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BREVET D'INVENTION.
PERFECTIONNEMENTS AUX FOURS VERTICAUX DU TYPE.A TUYERES.
La présente invention a trait aux fours verticaux à tuyères du type fermé, ce terme étant entendu dans le sens que pendant toutes les opérations inhérentes au- fonctionnement du four, y compris le chargement des matériaux dans la cavité du four, la dite cavité se trouve en état d'étanchéité à l'égard de toute pénétration d'air atmosphérique s'opérant autrement que par les tuyères, et demeure généralement à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
'Les fours du type en question comportent un creuset en forme de'puits et des étalages, une cuve où s'opère le déverse- ment de la charge et son acheminement jusqu'à la zone de fusion, et des tuyères disposées autour du creuset, injectant de force de l'air de soufflage dans la cavité du four.
Des modèles existants du type en question font usage de dispositifs d'alimentation déversant par le haut de la cuve les matériaux de charge, lesquels y poursuivent leur descente.
Ces.dispositifs d'alimentation se trouvent, par l'interposi- tion de l'épaisseur de la charge qui se trouve au-dessous d'eux, protégés dans une certaine mesure des gaz chauds.du
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foyer ainsi que des irradiations de chaleur provenant du creuset.
Il n'en reste pas moins que leur fonctionnement s'opère dans des conditions difficiles et que ces dispositifs demeurent exposés aux multiples avaries dérivant de leur échauffement ou de leur gauchissement par effet de la chaleur, dans les cas notamment où la température du four se trouve outrepasser celle normalement rencontrée dans les fours de ce type.
La présente invention a pour objet, entr autres. de créer des moyens d'alimentation qui ne soient pas sujets aux dommages occasionnés par la chaleur des gaz de combustion ou par l'irra- diation de chaleur, ou en tous cas pas dans la même mesure que ne le sont les dispositifs d'alimentation actuellement rencontrés dans les fours du type en question, et notamment des moyens d'ali- mentation particulièrement propres à être employés dans les fours du type à tuyères dans lesquels on rencontre des températures supérieures à la normale.
Un autre objet de la présente invention est de créer des moyens d'alimentation applicables à un four du type à tuyères fonctionnant avec une charge de matériaux qui, pour les raisons exposées dans la suite de cette description, présente une épais- seur très réduite en comparaison de l'épaisseur de charge jusqu' ici employée.
Selon la présente invention, les dits moyens d'alimennta- tion sont disposés de façon à déverser latéralement dans la cavité du four les matériaux de charge, et les dits moyens d'alimentation assurent par leur aménagement l'étanchéité continue de la cavité du four à l'égard de l'atmosphère, à la bouche ou aux bouches d'alimentation.
Selon l'invention également, les dits moyens d'alimentation latérale sont constitués par un dispositif mécanique d'alimenta- tion ou par une série de dispositifs mécaniques d'alimentation, lequel, ou chacun desquels, étant conçu pour acheminer dans lu cavité du'four les matériaux de charge, est également réalisé et mis en place de telle façon que pendant toute la durée de fonc- tionnement du four, une masse protectrice constituée par les
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matériaux de charge demeure constamment interposée entre le dit dispositif d'alimentation et la dite cavité du four.
L'installation comportera de préférence une pluralité de dispositifs d'alimentation disposés symétriquement autour de la cuve du four, chacun de ces dispositifs étant conçu pour y introduire les matériaux de charge selon un débit d'alimenta- tion égal à celui développé par l'autre ou par chacun des autres dispositifs d'alimentation,
Toujours selon l'invention, l'installation comporte, en correspondance du dispositif d'alimentation ou de chacun de ces dispositifs, un conduit d'alimentation situé extérieurement à la cavité du four, une extrémité du dit conduit ou de chacun des conduits d'alimentation étant en communication avec la dite cavité;
le dispositif d'alimentation ou chacun des disposi- tifs d'alimentation étant disposé de façon à acheminer les matériaux de charge à travers le conduit qui lui correspond jusqu'à la cavité interne du fouro- une partie au moins de la masse protectrice constituée par les matériaux de charge étant contenue à l'intérieur de ce conduit d'alimentation ou de chacun des conduits d'alimentation.
