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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE DES LINGOTS"
La présente invention concerne les fours à chauffer les lingots du type nommé ordinairement "fours pits", ainsi qu'un procédé de chauffage de lingots. Les dits fours sont employés dans les laminoirs d'acier dans le but de porter les lingots à la température appropriée pour leur laminage. Les lingots peuvent être placés dans le four peu de temps après leur cou- lée étant encore alorsà une température relativement élevée; ou ils peuvent être chargés à froid. Ainsi, le four doit servir soit à chauffer les lingots à la température de laminage, soit seulement à établir eeux l;uniformité d'une température désirée.
Les fours pits sont généralement de deux types, à savoir : les fours pits normaux régénérateurs, et les fours pits dits à
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chauffage -car voie unique.Dans les fours pits à chauffage par voie unique,la chauffage est ± une seule direction, le combus- tible, l'air et les produits de combustion entrant 1* la partie supérieure. Ces fours pits sont usuellement équipés d'un réou- pérateur, c'est à dire d'un appareil d'échange :le chaleur, dans lequel la chaleur des gaz '-le cheminée, ou de sortie ,est utilisée au préchauffage de l'air de combustion froid, ou quel- que fois au préchauffage aussi bien de l'air que du combustible gazeux.
Dans le cas de fours pits régénérateurs, il y a deux jeux de canaux, communiquent avec le four, qui sont disposés de manière que pendant un temps donné le combustible et t'air entrent pas un jeu de canaux et les gaz de cheminée sortent .par ceux de l'autre jeu, au travers d'un ou des régénérateurs contenant une garniture réfractaire qui est du fait chauffée à une haute température. A un nouent approprie le courant est renversé et la ganniture réfractaire chauffée cède sa chaleur à l'air, ou à l'air et au gaz d'admission.
Avec tous ces fours pits les résultats obtenus dépendent considérablement de l'habileté de l'opérateur et même avec le travail le plus soigneux, ces résultats ne peuvent pasêtre nommés satisfaisants.
Les deux buts que l'on désire attelindre: premièrement le chauffage uniforme de chaque lingot distinct dan stoute sa masse, et, secondement, le chauffage de tous les lingots exacte- ment à la température de laminage,- sont tous les deux diffi- ciles à atteindre, à oauae des méthodes ou procédés de chauffa- ge employés. Dans un four de forme rectangulaire les différents lingots sont inévitablement exposés différemment à la trajec- toire des flammes et aux parois rayonnantes, avec le résultat invariable qu'il y a des lingots soit insuffisamment chauffés soit surchauffés.
De plus, par suite de la non-uniformité de température à différents niveaux, on trouve usuellement des dif- férences de température d'environ 35 à 95 C du sommet à la ba- se du même lingot.
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La présente invention supprime ces difficultés et d'autres, assure un chauffage uniforme dans toute la masse des lingots, expose chaque lingot au même effet de chauffage quechacun des autres, offre une construction améliorée de four, permet le maintien d'une flamme réductrice lorsque c'est désiré, économise le combustible ,et permet de chauffer les lingots suivant tout programme déterminé voulu.
Dans les dessins annexés, représentant à titre d'exemple non limitatif un mode d'exécution du dispositif suivant l'in- vention:
La figure I est une vue en coupe verticale.
La figure 2, une vue en plan,partiellement en coupe hori- zontale.
La figure 3 , une vue en plent,
La figure 4, une vue en élévation du couvercle et de son mécanisme de commande.
Les dessins représentent un mode d'exécution préféré du dispositif setvant à la réalisation de la présente invention.
Le four est préférablement de forme circulaire et possède une chambre 1 disposée sous le niveau du sol ou de la plateforme de travail 2. Des brûleurs 3 sont disposés en une rangée suivant la périphérie de la chambre, près de la sole ou du fond. Ces brûleurs sont dirigés de préférence non pas radialement, mais tangentiellement dans la chambre. Ils peuvent être raccordés à des conduites séparées de gaz et d'air 4 et 5, ou peuvent être alimentés de gaz et d'air mélangés d'avance au moyen de n'impot- te quelle espèce usuelle de mélangeur; Ils peuvent aussi être arrangés pour brüler du combustible liquide, si on le désire.
