Brevet FR2803374A1 — publié le 20010706

Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dispositif d'aspiration des fumées aux trous de coulée d'un four électrique de réduction à arc submergé et à cuve tournante, du type de ceux utilisés pour la fabrication des ferro-alliages tels que les alliages de silicium et le silicium de qualité métallurgique. Etat de la technique Les fours électriques à arc submergé du type de ceux utilisés pour la fabrication des ferro- alliages tels que les alliages de silicium et le silicium de qualité métallurgique, produisent des volumes de gaz importants constitués principalement des espèces CO et SiO; sur fours de type ouvert ou semi-fermé, ces gaz sont brûlés par admission d'air de combustion. Les gaz résultants constitués principalement des espèces C02 et N2, dilués dans un éventuel excès d'air et chargés de particules solides de silice amorphe, sont captés sous hotte puis aspirés vers une installation de dépoussiérage où est effectuée une séparation des gaz rejetés à l'atmosphère et des particules solides qui sont retenues; sur les fours de type fermé, les gaz sont conservés en l'état et directement dépoussiérés. Ce type de captation existe depuis 1965 environ ; il s'agit de dispositifs aujourd'hui efficaces et performants qui pourtant ne peuvent suffire à assurer un faible taux d'empoussièrement de l'air niveau d'un atelier de production de ferro-alliages, car la coulée à l'air des alliages en fusion s'accompagne elle aussi d'émissions de fumées dont la captation n'a pas trouvé jusqu ` ce jour de solution très satisfaisante. But de l'invention L'invention a pour but d'obtenir un faible niveau d'empoussièrement de l'air ambiant dans un atelier de fabrication de ferro-alliages au four électrique de réduction à l'aide d' un dispositif de captation des fumées trous de coulée capable d'accepter de gros débits d'air et conçu pour être installé sur des fours à cuve tournante. Objet de l'invention L'objet de l'invention un dispositif de captation des fumées au dessus des trous de coulée d'un four électrique de réduction à cuve tournante caractérisé en ce comprend un collecteur torique encerclant la cuve du four, constitué d'une partie supérieure fixe, d'une partie inférieure mobile solidaire de la cuve du four, et d'un dispositif d'étanchéité entre la partie fixe et la partie mobile. Description des figures La figure 1 représente en section droite le collecteur torique au-dessus trou de coulée, tandis que la figure 2 représente la section droite du collecteur entre les trous de coulée. Description l'invention La difficulté pour capter les fumées émises par les trous de coulée des fours d'électrométallurgie vient de ce que, dans cette activité, tous les fours modernes sont des fours à cuve tournante. La vitesse de rotation d'une cuve est variable. Elle peut monter jusqu'à un tour en 24 heures, de sorte que les trous de coulée se déplacent lentement et que la coulée du métal est délocalisée en permanence. A chaque coulée il faut donc repositionner matériel de captation, et le raccordement à une installation d'aspiration fixe est un problème. Le fait d'éventuellement faire de la coulée continue ne résout en rien le problème, puisque, dans ce cas particulier, il faut de la même façon suivre les trous de coulée qui balayent toute la zone périphérique du four. La présente invention schématisée sur les figures jointes apporte une solution ce problème. Cette solution consiste à construire autour du four à cuve tournante (1) un collecteur de forme torique et de section trapézoïdale, et préférentiellement rectangulaire, coupé environ à mi- hauteur par un plan horizontal délimitant une partie supérieure (3) fixe, solidaire du plancher (2) de chargement du four et une partie inférieure mobile (6) solidaire du four (1). La partie fixe (3) est fixée au plancher de chargement (2) par des tirants et des points de fixation (5). Sur le fond de la partie mobile sont disposées en face de chaque trou de coulée du four une hotte d'aspiration (8). Les fours, même les moins modernes, portent depuis 1960 environ au moins trois trous de coulée ; les fours plus récents peuvent en comporter quatre, cinq ou six. Le dispositif objet de l'invention permet d'équiper un four quel que soit nombre de trous de coulée. Chaque point d'aspiration est équipé de volets (9) qui peuvent être à la demande ouverts ou fermés au moyen d'axes (10) et de bielles (11). On peut donc à tout moment changer de point d'aspiration comme de trou de coulée. L'efficacité de la solution proposée par l'invention tient à la façon d'assurer l'étanchéité entre la partie fixe (3) et la partie mobile (6) du collecteur. La solution consiste à utiliser des inserts constitués de feuilles métalliques solidaires soit de la partie fixe (3) du collecteur, soit de sa partie mobile (6) et se recouvrant de façon partielle sur environ 5 à 10 % de leur longueur. Ces inserts ont une longueur de 50 à 80 cm environ. L'étanchéité est obtenue soit en engageant les inserts dans une gorge aménagée dans la partie fixe (3) du collecteur si les inserts sont portés par la partie mobile (6), ou inversement dans la partie mobile (6) du collecteur si les inserts sont portés par la partie fixe (3), soit en plaquant les inserts sur une surface de frottement au moyen de la dépression créée par l'aspiration des gaz. L'expérience montre qu'un montage avec inserts portés par la partie mobile (6) et engagés dans une gorge aménagée dans la partie fixe, fonctionne correctement et durablement avec des températures de gaz aspirés pouvant atteindre 450 C. Exemple Sur un four de 20 MW équipé d'une cuve tournante comportant cinq trous de coulée, produisant du ferro-silicium 75% et coulé en discontinu, on a installé un dispositif conforme à l'invention. Le débit aspiré par le collecteur a atteint 20 à 30 Nm3/s avec une vitesse des gaz dans le collecteur supérieure à 20 m/s. La température des gaz pendant la coulée se situe entre 350 C et 450 C. Après quatre mois de fonctionnement, on a constaté le non encrassement de la gaine et une bonne tenue des inserts assurant l'étanchéité entre partie fixe et partie mobile. Revendications 1) Dispositif de captation des fumées au dessus des trous de coulée d'un four électrique à cuve tournante caractérisé en ce qu'il comprend un collecteur torique encerclant la cuve (1) du four, constitué d'une partie supérieure fixe (3), d'une partie inférieure mobile (6) solidaire de la cuve (1) du four, et d'un dispositif d'étanchéité (7) entre la partie fixe et la partie mobile (6) du collecteur. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section du collecteur torique de forme trapézoïdale. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section du collecteur torique de forme rectangulaire. 4) Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étanchéité entre la partie fixe (3) du collecteur et sa partie mobile (6) est assurée par des inserts (7) solidaires de l'une quelconque des parties du collecteur, et plaqués au moyen de la dépression crée par l'aspiration, sur une surface de frottement aménagée sur l'autre partie du collecteur. 5) Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étanchéité entre la partie fixe (3) du collecteur et sa partie mobile (6) est assurée par des inserts (7) solidaires de l'une quelconque des parties du collecteur, et s'engageant dans une gorge aménagée dans l'autre partie du collecteur. 6) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les inserts sont en recouvrement sur environ 5 à 10% de leur longueur. 7) Dispositif selon 7) caractérisé par le fait que les inserts ont une longueur comprise entre 0,3 et 1 m. 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie mobile (6) du collecteur est équipée de hottes d'aspiration (8) au-dessus de chaque trou de coulée de la cuve (1). 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que, au dessus de chaque trou de coulée, la partie mobile du collecteur est équipée de volets mobiles (9) permettant de la relier à la hotte d'aspiration (8) ou de l'en isoler. 10) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on aspire de 10 à 50 Nm3/s de gaz par le collecteur avec une vitesse de passage de gaz supérieure à 20 m/s.