Le.dit conduit'ou chacun des dits conduits peut être constitué par un tuyau d'alimentation contenant le dispositif d'alimentation ou l'un des dispositifs d'alimentation. Le dit conduit ou tuyau d'alimentation ou chacun des dits conduits ou tuyaux d'alimentation est orenté vers la cuve selon un angle d'inclinaison ascensionnel, de telle sorte que la masse protec- trice constituée par les matériaux de charge se trouve maintenue par gravité à l'intérieur du conduit au tuyau d'alimentation, pendant toute la durée du fonctionnement du tour.
Le dispositif d'alimentation préféré selon la présente invention comporte une vis d'alimentation, ce mécanisme joignant à la simplicité et la facilité de montage et de fonctionnement l'avantage de permettre une introduction continue des matériaux de charge dans la cavité du four.
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Si l'on dispose de plus d'un dispositif d'alimentation, chacun d'eux est convenablement desservi par une trémie externe séparée. Afin de réduire les possibilités d'une pénétration des gaz de combustion du four à travers la masse des matériaux de charge pour gagner l'atmosphère, on pourra maintenir dans la trémie ou dans chacune des trémies d'alimentation une pression gazeuse supérieure à celle régnant dans la cavité du four.
Certains minerais courants présentent une tendance à former dans la cuve du four une voûte compacte et à s'agglomérer en une masse plastique s'opposant au mouvement de descente des matériaux de charge ainsi qu'à celui ascensionnel, des gaz de soufflage. L'auteur de la présente invention a pu établir que cette tendance disparait si l'épaisseur de la charge se trouve sensiblement réduite par rapport à celle rencontrée ordinaire- ment dans la pratique des hauts fourneaux. On peut définir cette épaisseur réduite comme sensiblement égale, en partant du niveau des tuyères, à. deux fois le diamètre du creuset au niveau des tuyères. Pratiquement, la charge ainsi réduite se trouve être telle que son niveau supérieur n'est guère élevé au-dessus de la zone de fusion, si bien que l'adjonction des matériaux de char- ge s'effectue à peu de distance de cette zone.
La présente inven- tion comporte en conséquence une disposition des organes d'alimen- tation grâce à laquelle le déversement des matériaux de charge s'effectue à proximité de la zone de fusion. Plus précisément, ces moyens d'alimentation sont disposés de manière à déverser dans la cavité du four les matériaux de charge à un niveau situé au-dessus des tuyères dont la hauteur est sensiblement égale à deux fois le diamètre du creuset au niveau des tuyères.
Dans le cours antérieur de cette description, les moyens d'alimentation compris dans la présente invention sont apparus d'une application particulièrement appropriée dans des fours à tuyère dont la température interne dépasserait sensiblement celles communément rencontrées dans ce type de fours. Au cours du déve- loppement qui va suivre, l'auteur de la présente invention
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se propose d'indiquer les moyens permettant de réaliser une telle élévation de température; un four faisant usage de ces moyens, joints aux particularités précédemment-décrites, s'avè- rera d'une application satisfaisante dans le traitement de mine- rais exigeant normalement les plus hautes températures mention- nées ci-dessus.
En particulier une .telle combinaison peut trou- ver une application heureuse dans le traitement des minerais qui, outre à exiger de telles températures plus élevées, présentent la tendance précédemment sighalée à constituer une voûte compacte dans l'intérieur de la cuve. A titre d'exemple de ce typede minerais on peut citer les minerais à faible teneur de chrême, dont un four comportant les combinaisons des moyens indiqués plus haut apparait particulièrement idoine à effectuer la réduction.
Le procédé proposé par l'inventeur en vue de réaliser une telle élévation de la température consiste à porter le jet issu de la soufflerie à une température supérieure à celle économi- quement réalisable dans les hauts fourneaux du type habituel. On sait que la température qu'il est possible de réaliser à l'inté- rieur d'un'four est fonction de la température du jet de la soufflerie, et la pratique normale des hauts fourneaux consiste en conséquence à élever la température du jet du soufflage par échange de température avec les gaz brûlés.