Une caractéristique de l'invention consiste en ce que le diamètre de la chambre est plusgrand à la sole uq'à la par- tie supérieure de la chambre, ceci étant obtenu par l'encorbelle- ment de la paroi 6 de la chambre circulaire, comme indiqué en 6a. Cette dispositïon établit un espace périphérique de combus- tion pour la combustion du gaz, seit du combustible liquide, débi
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té par chacun des différents brûleurs disposés à la périphérie.
Dans le mode d'exécution représenté de l'invention une paroi chicane ? pourvue de deux rangées d'ouvertures 8 est disposée dans la chambre 1 à distance de la paroi extérieure 6, de manière à établir une chambre annulaire 9 dans laquelle circulent les courants de combustible brûlant et les produits de combustion. Cette paroi chicane protège les lingots situés dans le four ,contre la flamme des brûleurs et aide à l'établis- sement d'une circulation des produits de combustion.
Mais elle peut aussi être supprimée, parole que la disposition tangen- tielle des brûleurs empêche les flammes de frapper directement lesingots
Un canal de sortie 10 prévu dans la sole du four, de pré- férence au centre, communique par des passages appropriés 11 et 12 avec la cheminée, ou autre dispositif destiné à recevoir les gaz de cheminée ou de sortie.Entre le canal 10 et la pa- roi chicane 7 la sole de la chambre possède la forme d'un pla- teau annulaire avec le canal de sortie 10 au centre.
Cette par- tie de la sole du four peut comprendre une couche 13 de matiè- re très bonne conductrice de chaleur, par exemple telle que du miserai de chrome.damé, qui, à son tour, peut être couverte par une couche 14 de matière granulée.
Cette matière granulée peut être du fraisil de coke, com- me on l'emploi usuellement dans les fours pits, ou elle peut être constituée d'une matière réfractaire concassée, ce qui peut être avantageux en vue d'éviter de contaminer l'acier par les impuretés contenues dans le coke. En outre on évite ainsi l'action scorifiante des cendres contenues dans le coke. La fonc- tion principale de cette couche est de supporter convenablement les bases de lingots inégalement formées.
Le canal de sortie 10 se termine au fond par une poche à cendres, ou à scories 15, garnie de couvercles ou portes pivotan- tes 16 servant à obturer normalement l'extrémité du canal 10,
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mais permettant l'évacuation des scories au moment désiré.
Dans le tunnel 17 ,prévu dans la fondation pour l'enlèvement des soories,on peut employer des wagonnets à scories 17a - ou simplement des bennes ou brouettes, si on le désire.
En vue d'empêcher les pertes de chaleur, le four est pré- férablement isolé par des couches en matière calorifuge 18, 19 et 20 prévues sur les côtés, à la partie supérieure et à la base, respectivement.
Le couvercle 21 est préférablement de forme circulaire et engagé dans un anneau 22. Il est muni d'une bride 22a pour joint de sable, qui pénètre,- lorsque le couvercle est en pla- ce, - dans le joint de sable 23, de la partie supérieure du four.
Pour l'ouverture du four et pour le placement et l'en- lèvement des lingots, l'invention prévoit un mécanisme de com- mande du couvercle,représenté particulièrement dans les fi- gures 3 et 4. Ce mécanisme comprend des trucks 24, 25 et des poutrelles transversales 26,27. Les trucks sont munis de roues 2$'roulant sur les rails 29. Pour soulever le couvercle de ma- nière à retirer la bride 22a du joint de sable hors du joint de sable 23, l'invention prévoit un mécanisme comprenant un moteur 30, un réducteur de vitesse 31, des roues d'engrenage droites 32, 33, l'arbre coudé 34, les bielles 35 et des leviers coudés 36. Pour le déplacement horizontal du couvercle l'inven- tion prévoit un moteur 37, un réducteur de vitesse 38, les roues d'engrenage 39,40 ,l'arbre 41 et la commande à chaîne 42.
Des moyens appropriés,tels que bobines à câbles, ou trolleys, ou analogue(non représentés) sont prévus pour amener le courant électrique aux moteurs et pour contrôler ces moteurs de la distance désirée.
Un four construit suivant l'invention offre des avantages particuliers par rapport aux fours usuels rectangulaires à chauf-
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fer les lingotières. ou aux fours pits, en vertu de sa forme circulaire. Il n'est pas nécessaire d'employer pour l'envelop- pe, ou la chemise de revêtement du four, des ligatures ou or- ganes de renforcement extrêmement puissants. La dilatation' de la structure réfractaireprovoque seulement un effort de traction dans les plaques d'acier de l'enveloppe. Il n'y a aucune possibilité d' effondrement des parois circulaires vers l'intérieur, couine c'est souvent le cas pour les fours pits rectangulaires.
