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"PERFECTIONNEMENTS APPORTES A LA CONSTRUCTION DES FOURS DU GENRE CUBILOT"
L'invention est relative aux fours pour la fusion de matières ferreuses sans altérer leur teneur en carbone. Four cette raison, la fourneau perfectionné suivant l'invention est de la plus grande utilité dans la production de pièces en fonte d'acier en partant de mitraille, la production de fer malléable, et la production de fonte de fer. Le cubilot usuel peut unique- ment être utilisé pour la production de fonte de fer, puisque l'absorption de carbona de la charge de coke par le fer est inévitable. Pour ce motif, il était nécessaire, dans le passés, d'employer d'autres types de fours pour produire de l'acier ou d'autres métaux à. faible teneur en carbone, tels que le fer .malléable et analogue.
Des fours électriques, des fourneaux à foyer découvert
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et les fours rotatifa à fonte malléable ont été utilisés sur une grande échelle pour la production d'acier à faible teneur en carbone, et de fer malléable, mais tous cas fours présentent les. désavantages communs inhérents à leur marche intermittente* Dans le passé, cette particularité ne donnait pas lieu à tant d'in- convénients, mais actuellement la pratique moderne de fonderie exige la coulée continue, puisqu'on fait passer les moules devant la four de fusion, où ils sont successivement remplis.
Par consé- quent, il est hautement désirable qu'on puisse disposer d'un flux continu de métal fondu, puisque l'arrêt de la ligne trans- porteuse pendante rechargement du f our entraîne un chômage im- portant, ainsi qu'un surcroît de travail pendant le fonctionnement de la ligne transporteuse. Afin d'obtenir une. coulée continue d'acier fondu,on a déjà utilisé des fours réservoirs en combi- naison avec des fours électriques à marche intermittente, mais la perte inévitable de chaleur résultant de l'emploi de cette installation, augmente sensiblement le prix de revient du métal.
Pour ces motifs, l'objet principal de l'invention consiste à établir un four à marche continue, produisant un flux continu de métal fondu, lequel est amené en fusion, pendant son passage à travers le four, sans modifier sa teneur en carbone.
Un autre objet de l'invention consiste à perfectionner la construction même du four, de façon que le four soit capable de mieux résister aux températures relativement élevées qui sont nécessaires pour la fusion de l'acier. encore un autre objet de l'invention consiste à établir un four ayant un rendement thermique plus élevé, ce meilleur rende- ment résultant de l'absorption de la chaleur perdue par la charge introduite dans le four, après que la température des gaz soit tombée à une valeur inférieure à celle à laquelle les gaz sont utilisables pour la fusion de la, matière dans le four.
Finalement, un autre objet de l'invention consiste à. établir
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un four dans lequel la charge est introduite par une cheminée ou cuve verticale, la charge étant supportée par la sole du four, en-dessous du niveau du métal liquide dans celui-ci. Il en résulte une vie plus longue du four, puisque la charge n'en- tre pas en contact avec le réfractaire pendant sa fusion. Le point de plus haute température se trouve dans la partie de la charge située juste au-dessus du niveau du métal liquide dans le four, de sorte que le métal ruisselle le long de la charge même dans le bain. Si le métal devait ruisseler le long d'une surface réfractaire, corme c'est le cas dans certains autres fours, le réfrectaire serait inévitablement rongé à la tempé- rature élevée nécessitée par ce travail.
A titre démonstratif, un exemple de réalisation d'un four suivant l'invention se trouve décrit ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels
Fig. 1 est une vue en plan du four et de l'installation auxiliaire pour la pulvérisation du combustible, le chauffage préalable et l'insufflation de l'air de combustion dans la four;
Fig. 2 est une vue en coupe suivait la ligne 2-2 de Fig.1;
Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de Fig. 2;
Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de Fig. 2, et
Fig. 5 est une vue .en coupe suivant la ligne 5-5 de Fig. 2.
Dans les dessins, 10 désigne le four proprement dit suivant l' invention, lequel-four est pourvu d'une cheminée 11 s'étendant vers le haut à l'une des extrémités du four. Une ouverture 12, dans laquelle est agencé le brûleur 13, est prévue à l'autre extrémité du four. Le brûleur est adapté à la cornbus- tion de charbon pulvérisé, le charbon étant traité dans un pulvé- risateur de charbon 14, qui est alimenté en charbon en grains par la trémie 15. Le charbon est broyé dans le pulvérisateur 14
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jusqu'au degré de finesse de noir de fumée à gros grains, et est ensuite amené par un conduit 16 vers un ventilateur centrifuge 17.
