Brevet FR2694802A1 — publié le 19940218

La présente invention concerne les fours de maintien en température d'une charge métallique fondue, du type basculables autour d'un axe et munis d'un brûleur. Un four de ce type, basculable en position de prélèvement de la charge fondue et de géométrie particulière, est décrit dans le document FR-A-2.664.516, au nom de la Demanderesse. On connaît d'autre part des fours rotatifs à brûleurs, utilisés pour la fusion de charges métalliques solides et soumis à une rotation continue. Quel que soit le four de fusion, si le prélèvement n'est pas immédiat et total, on utilise, à côté du four de fusion, un four annexe, généralement électrique, pour assurer le maintien en température et/ou le réchauffage de la charge fondue. La présente invention a pour objet de proposer un four simple, de mise en oeuvre aisée et efficace, et de faibles coûts de revient. Pour ce faire, selon l'invention, le four de maintien présente une symétrie cylindrique par rapport à l'axe, horizontal, et comprend, à une extrémité axiale, une ouverture de chargement et, à l'autre extrémité axiale, un brûleur oxycombustible central et deux orifices de décharge diamétralement opposés, et des moyens pour faire osciller le four de part et d'autre d'une position médiane. La présente invention a pour autre objet un procédé de mise en oeuvre d'un tel four, comprenant les étapes d'obturer un des orifices de décharge, de placer le four dans une première position extrême où l'orifice de décharge non obturé est situé au-dessus du niveau de la charge fondue dans le four, et de faire osciller le four autour de son axe, entre la première position extrême et une deuxième position extrême symétrique de la première par rapport à un plan vertical. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - on met en oeuvre le brûleur, typiquement de façon séquentielle ou pulsée, pendant l'oscillation du four - on introduit dans le four au moins une charge de produits carbonés - le procédé comporte l'étape initiale de mettre en oeuvre le brûleur, typiquement à forte puissance, pour préchauffer le four avant l'introduction d'une charge fondue dans ce dernier - le procédé comporte l'étape initiale de fondre, au moyen du brûleur, au moins une partie de la charge métallique introduite dans le four. Avec un tel agencement et la mise en oeuvre d'un tel procédé, le réfractaire du four est convenablement refroidi, même lorsque le brûleur est mis en oeuvre à forte puissance, par transfert thermique avec la charge liquide, ce qui permet d'utiliser des puissances élevées de brûleurs afin de remonter rapidement la température (jusqu'à 7"C/minute), l'orifice non obturé de décharge demeurant ouvert pour permettre, à la demande, le prélèvement immédiat d'au moins une partie de la charge fondue dans le four. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation mettant en oeuvre un four selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique, en bout, du four, illustrant la phase d'oscillation ; et - les figures 3A et 3B sont des vues analogues à la figure 2 illustrant les positions de prélèvement et de vidange de la charge du four. Sur la figure 1, on reconnaît un four rotatif 1 interposé entre un chenal 2 provenant d'un four de fusion, par exemple un cubilot, et une poche 3 via une goulotte 4. Le four 1 présente une configuration générale cylindrique avec une carcasse métallique 5 munie d'un revêtement intérieur en briques réfractaires et comportant, périphériquement, deux arceaux cylindriques 6 coopérant avec des galets 7 d'entraînement du four en rotation autour d'un axe horizontal 8 et actionnés par un moteur 9 à fonctionnement réversible. Le chenal 2 débouche dans une ouverture de chargement centrale 10 à une extrémité axiale du four 1. L'autre extrémité axiale du four 1 comporte, centralement, un brûleur oxycombustible 11 et, de part et d'autre du brûleur 11, deux orifices de coulée 121, 122, diamétralement opposés.Le brûleur 11, dont les tuyauteries d'amenée de fluides sont munies de vannages, est par exemple du type décrit dans la demande de brevet FR 91.09304 au nom de la Demanderesse, autorisant, par variations cycliques du débit d'au moins un des fluides d'alimentation du brûleur, un fonctionnement pulsé ou séquentiel du brûleur entre des extrêmes de puissance dans un rapport supérieur à 5, typiquement de 1 à 10, tout en contrôlant parfaitement la stoechiométrie des flammes. La mise en oeuvre du four est la suivante : avant tout chargement on effectue un préchauffage du four, tournant ou non, à forte puissance du brûleur. Un des orifices de coulée est obturé (en l'occurrence 122), l'autre (121) demeurant ouvert. On déverse ensuite, par