Dans les fours pits ordinaires les lingots sont placés directement dans la zone de combustion et sont exposés aux gaz brûlants dans des conditions qui sont souvent extrêmement nuisibles aux lingots. Comme mentionné plus haut, le four sui- vant l'invention comprend une chambre de combustion d'un ample volume à la sole, ou à la partie inférieure,obtenu par l'a- grandissement du diamètre de la chambre circulaire. Dans cette chambre de combustion brûle un nombre comparativement grand de brûleurs relativement petits et disposés, de préférence à distances égales les uns des autres, suivant la périphérie. A- vec ce grand nombre de brûleurs la concentration de chaleur à chaque brûleur est faible et ce fait, en combinaison avec l'a grandissement de l'espace de combustion,.' protège efficacement les lingots contre un chauffage localisé.
De plus, en vertu de la disposition tangentielle des brûleurs il s'établit une cir- culation réitérée qui assure une uniformité améliorée de tem- pérature et empêche une exposition des lingots à des gaz trop chauds. En outre, les gaz raclent ,au cours de leur mouvement circulaire réitéré, les parois verticales 6 et leur partie en encorbellement 6a, en les chauffant ainsi uniformément à une température, à laquelle le transfert de chaleur par radiation est très efficace..
Les produits de combustion.ne viennent en contact avec les lingots qu'après avoir été tempérés et rigoureusement mélangés par circulation réitérée. Les produits de combustion s'échap-
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pent finalement par le canal 10.
L'invention assure un chauffage efficace des parties in- férieures des lingots, c'est à dire de la partie de lingot qui est la plusdifficile à chauffer dans les fours pits du type usuel. Ce but est atteint par le fait que la chaleur entre dans le four au voisinage adjacent de sa sole, pour contre- a balances ainsi la tendance naturelle de la chaleur démonter vers la partie supérieure du four.
La limite supérieure de l'encorbellement 6a de la paroi du four se trouve à un niveau situé en dessous des .extrémités supérieures des lingots ,et il en résulte qu'en casde néces si- té on peut laisser les lingots s'appuyer contre la paroi du four, comme représenté du côté gauche de la figure I. La paroi est disposée en..encorbellement vers l'intérieur, ce qui offre l'avantage ultérieur qu'un dispositif réagissant aux tem- pératures,tel qu'un pyromètre 43 peut être monté dans la paroi sans danger d'être endommagé par des lingots lors de leur place- ment ou enlèvement.-
Dans la réalisation du.procédé suivant l'invention, le couvercle est d'abord déplacé d'un côté, en exposant ainsi au moins une partie de l'intérieur du four.
Les lingots sont ensuite placés verticalement sur le lit annulaire en matière réfractaire, de manière voulue quelconque, soit en les :appuyant contre la paroi, soit en lesplaçant librement debout. Le cou- vercle estdéplacé suivant nécessités de manière à exposer toutes les parties de l'intérieur du four, afin d'y pou- voir introduire une pleine charge..Le couvercle est ensuite reporté en position pour fermeture au dessus du four et est abaissé, de manière que la bride de joint de sable entre dans la gorge du joint de sable.
Lorsque l'admission d'air et de gaz aux brûleurs a été réglée de manière à produire l'atmosphère voulue, on fait marcher le chauffage à une allure déterminée suivant les di- mensions des lingots etc. Les produits de combustion rigoureu- sement mélangés, provenant du grand nombre de brûleurs distincts,
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codent une partie de leur chaleur à la structure réfractaire qui la rayonne vers les lingots, et cèdent une autre partie de leur chaleur aux lingots par radiation directe et par contact.
Pour les raisons expliquées plus haut on obtient un chauffage très iniforme dans tout le four aussi bien qu'une grande uni- formité de température dans chaquelingot.
Les produits de combustion sortant s'écha@pent du four par le canal 10 et peuvent être évacués par(dès moyens appro- priés quelconques,tels qu'un ventilateur exhausteur, ou une cheminée. mais en casde cheminée on l'empêche préférablement de créer un tirage quelqulil soit, ou une dépression(pression sous-atmosphérique) dans le four, par des moyens tels qu'une pénétration d'air, froid à la base de la cheminée.