Un courant d'air est introduit par un tuyau 18 dans le pul- vérisateur, afin d'emporter le combustible pulvérisé vers le ventilateur 17. Un conduit 19 mène du ventilateur au brûleur 13.
La partie principale de l'air de combustion est amenée par un tuyau 20 venant d'un réchauffeur 21 chauffé au gaz qui est dans cette réalisation spéciale de l'installation, agencé sur une galerie ou plateforme de chargement 22 du four. Un ventilateur centrifuge 23 fournit de l'air au réchauffeur 21, une faible partie du débit du ventilateur 23 étant amenée, par un tuyau-25, aux brûleurs 24 du réchauffeur. Un carneau 41 évacue les produits de combustion du réchauffeur.. Les appareils auxiliaires énumérés ci-dessus n'ont pas été décrits en détails, puisqu'ils ne font pas partie de l'invention et qu'il est uniquement fait usage d'installations usuelles pour la combustion de charbon pulvérisé.
Le four qui vient d'être décrit fonctionne comme suit
De l'air est refoulé par le ventilateur 23 dans le réchauf- feur 21, où il est chauffé jusque 315 C (600 F) environ, et est alors conduit au brûleur 13, où il est mélangé au courant d'air et de charbon pulvérisé qui est insufflé dan s le four par le ventilateur 17. Le mélange d'air et de combustible s'allume dans le brûleur. La flamme est dirigée longitudinalement et atteint sa température maximum à l'extrémité opposée du four,. où les produits de combustion sont évacués par la cheminée 11.
Le four proprement dit suivant l'invention comporte une enveloppe 26 en forme de boîtier,. dont les cotés, les extrémités et le fond sont revêtus de matière réfractaire 27. Deux rails latéraux 28 à section en I s'étendent longitudinalement sous les côtés du four, ces rails étant supportés par un châssis 29.
Un rail central 30 s'étend également longitudinalement sous le fond du four et est aussi supporté par le châssis 29. Le fond ou
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la sole du four s'incline progressivement vers le haut depuis l'extrémité où est agencé le brûleur, mais toutes les parties de la sole se trouvent au-dessous du niveau normal de liquide qui est maintenu dans le four.
Des montants verticaux 31 sont placés a. intervalles le long de chaque côté du four et supportent la voûte recouvrant le four. Ilconvient de noter que les montants 31 ne touchent pas les parois extérieures du four, de sorte que le four peut se dilater et se contracter aussi bien longitudinalement que latéralement. Les montants supportent uniquement la voûte. Dans la construction spéciale illustrée, la voûte est formée de quatre douves arquées 32 qui s'étendent transversalement par rapport au four. Les douves sont revêtues de réfractaire 33 et sont pourvues chacune d'une porte centrale 42 qui peut être enlevée de manière à permettre l'exécution de petites réparations sans qu'on doive démonter le four.
Les deux douves voisines de l'ex- trémité du four où se trouve le brûleur, sont arquées de manière à former une voûte horizontale, tandis que les deux autres dou- ves sont conformées de telle façon que la voûte s'incline vers le bas jusqu'à une position adjacente à la cheminée..
La partie de la voûte qui supporte la cheminée, est établie sous Informe d'une plaque plane 34à revêtement intérieur ré- fractaire 35. La cheminée 11 s'étend vers le haut depuis la partie centrale de la plaque 34 et est revêtue de matière réfrac- taire 36. La surface extérieure de la plaque 34 est-refroidie par eau et un tuyau cylindrique de refroidissement d'eau 37 est noyé dans la base de la cheminée pour protéger le revêtement, tel qu'il est d'usage dans les zones de haute température de fours de ce genre. Un trou de coulée 43 est prévu dans un côté du four et une rigole 40 conduit le métal du trou de coulée aux moules devant être remplis.
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Le four qui vient d'être décrit possède une largeur libre intérieure d'environ 2 m. (6,5 pieds) et une hauteur de 1,10 m.
(3,5 pieds) environ à l'extrémité où se trouve le brûleur. La voûte descend depuis l'extrémité voisine du brûleur, de sorte que la hauteur du four, à la cheminée, n'est plus que 45 cm. (18 pouces) environ. La cheminée s'étend vers le haut à travers le toit du bâtiment dans lequel est placé le four, sur une hauteur d'environ 11 mètres (35 pieds) et possède un diamètre intérieur de 75 cm. (30 pouces) environ,,. Le± une distance d'environ 4,90 m.
(16 pieds) du soumet du four, est disposée une porte de charge- ment 38 qui est accessible de la plateforme de chargement 22, de sorte que la charge peut être introduite dans la cheminée par la porte 38.