Un tel réchauffement de l'air de 'soufflage n'est possible cependant que dans une certai ne mesure, limitée par la teneur thermique des gaz brûlés ainsi que par la quantité de chaleur qu'il est économiquement possible de transférer à l'air de soufflage à la vitesse à laquelle ce dernier circule dans l'échangeur de température. Si la tempéra- ture interne du four résultant de ce transfert de chaleur s'avère adéquate à la réalisation des objectifs poursuivis dans l'utili- sation normale des hauts fourneaux, cette température demeure insuffisa'nte à opérer la réduction des minerais indiqués au cours du paragraphe précédent.
L'auteur de la présente invention propose de porter la température de l'air de soufflage à un niveau supérieur à celui
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économiquement réalisable par les moyens normaux d'échange thermique, en brûlant le dit air concurremment à un combustible approprié. Dans ce but, la présente invention prévoit la réali- sation d'un four comportant les particularités précédemment décrites ainsi que la présence de moyens assurant la combustion d'un combustible convenable à l'intérieur de la conduite de souf- flage aboutissant au four.
Ces moyens de combustion sont constitués de préférence par un ou plusieurs brûleurs pour combustible liquide disposés à l'intérieur de la dite conduite d'air.
Cet air sera de préférence soumis à un réchauffage préala- ble à sa combustion, les moyens les plus adéquats et les plus économiques en vue de ce réchauffage consistant à utiliser la chaleur contenue dans les gaz brûlés. Il en résulte que ces moyens de préchauffage consisteront en un mode de construction de la dite conduite d'air ayant pour effet de mettre l'air qui coule en elle en rapport d'échange thermique avec les gaz brûlés provenant du four, et ceci antérieurement au passage du dit air de soufflage dans le dispositif de combustion du dit brûleur ou des dits brûleurs.
Dans les hauts fourneaux de construction normale, la char- ge des matériaux à traiter subit des transformations chimiques au cours de sa descente progressive le long de la cuve en direc- tion de la zone de fusion.
Dans un four réalisé selon l'invention, la dite charge, après son arrivée dans la cavité.du four, atteint cette zone de fusion beaucoup plus tôt qu'il n'est le cas dans les hauts four- neaux du type ordinaire; néanmoins, les températures plus élevées qu'il est possible de réaliser dans le type de four faisant l'objet de la présente invention ont pour effet d'accélérer ces transformations chimiques dans une mesure qui leur permet d'at- teindre leur achèvement ou tout au moins un point de transforma- tion suffisamment avancé pour l'objectif pratique qu'on se propo- se, durant la brève période du passage de la charge en direction
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de la zone de fusion et de son entrée dans celle-ci.
Dans le dessin annexé:
La figure 1 est une coupe verticale;
La figure II est une coupe en élévation suivant la ligne
II-II de la figure I, et
La figure III est une coupe en plan suivant la ligne III-III de la figure I.
Le four représenté sur les dessins correspond, pour sa partie inférieure, au type de haut fourneau de construction normale, lequel a 1'avantage de permettre la réalisation de températures locales élevées par combustion de coke ou de com- bustibles similaires peu coûteux; ceci revient à dire qu'il comporte un creuset en forme de puits 3 et des étalages 3 équipés de tuyères 4 disposées de manière à injecter de l'air de soufflage vers l'intérieur du creuset 2 d'où cet air de souffla- ge s'écoule verticalement à travers les étalages 3 dans la cavi- té 5 de la cuve 5a; et comprenant des moyens d'extraction de la coulée qui s'assemble au fond du,creuset, ces moyens étant constitués par des trous de coulée 6 et 7 prévus respectivement pour le laitier et pour le métal.