Il est dé- àirable de faire travailler le four à, une pression dans la chambre de chauffe, ., qui soit égale ou trèpeu au dessus de cel- le de gtatmosphère ambiante, de manière à empêcher l'infiltra- %ion d'air extérieur, qui causerait une oxydation des lingots.
Lors de l'enlèvement des lingots le couvercle est d'abord' soulevé et ensuite déplacé d'un côté ou de l'autre d'une dis- tance suffisante pour exposer un lingot que l'on veut enlever.
Après enlèvement du lingot le couvercle est préférablement reporté en position,mais panécessairement abaissé.
On continue avec cette opération jusqu'à ce que le four soit vidé, le couvercle étant déplacé dans chaque cas seulement assez loin pour exposer le ou les lingots que l'on désire en- lever immédiatement. On conçoit qu'il est avantageux d'avoir la possibilité d'enlever le couvercle dans l'une ou l'autre direction, de manière à pouvoir- exposer ou à découvrir chaque fois une aire minimum du four.
"On conserve ainsi beaucoup de chaleur et on réduit la consommation en combustible. Un fait très important réside aus- si en ce qu'on réduit ainsi au minimum un refroidissement brus- que du revêtement réfractaire et qu'on retarde considérable- ment la détérioration de la structure réfractaire.
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En cas d'une batterie de fours suivant l'invention,les fours eux mêmes sont entièrement séparés les uns des autres, et bien qu'ils peuvent être raccordés à la sème cheminée, on -peut les faire travailler à différentes températures, ou sous différentes conditions atmosphériques, selon les néces- sités.
La construction des fnurs suivant l'invention sous forme d'unités séparées permet de réaliser des travaux d'entretien dans n'importe quel four, sans déranger le travail des autres fours de la batterie, contrairement aux constructions usuel- les de fours pits en blocs, dans lesquels le défaut d'un faur exige l'arrêt des autres fours du bloc.
Le four suivant l'invention demande seulement une faible consommation de combustible, ce qui est rendu possible par la su-opression d'un tirage' de cheminée excessif, un dosage cer- tain d'air et de combustible, une moindre ouverture de cou- vercle par lingot et une construction serrée, étanche et ca- lorifugée. Cette faible consommation de combustible peut être réalisée sans l'emploi e récupérateurs, bien que de tels ap- pateils peuvent être employés en vue d'économies ultérieures,' si on le désire.
En cas de chauffage de certaines espèces de lingots il est très désirable de les porter à la température désirée moyennant une allure prédéterminée, qui est usuellement considérablement plus lente, au moins durant une partie du chauffage, que ce qu'on peut obtenir en forçant le four. Pour ces besoins on em- ploie suivant l'invention préférablement des appareils de con- trôle constituant un "contrôleur-programme".
Ces instruments et les autres appareils nécessaires sont bien connus dans le domaine envisagé. Cependant le foui sui- vant l'invention se prête exceptionnellement bien à l'usage de tels appareils, parce que les conditions atmosphériques dans la chambre du four ne souffrent pas des basses allures de chauffage, et la distribution et répartition de température
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n'en sont pas désavantageusement influencées. Le. forme inté- rieure du four suivant l'invention, quipernet l'emploi d'un pyromètre sans danger d'endommagement, constitue par conséquent un avantage ultérieur.
Dans ce qui précède a été décrit un mode d'exécution pré- féré du dispositif et du procédé suivant l'invention. Mais il faut savoir que le dispositif et le procéaé suivant l'inven- tion peuvent être autrement exécutés, ou mis en pratique, sans s'écarter de la portée des revendications suivantes: REVENDICATIONS
I) Four à chauffer les lingots ,du type"des fours pits", comprenant une rangée entourante de brûleurs, pénétrant dans le four au voisinage de sa base, un lit annulaire destiné à recevoir un groupe de lingots en position verticale, ainsi qu' une sortie pour les produits de combustion, disposée centra- lement et dans la base du four.
2)Four à chauffer les lingots, du type des "fours pits", comprenant une chambre de chauffage substantiellement circu- laire, une rangée entourante de brûleurs y pénétrant au des- sus de la sole de la dite chambre, un lit annulaire destiné à recevoir un groupe de lingots, en position verticale ainsi qu'- une sortie pour les produits de combustion, disposée centrale- ment et dans la base du four.
3) Four à chauffer les lingots du type des "fours pits", comprenant une rangée entourante de brûleurs y pénétrant tan- gentiellement à un cercle commun, ainsi qu'un lit annulaire destiné à recevoir un groupe de.lingots en position verticale.
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