le chenal 2, une charge liquide dans le four. Dans le cas de fonte, ce transfert ramène la température de la charge liquide à environ 1420"C à l'entrée du four. Comme on le voit sur la figure 2, on amène alors l'orifice de coulée 121 dans une première position extrême (P1) juste au-dessus du niveau de la charge liquide dans le four puis l'on fait osciller en permanence, pendant toute la période de maintien et/ou de réchauffage, le four autour de son axe horizontal 8 de façon que l'orifice de coulée non obturé 121 parcoure un arc de cercle, typiquement supérieur à 1800, entre la première position extrême P1 et une deuxième position extrême P'1 sensiblement symétrique à la première par rapport à un plan vertical 13 contenant l'axe horizontal 8. Le brûleur 11 est mis en oeuvre en permanence, au ralenti, et sélectivement actionné à plus fort régime, en mode pulsé, pour ramener tout d'abord et maintenir ensuite la température de la charge dans le four à une valeur déterminée (environ 1480"C pour la fonte). Le fonctionnement pulsé du brûleur permet de doser la puissance introduite dans le four et notamment de la répartir de façon homogène sur toute la longueur du four, ce qui évite de dégrader le réfractaire en tête de four. Pour conserver dans la charge métallique les éléments d'alliages qui pourraient s'oxyder au contact des fumées de combustion, de vapeur d'eau et de C02, même en présence d'une flamme réglée sous-stoechiométrique pour être réductrice, on ajoute, si nécessaire, dans le four, en une ou plusieurs fois, une charge de produits carbonés solides et/ou liquides, tel que de l'anthracite, du coke de pétrole, des électrodes broyées, du méthanol ou de l'isopropanol. Lorsqu'un prélèvement de métal fondu est requis, on interrompt momentanément l'oscillation et on amène, comme représenté sur la figure 3A, l'orifice de coulée non obturé 121 au-delà d'une de ses positions extrêmes P1, P'1 pour effectuer une coulée dans la goulotte 4. Pour vidanger totalement le four, on amène, comme représenté sur la figure 3B, l'orifice de coulée non obturé 121 en position basse, le four pouvant éventuellement être basculé autour d'un axe horizontal orthogonal à l'axe 8. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, un tel four de maintien peut être utilisé, indépendamment, comme four de fusion, ce qui permet d'amortir les investissements d'une installation de fonderie. D'autre part, selon les besoins, le même four peut servir de four de fusion puis de four de maintien. REVENDICATIONS 1. Four de maintien en température d'une charge métallique fondue, du type basculable autour d'un axe (8) et muni d'un brûleur (11), caractérisé en ce que le four présente une symétrie cylindrique par rapport à l'axe (8) qui est horizontal, et comprend, à une extrémité axiale, une ouverture de chargement (10) et, à l'autre extrémité axiale, un brûleur oxycombustible central (11) et deux orifices de décharge diamétralement opposés (121, 122), et des moyens (9, 7) pour faire osciller le four (1) autour de l'axe (8) de part et d'autre d'une position médiane (13). 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pulsation du débit d' au moins un des fluides d'alimentation du brûleur (11). 3. Procédé de maintien en température d'une charge métallique fondue mettant en oeuvre un four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - obturer un (121) des orifices de décharge - placer le four dans une première position extrême (P1), où l'orifice de décharge non obturé (121) est situé au-dessus du niveau de la charge fondue dans le four ; et - faire osciller le four autour de l'axe horizontal ( & entre la première position extrême (P1) et une deuxième position extrême (P'1) symétrique à la première position par rapport à un plan vertical (13). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour effectuer un prélèvement de la charge fondue, on fait dépasser l'une des positions extrêmes (P1 ; P'1) par l'orifice de décharge non obturé (121). 5. Procédé selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre le brûleur (11) pendant l'oscillation. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape d'introduire dans le four au moins une charge de produits carbonés. 7. Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le brûleur est mis en oeuvre entre des extrêmes de puissance dans un rapport supérieur à 5. 8. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape initiale de mettre en oeuvre le brûleur (11) pour préchauffer le four (1) avant introduction d'une charge fondue le four. 9. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape initiale de fondre au moins une partie de la charge métallique introduite dans le four (1).