crasses surnageantes 11 vers la porte de visite 12, ce qui permet leur extraction aisée. Un brûleur 17 du type oxygène-conbustible est monté en un point haut ou voûte de la paroi cylindrique 2 de l'enceinte 1 et il se situe longitudinalement plus près de la paroi d'extrémité 4 que de la paroi d'extrémité 3, de façon à assurer une chauffe préférentielle côté évacuation du métal liquide et aussi augmenter le temps de séjour de gaz chaud avant l'échappement par le conduit-cheminée 5, ce qui améliore le transfert thermique vers la masse métallique Cn conprend que lors du traitement, le métal introduit par le passage 5 s'écoule selon la flèche f (figure 1) longitudinalement vers l'extrémité de sortie 8, tout en étant brassé par le gaz neutre insufflé par les bouchons poreux 14 et 15. En fin d'attente ou de traitement, l'enceinte 1 est basculée selon la flèche f' pour amener la goulotte de soutirage en position basse. Différentes modifications peuvent être faites, notamment pour améliorer le transfert thermique vers le métal en fusion L'une de ces modifications consiste à monter le brûleur de façon mobile selon un axe vertical, de façon à déterminer sa position selon le niveau de métal en fusion De même, on peut disposer d'un clapet réfractaire sur le conduit- cheminée 5, ce qui pemiet de faire fonctionner le four en légère surpression, ce qui améliore le transfert thermique. PI Vf IYICAT ICNS 1 Four de maintien en température et de traitement métallurgique d'un métal à l'état liquide, du genre comprenant un conteneur fermé pour du métal liquide équipé d'un brûleur du type oxygène-combustible ou aéro-oxy-carbustible et d'un bouchon poreux de fond de conteneur pour l'injection d'un gaz neutre de brassage, et de moyens d'ouverture dudit conteneur pour l'introduction et/ou le retrait de produits de traitement métallurgiques, caractérisé en ce que ledit conteneur est réalisé sous forme d'une enceinte calorifugée ( 1) basculant autour d'un axe support (XY), avec deux passages à composante verticale, l'un ( 5) en forme de cheminée débouchant dans l'enceinte près de la voûte de l'enceinte ( 1) et servant à l'introduction de métal liquide et le cas échéant de produits de traitement métallurgique, l'autre ( 7) en forme de geulotte débouchant au niveau du fond d'enceinte et dont le débouché haut ( 9) vient en position de soutirage de métal liquide dans une position basculée de ladite enceinte, le brûleur oxygène-coabustible ( 17) étant monté en voûte. 2 Four de maintien en température et de traitement selon la revendication 1, caractérisé par une porte Iatérale de visite ( 12) située en position haute. 3 Four de maintien en température et de traitement selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que le passage d'introduction ( 5) est situé à une extrémité ( 3) de Il'enceinte, tandis que le passage de soutirage du métal liquide ( 7) est situé au voisinage d'une extrémité opposée ( 4) de ladite enceinte ( 2). 4 Four de maintien en température et de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le brûleur de voûte ( 17) est situé substantiellement à l'aplomb du passage de soutirage ( 7). Four de maintien en temrpérature et de traitement selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé par plusieurs bouchons poreux ( 14-15) agencés depuis l'extrémité d'enceinte ( 3) située du côté du passage d'introduction ( 5) jusqu'à l'extrémité d'enceinte ( 4) située du côté du passage de soutirage ( 7). 6 Four de maintien en température et de traitement selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce que la porte de visite ( 12) est située entre le brûleur ( 17) et le passage d'introduction ( 5). 7 Four de maintien en température et de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 & 6, caractérisé en ce que l'axe de basculement (X-Y) s'étend de l'extrémité voisine du passage d'introduction ( 5) à l'extrémité voisine du passage de soutirage ( 7). 8 Four de maintien en température et de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'enceinte ( 1) est réalisée sous forme d'un cylindre à axe longitudinal (XY) agencé horizontalement. 9 Four de maintien en température et de traitement selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enceinte ( 1) en forme de cylindre est mrontée à basculerent autour de l'axe horizontal de cylindre (XY). 10 Four de maintien en température et de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les bouchons poreux ( 14-15) sont inclinés par rapport à la verticale en direction opposée de la porte de visite ( 12). 11 Four de maintien en température et de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un des bouchons poreux ( 15) est situé au niveau du débouché ( 8) du passage de soutirage ( 7). 12 Four de maintien en température et de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le brûleur de vofite ( 17) est monté mobile selon un axe vertical. 13 Four de maintien en température et de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'admission de métal ( 5) formant cheminée est équipé d'un clapet réfractaire permettant la mise sous légère surpression de l'atmosphère du four.