Des ouvertures d'alimentation 8, au nombre de quatre dis- ¯posées symétriquement autour de la cuve 5a, sont aménagées au voisinage de la jonction des étalages 3 avec la cuve 5a, et plus précisément à une distance au-dessus du niveau des tuyères 4 sen- siblement égale à deux fois le diamètre "d" du creuset 2.
Un tuyau d'alimentation 9 communiquant respectivement avec chacune des ouvertures 8, présente une inclinaison vers le haut en en direction de la cuve 5a. A son extrémité externe 10, le dit tuyau d'alimentation se trouve en communication avec la partie inférieure 11 de la trémie externe d'alimentation 12, une de ces trémies étant prévue pour chacun des tuyaux d'alimentation.
Une vis d'alimentation 13 est montée de manière à pouvoir tourner à l'intérieur de chacun des dits tuyaux d'alimentation
9, étant disposée relativement au dit tuyau de façon qu'une partie de la cavité du tuyau, celle adjacente à la cuve, soit en
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mesure de contenir une masse protectrice de matériaux de charge 14a, L'inclinaison ascensionnelle du tuyau d'alimentation en direction de la cuve 5a fait en sorte que la dite masse protectri- ce des matériaux de charge 14a se trouve maintenue par gravité à l'intérieur du tuyau d'alimentation 9, pendant toute la durée du fonctionnement du four.
La masse protectrice 14a constituée par les matériaux de charge, conjointement aux matériaux se trouvant contenus dans la partie inférieure de la trémie 11 ainsi que dans la trémie 12 elle- même, a pour effet de séparer de l'atmosphère la cavité du four ; cette même masse protectrice sert également à protéger la vis d'alimentation 13 à l'égard de l'ardeur des gaz de combustion ainsi que de l'irradiation de chaleur provenant de l'intérieur du four. A la protection des vis d'alimentation 13 participe égale- ment la présence d'une banquette 14b, constituée par les matériaux de charge, qui se forme à l'intérieur de la cavité du four, au débouché des ouvertures d'alimentation 8 et dans leurs alentours.
Chacune des vis d'alimentation 13 est actionnée par un engrenage à vis sans fin 15, qui est lui-même mis en mouvement par des engrenages coniques 16, 17, dans lesquels les pignons 17 sont montés sur les arbres 18 actionnés à une vitesse égale par toute force motrice appropriée, représentée par exemple par un moteur électrique 19 équipé d'un régulateur de vitesse 20.
Les vis d'alimentation 13 sont toutes d'égale dimension si bien qu'étant animées d'une vitesse égale, le débit des matériaux de charge qu'elles déversent dans-le four demeure constant, assu- rant ainsi à la masse des matériaux de charge 14, 14b une accumu- lation sensiblement symétrique par rapport à l'axe A-A de la cuve.
Comme il a été dit précédemment, les ouvertures d'alimen- tation 8 sont disposées au voisinage de la jonction entre la cuve 5a et les étalages 3, déversant à ce niveau les matériaux de charge dans la cavité du four.5 à proximité de la zone de fusion 14c, dont la limite supérieure peut être indiquée approximative- ment par la ligne pointillée 14d.
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La réduction d'épaisseur obtenue par là dans la masse des matériaux de charge a pour effet d'amener celle-ci dans la zone de fusion beaucoup plus tôt que si son déversement s'opérait par le sommet de la cuve 5a, comme il advient dans les types de hauts fourneaux jusqu'ici connus. Dans le cas où la charge est constituée par des matériaux présentant une tendance à constituer une voûte à l'intérieur de la cuve, la dite charge pénètre dans la zone de fusion avant d'avoir pu former un pont se supportant lui même.
Les dites vis d'alimentation peuvent être,munies de chemi- ses d'eau 21.
Les gaz s'échappant dé la cuve 5a par son sommet 22 sont acheminés à travers la conduite 23 vers un récupérateur 24 avant d'en être évacués par les orifices d'échappement 25. L'air de soufflage pénètre dans le récupérateur par les orifices d'ad- mission'26, l'air qui s'y trouve réchauffé parvenant ensuite, à travers la conduite 27 à la conduite de vent 28 d'où il passe aux tuyères 4.
