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Perfectionnements aux fours
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L'objet de l'invention est un perfectionnement aux fours Siemens-Martin consistant dans l'application d'une chambre de combustion d'une forme apte à faire varier l'angle d'incidence entre la direction de l'air et celle du gaz, et par conséquent la vitesse du mélange des deux fluides afin d'augmenter l'effet utile de la flamme dans le laboratoire.
Dans le dessin ci-annexé la fig. 1 est une coupe de la tête suivant le plan central longitudinal, la fig. 3 est une coupe en plan suivant la ligne M N (fig 1) et la fig. 3 est une coupe transversale, du laboratoire avec une vue antérieure des débouchés de l'air.
Pour mettre clairement en évidence le principe de fonc- tionnement, il faut aire quelques mots sur la façon dont se comporte le ppint de vue thermique des fours Siermens-Martin normaux dans lesquels le gaz et l'air se réunissent dans le laboratoire, et des fours construits sur le principe de l'obtem tion de combustion dans le moindre temps et dans le moindre espace possible,
Une confition caractéristique de la marche du four normal est celle de générer un mélange de gaz et d'air imparfait d'où
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dérive une combustion lente et incomplète.
Le phénomène des,- différentes phases de l'opération métallurgique se manifeste de la façon suivante :
Dans la pemière période ( du commencement du chargement à la formation du bain) la combustion est contrariée par le tas de ferraille froide, et une quantité considérable de gaz brûlé dans les chambres de récupération. Pendant ce temps il y a forte dispersion de chaleur, et la température du laboratoire se maintient basse aux frais de la v'.tesse de la fusion.
Dans les périodes subséquentes @ accomplissement de la fusion et affinage ) le courant de gaz en combustion parcourt le laboratoire entre une couche d'air supérieure en excès et une couche inférieure de gaz non brûlé.
. L'expérience a démontré que le développement de la flam- me ainsi obtenue lorsque la conduite du four est bien réglée donne lieu à des conditions thermiques favorables la trans- mission de la chaleur au bain.
L'allure lente de la combustion est donc convenable dans la période du travail et dans celle d'affinage, mais est peu efficace durant la période de fusion. Cette dernière condition constitue la cause principale du rendement pauvre du four.
Pour éliminer cette difficulté provenant de la disposition normale des débouchés, on a introduit dans le four Siemens- Martin la chambre de mélange, c, à. d. un espace dans lequel s'effectue le mélange entre le gaz et l'air avant l'entrée dans le laboratoire, de façon à rendre la combustion rapide et complète.
On obtient ainsi une flamme très chaude qui agit énergi quement sur la charge en accélérant la fusion.
Il est toutefois à remarquer que l'action avantageuse de la haute température ne se manifeste d'une façon remarquable que dans la période qui précède le travail.
A ce point, les conditions de transmission thermique subissent un changement défavorable, La flamme rendue courte
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et peu claire par le processus de combustion excessivement in- tense, ne garde pas suffisamment les qualités radiantes pour un fort passage de chaleur sur toute la surface du bain, et la der- nière phase de la fusion est très laborieuse.
Dans ce cas, la combustion ne peut pas être ramenée au dé- veloppement normal en diminuant la quantité d'air ; la limite très basse à laquelle il faudrait descendre pour obtenir un bon effet dans le sens voulu priverait le courant gazeux de la masse inerte indispensable et êterait à la flamme la direction nécessaire pour passer sur le bain.
En outre pendant presque tout le temps de l'opération les gaz brûlés, facilement diffusables, et à très haute température, surchauffent uniformément le laboratoire en l'usant rapidement.
Ceci est en substance, l'allure thermique générale des fours normaux et de ceux à chambre de combustion,
La solution de ce problème suivant la présente invention présente une voie moyenne entre les deux cas extrêmes susdits, et est basée sur le principe d'obtenir, par de simples variations dans la conduite du four, le mélange complet du gaz et de l'air et par conséquent la combustion rapide, ou la combustion normale avec libre développement de la flamme, afin de satisfaire constamment les différentes conditions de transmission de la chaleur pendant toute la durée de l'opération qu'il faut accomplir , Comme l'indique le dessin, la tête comporte une chambre C, figs.
1 et 2, à section croissant vers le laboratoire, où arrivent, avec des angles d' inclinaison déterminés, les conduits superposée du gaz et de l'air G et A, respectivement ( figs. 1 et 3).
L'effet voulu est obtenu avec l'action combinée d'un venti- lateur appliqué à la soupape de renversement de l'air, et de la forme de la chambre dont la caractéristique, comme déjà dit, consiste précisément à pouvoir imprimer l'air des directions diverses en relation avec la pression..
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Dans la fig. 1, la flèche a. indique la direction moyenne prise par l'air lorsque la pression dans le conduit d'arrivée respectif dépasse sensiblement celle du laboratoire, et la flèche a' indique la direction obtenue dans le cas de moindre différence de pressions-
Cette différence de l'angle d'incidence entre la direction variable de l'air et la direction constante du gaz ( flèche h. fig. 1) produit un mélange plus ou moins intime des deux fluide des ,et permet , par conséquent, de régler la combustion dans le sens voulu.,
Il faut remarquer que l'excès d'air fourni au commence-. ment de l'opération par l'effet de la majeure pression requise n'est pas nuisible, vu que dans la même période aussi la quantité de gaz admise est plus élevée.
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En outre l'air ne prend pas pârtâ rcombustion, ¯ ma3.s une partie de l'air s'épand librement et protège la voûte.
Avantage. Comme on l'a vu, l'avantage de ce système dérive de la possibilité de régler la combustion de façon à créer dans le four le moyen le plus convenable pour la transmission de la chaleur en chacune des phases caractéristiques du procédé
Martin.
Dans la pratique l'on obtient les avantages principaux suivants : 1 . Diminution du temps nécessaire pour l'opération et, par conséquent; meilleure production avec une considérable économie de combu stible.
2 . Augmentation de la durée du four sans la nécessité de recourir à des moyens artificiels de refroidissement.
3 ..Pas d'oxydation pendant le travail.