Il ressort des Figs. 2 et 5 que l'intersection entre la cheminée et la plaque 34 est située à faible distance de l'extré- mité du four et que la cheminée présente une section transversale beaucoup plus petite que le four proprement dit. Par conséquent, le combustible gazeux suit le chemin indiqué par les flèches. 39 en Fig. 5, avant de pénétrer dans la cheminée. Une certains quantité des gaz se dirige vers le bout extrême du four, ou ces gaz font demi-tour et entrent dans la cheminée par le côté opposé au brûleur.
Pour mettre le four en marche, on allume le brûleur 13 et on amène le four à une température comprise entre 1565 C (28500F) et 1620 C (2950 F). On introduit alors la charge par la porte de chargement, à des intervalles d'environ 5 minutes, la matière reposant sur le fond du four et s'étendant en hauteur dans la cheminée jusqu'à une distance de la porte de chargement, qui correspond à environ 25% de la distance de la sole à cette porte. Ce niveau de la charge est maintenu pour assurer la maximum d'efficacité de fonctionnement.
Une particularité importante de cette construction de four
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consiste en ce que la flamme, en entrant dans la cheminée, doit traverser la charge, laquelle absorbe la majeure partie des calories que la flamme contient. En Montant dans la cheminée, les gaz passent à travers les interstices de la charge, de sorte qu'une grande partie de la chaleur restante de la flamme est encore absorbée.
Lorsqu'il a été introduit au total environ 10 tonnes de rnatière de charge dans le cubilot, on perce le trou de coulée dans la sole et on soumet le métal à l'analyse. Si l'on constate que l'analyse est correcte, on laisse couler le métal par la rigole 40 dans les moules, devant être remplis.. Entretemps, on poursuit le chargement pour Maintenir le niveau de la charge à une hauteur constante.
Peu de temps après le premier prélèvement de métal, le laitier, est soutiré du foyer, à intervalles réguliers, par un trou à laitier prévu à cet effet. Cela est important, car si la couche de laitier recouvrant le métal devient trop épaisse,cette couche empêche le chauffage du métal se trouvant dans le foyer, par la flamme de charbon pulvérisé. En plus, le laitier attaque rapidement les parois du four, qu'il arrache, en affaiblissant ainsi toute la structure réfractaire du four.
Il convient de noter que la sole ou fond du four s'incline vers le bas depuis l'extrémité du four où se trouve la cheminée.
Le bain de métal liquide est donc légèrement plus profond à l'ex- trémité du côté du brûleur qu'à l'extrémité du côté de la chemi- née. Le niveau normal de métal maintenu dans le four submerge toutefois la charge à l'endroit de la cheminée, de sorte que, lorsque le métal se trouvant dans la cheminée fond, il se dis- sout dans le bain se trouvant dans la sole.
Parmi les nombreux avantages résultant de l'emploi du four perfectionné suivant l'invention, il importe de signaler que le fait de diriger la flamme du four de telle façon qu'elle
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pénètre dans la charge sur toute sa périphérie, permet d'obtenir une fusion très efficace, sans que la flamme puisse agir direc- tement sur une partie quelconque du réfractaire. En plus, la fait d'introduire la charge par la cheminée assure un fonction- nement très rationnel, étant donné que la chaleur de la flamme, qui est perdue autrement, est absorbée avant la sortie du four.
La construction inclinée de la voûte, appliquée dans ce four, constitue aussi une particularité importante de celui-ci, puis- que cette voûte fait dévier les produits de combustion vers le bas sur la charge, sans se placer directement dans la trajectoire de la flamme* De cette manière, le métal dans le foyer est maintenu à une température d'environ 1595 C (2900 F) et malgré cela les parois du four ne dépassent pas cette température.
L'avantage commercial le plus important du four perfection- né suivant l'invention consiste en ce qu'il peut fournir conti- nuellement du métal fondu moyennant une consommation de combus- tible qui est légèrement inférieure à 136 kg. (300 livres. angl.) de charbon par tonne de métal fondu. Cela est sensiblement plus avantageux que le meilleur rendement qu'on pouvait obtenir jus- qu'à présent en utilisant, soit un four électrique, soit un four à foyer découvert en combinaison avec un four-réservoir. Ce meilleur rendement est évidemment dû, en partie, à la surface radiante relativement petite par rapport à la capacité du four, et en partie à l'absorption de la chaleur perdue par la charge.
Il va de soi que certaines modifications peuvent être apportées aux dimensions et à la forme des divers éléments du four perfectionné, sans se départir de l'esprit de l'invention et que les revendications doivent couvrir toutes ces modifications qui peuvent être raisonnablement apportées à l'objet de l'inven- tion.