A l'intérieur de la dite conduite 27 est disposée une batterie de brûleurs 29 raccordée à une canalisation commune 30 qui les met en communication avec une source de combustible, constitué de préférence par une huile combustible sous pression, une vanne de réglage 31 étant insérée dans la canalisation 30 afin de permettre un réglage adéquat de la quantité d'huile envoyée aux brûleurs 29.
L'huile utilisée dans les brûleurs doit être d'un type qui en permette l'inflammation au contact de l'air de soufflage porté à une haute température par son passage à travers le récu- pérateur 24, éliminant ainsi l'emploi de tous moyens d'allumage spécifiques.
Durant l'utilisation du combustible, ce dernier est injec- té à l'état de fines particules dans le courant d'air de souffla- ge parcourant la conduite 27 et préalablement porté à haute température par son pagsage à travers le récupérateur 24. L'huile s'enflamme et brûle dans l'air de soufflage, dont elle élève.
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ainsi la température au point nécessaire pour déterminer dans l'intérieur du four la température requise pour la fusion du minerai en cours de traitement ; cette élévation de température étant réglable au moyen de la vanne 31 permettant de régler l'admission de l'huile dans la conduite 27. Le gaz à haute tempé- rature résultant de cette combustion est ensuite introduit dans la cavité du four 5 à travers les tuyères 4.
Des moyens appropriés sont prévus pour assurer l'étanchéité des trémies 12 par rapport à l'atmosphère de façon permanente et aussi durant l'approvisionnement des trémies en matériaux de charge. Ces moyens sont constitués, pour chacune des trémies, par un tambour 34 capable de rotation autour de son axe et monté inté- rieurement à la partie supérieure 33 de la trémie, la dite partie supérieure 33 étant conformée de façon à épouser la forme du tambour pour constituer avec ce dernier un joint contre tout passage d'air entre le tambour et les parois de la trémie durant la rotation du tambour.
Le dit tambour comporte une fente axiale 34 à travers laquelle les matériaux sont introduits dans le tambour et à travers laquelle également ces mêmes matériaux de charge sont déversés dans la trémie 12, par gravité, lorsque le dit tambour a effectué un demi-tour.
Les dits moyens assurant l'étanchéité des trémies 12 relati vement à l'atmosphère ont également pour effet de s'opposer à l'échappement dans l'atmosphère de tout gaz provenant de l'inté- rieur du four et ayant pu pénétrer à travers les tuyaux d'alimen- tation 9 dans les trémies; dans ce même but, l'installation pour- ra comporter encore des moyens complémentaires constitués, par exemple, par une soufflerie 35 permettant, par l'intermédiaire des conduits 36, de maintenir dans les trémies 12 une pression interne légèrement supérieure à celle règnant dans la cavité 5 du four,
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PATENT.
IMPROVEMENTS IN VERTICAL OVENS OF TYPE.A TUYERES.
The present invention relates to vertical furnaces with closed-type tuyeres, this term being understood in the sense that during all the operations inherent in the operation of the furnace, including the loading of materials into the cavity of the furnace, said cavity is located. sealed against any penetration of atmospheric air operating other than through the nozzles, and generally remains at a pressure greater than atmospheric pressure.
The furnaces of the type in question comprise a crucible in the form of a well and shelves, a vessel in which the charge is poured and conveyed to the melting zone, and nozzles arranged around the crucible. , forcibly injecting blast air into the oven cavity.
Existing models of the type in question make use of feed devices discharging the feed materials from the top of the tank, which continue their descent therein.
These feed devices are, by the interposition of the thickness of the load below them, protected to some extent from the hot gases.
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hearth as well as heat irradiation from the crucible.
The fact remains that their operation takes place under difficult conditions and that these devices remain exposed to multiple damages deriving from their heating or their warping by the effect of heat, in particular cases where the temperature of the oven is found to exceed that normally encountered in ovens of this type.
The present invention relates to, among others. to create means of supply which are not subject to damage caused by the heat of the combustion gases or by the irradiation of heat, or in any case not to the same extent as the supply devices are currently encountered in furnaces of the type in question, and in particular feed means which are particularly suitable for use in furnaces of the nozzle type in which temperatures above normal are encountered.
Another object of the present invention is to provide supply means applicable to a furnace of the nozzle type operating with a load of materials which, for the reasons explained in the remainder of this description, has a very reduced thickness. comparison of the filler thickness hitherto used.
According to the present invention, said feed means are arranged so as to discharge the load materials laterally into the cavity of the furnace, and said feed means ensure by their arrangement the continuous sealing of the cavity of the furnace. with respect to the atmosphere, to the mouth or to the supply mouths.
Also according to the invention, said lateral feed means are constituted by a mechanical feed device or by a series of mechanical feed devices, which, or each of which, being designed to convey into the cavity of the furnace the filler materials, is also produced and positioned in such a way that throughout the duration of operation of the furnace, a protective mass constituted by the
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charging material remains constantly interposed between said feed device and said furnace cavity.
The installation will preferably include a plurality of feed devices arranged symmetrically around the vessel of the furnace, each of these devices being designed to introduce the feed materials therein at a feed rate equal to that developed by the furnace. other or by each of the other feeding devices,
Still according to the invention, the installation comprises, in correspondence of the supply device or of each of these devices, a supply duct located outside the cavity of the oven, one end of said duct or of each of the ducts. power supply being in communication with said cavity;
the feed device or each of the feed devices being arranged so as to convey the feed materials through the conduit which corresponds to it to the internal cavity of the furnace - at least part of the protective mass constituted by the charge materials being contained within this supply duct or each of the supply ducts.
Said conduit or each of said conduits may be constituted by a supply pipe containing the supply device or one of the supply devices. Said supply conduit or pipe or each of said supply conduits or pipes is oriented towards the tank at an upward inclination angle, so that the protective mass constituted by the load materials is maintained by gravity inside the conduit to the supply pipe, throughout the operation of the lathe.
The preferred feed device according to the present invention comprises a feed screw, this mechanism combining the simplicity and ease of assembly and operation with the advantage of allowing a continuous introduction of the feed materials into the cavity of the furnace.
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If more than one feeder is available, each is suitably served by a separate external hopper. In order to reduce the possibilities of penetration of the combustion gases from the furnace through the mass of the feed materials to gain the atmosphere, it is possible to maintain in the hopper or in each of the feed hoppers a gas pressure greater than that prevailing. in the oven cavity.
Certain common ores have a tendency to form a compact vault in the furnace vessel and to agglomerate in a plastic mass opposing the downward movement of the charge materials as well as the upward movement of the blowing gases. The author of the present invention has been able to establish that this tendency disappears if the thickness of the charge is significantly reduced compared to that ordinarily encountered in blast furnace practice. This reduced thickness can be defined as substantially equal, starting from the level of the nozzles, to. twice the diameter of the crucible at the nozzles. In practice, the load thus reduced is found to be such that its upper level is hardly raised above the melting zone, so that the addition of the load materials takes place at a short distance from this zone. .
The present invention therefore includes an arrangement of the feed members by which the discharge of the feed materials takes place near the melting zone. More precisely, these feed means are arranged so as to discharge the feed materials into the cavity of the furnace at a level situated above the nozzles, the height of which is substantially equal to twice the diameter of the crucible at the level of the nozzles.
In the previous course of this description, the supply means included in the present invention have appeared to be particularly suitable for application in nozzle furnaces, the internal temperature of which would substantially exceed those commonly encountered in this type of furnace. In the course of the development which follows, the author of the present invention
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proposes to indicate the means for achieving such a temperature rise; a furnace making use of these means, together with the features previously described, will prove to be of satisfactory application in the treatment of ores normally requiring the highest temperatures mentioned above.
In particular such a combination may find successful application in the processing of ores which, besides requiring such higher temperatures, exhibit the previously noted tendency to form a compact arch in the interior of the vessel. As an example of this type of ores, mention may be made of ores with a low content of chrism, in which a furnace comprising the combinations of the means indicated above appears particularly suitable for carrying out the reduction.
The method proposed by the inventor with a view to achieving such a rise in temperature consists in bringing the jet issuing from the blower to a temperature higher than that economically achievable in blast furnaces of the usual type. It is known that the temperature which can be achieved inside a furnace is a function of the temperature of the jet from the blower, and normal blast furnace practice is therefore to raise the temperature of the jet. blowing by temperature exchange with the burnt gases.
Such heating of the blast air, however, is only possible to a certain extent, limited by the thermal content of the flue gases as well as by the amount of heat which it is economically possible to transfer to the exhaust air. blowing at the speed at which the latter circulates in the heat exchanger. If the internal temperature of the furnace resulting from this heat transfer proves to be adequate to achieve the objectives pursued in the normal use of blast furnaces, this temperature remains insufficient to effect the reduction of the minerals indicated during of the previous paragraph.
The author of the present invention proposes to raise the temperature of the blowing air to a level higher than that
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economically feasible by normal heat exchange means, by burning said air concurrently with a suitable fuel. To this end, the present invention provides for the production of a furnace comprising the features described above as well as the presence of means ensuring the combustion of a suitable fuel inside the blowing pipe leading to the furnace.
These combustion means preferably consist of one or more burners for liquid fuel arranged inside said air duct.
This air will preferably be subjected to preheating prior to its combustion, the most adequate and economical means for this reheating consisting in using the heat contained in the burnt gases. It follows that these preheating means will consist of a method of construction of said air duct having the effect of putting the air flowing in it in a heat exchange ratio with the burnt gases coming from the furnace, and this previously the passage of said blowing air through the combustion device of said burner or of said burners.
In blast furnaces of normal construction, the load of materials to be treated undergoes chemical transformations during its gradual descent along the vessel in the direction of the melting zone.
In a furnace produced according to the invention, said charge, after its arrival in the cavity of the furnace, reaches this melting zone much earlier than is the case in blast furnaces of the ordinary type; nevertheless, the higher temperatures which it is possible to achieve in the type of furnace which is the object of the present invention has the effect of accelerating these chemical transformations to an extent which enables them to reach their completion or all. at least one point of transformation sufficiently advanced for the practical objective which one proposes, during the brief period of the passage of the load in direction
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of the fusion zone and its entry into it.
In the attached drawing:
Figure 1 is a vertical section;
Figure II is a sectional elevation along the line
II-II of figure I, and
Figure III is a sectional plan taken along the line III-III of Figure I.
The furnace shown in the drawings corresponds, for its lower part, to the type of blast furnace of normal construction, which has the advantage of allowing high local temperatures to be achieved by combustion of coke or similar inexpensive fuels; this amounts to saying that it comprises a crucible in the form of a well 3 and displays 3 equipped with nozzles 4 arranged so as to inject blowing air towards the interior of the crucible 2, hence this blowing air flows vertically through the showers 3 into the cavity 5 of the tank 5a; and comprising means for extracting the casting which assembles at the bottom of the crucible, these means being constituted by tap holes 6 and 7 provided respectively for the slag and for the metal.
Feed openings 8, four in number arranged symmetrically around the tank 5a, are arranged in the vicinity of the junction of the shelves 3 with the tank 5a, and more precisely at a distance above the level of the nozzles. 4 approximately equal to twice the diameter "d" of crucible 2.
A feed pipe 9 communicating respectively with each of the openings 8, has an upward inclination in the direction of the tank 5a. At its outer end 10, said feed pipe is in communication with the lower part 11 of the external feed hopper 12, one of these hoppers being provided for each of the feed pipes.
A feed screw 13 is mounted so as to be able to rotate inside each of said feed pipes.
9, being disposed relative to said pipe so that part of the pipe cavity, that adjacent to the tank, is in
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able to contain a protective mass of filler material 14a, The upward inclination of the supply pipe in the direction of the tank 5a ensures that said protective mass of filler materials 14a is held by gravity to the inside the supply pipe 9, throughout the duration of the operation of the oven.
The protective mass 14a formed by the filler materials, together with the materials contained in the lower part of the hopper 11 as well as in the hopper 12 itself, has the effect of separating the cavity of the furnace from the atmosphere; this same protective mass also serves to protect the feed screw 13 against the heat of the combustion gases as well as the irradiation of heat coming from the interior of the furnace. The protection of the feed screws 13 also participates in the presence of a bench 14b, formed by the feed materials, which forms inside the oven cavity, at the outlet of the feed openings 8 and in their surroundings.
Each of the feed screws 13 is operated by a worm gear 15, which is itself set in motion by bevel gears 16, 17, in which the pinions 17 are mounted on the shafts 18 operated at equal speed. by any suitable motive force, represented for example by an electric motor 19 equipped with a speed regulator 20.
The feed screws 13 are all of equal size so that, being driven at an equal speed, the flow rate of the feed materials which they discharge into the furnace remains constant, thus ensuring the mass of the materials. charge 14, 14b an accumulation substantially symmetrical with respect to the axis AA of the tank.
As has been said previously, the feed openings 8 are arranged in the vicinity of the junction between the tank 5a and the shelves 3, discharging at this level the load materials into the cavity of the furnace. fusion zone 14c, the upper limit of which may be indicated approximately by the dotted line 14d.
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The reduction in thickness obtained thereby in the mass of the filler materials has the effect of bringing the latter into the melting zone much earlier than if its discharge took place through the top of the tank 5a, as is the case. in the hitherto known types of blast furnaces. In the case where the load is made up of materials having a tendency to form an arch inside the tank, said load enters the melting zone before having been able to form a bridge supporting itself.
Said feed screws can be provided with water jackets 21.
The gases escaping from the tank 5a by its top 22 are conveyed through the pipe 23 to a recuperator 24 before being evacuated therefrom through the exhaust ports 25. The blowing air enters the recuperator via the openings inlet '26, the air which is reheated there then reaching, through duct 27, the wind duct 28 from where it passes to nozzles 4.
Inside said pipe 27 is disposed a battery of burners 29 connected to a common pipe 30 which puts them in communication with a fuel source, preferably consisting of a pressurized fuel oil, an adjustment valve 31 being inserted in line 30 in order to allow an adequate adjustment of the quantity of oil sent to the burners 29.
The oil used in the burners must be of a type which allows it to ignite on contact with the blowing air brought to a high temperature by its passage through the recuperator 24, thus eliminating the use of any specific ignition means.
During the use of the fuel, the latter is injected in the form of fine particles into the blowing air current passing through the pipe 27 and brought to high temperature beforehand by its paging through the recuperator 24. L oil ignites and burns in the blowing air, which it raises.
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thus the temperature at the point necessary to determine in the interior of the furnace the temperature required for the melting of the ore being processed; this temperature rise being adjustable by means of the valve 31 making it possible to adjust the admission of oil into the pipe 27. The high temperature gas resulting from this combustion is then introduced into the cavity of the furnace 5 through the nozzles 4.
Appropriate means are provided to seal the hoppers 12 against the atmosphere permanently and also during the supply of the hoppers with feed materials. These means are constituted, for each of the hoppers, by a drum 34 capable of rotation around its axis and mounted inside the upper part 33 of the hopper, said upper part 33 being shaped so as to match the shape of the drum. to form with the latter a seal against any passage of air between the drum and the walls of the hopper during the rotation of the drum.
Said drum has an axial slot 34 through which the materials are introduced into the drum and through which also these same load materials are discharged into the hopper 12, by gravity, when said drum has made a half turn.
Said means ensuring the sealing of the hoppers 12 relative to the atmosphere also have the effect of preventing the escape into the atmosphere of any gas coming from the interior of the furnace and having been able to penetrate through it. the feed pipes 9 in the hoppers; for the same purpose, the installation may also include additional means constituted, for example, by a blower 35 allowing, via the conduits 36, to maintain in the hoppers 12 an internal pressure slightly greater than that prevailing in oven cavity 5,