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La présente invention est relative au chauffage d'un. four à réverbère et elle concerne plus particulièrement le dispo- sitif de chauffage, c'est-à-dire un brûleur pour ce four., du type où de l'air préchauffé est dirigé d'en haut dans le jet de combusti- ble; occasionnellement cet air peut être dirigé sous un petit angle contre la charge ou le bain.
On sàit depuis longtemps qu'avec un chauffage de ce genre, par exemple., dans un four Martin, le transfert de chaleur de la flamme à la charge est dû pour unè petite partie seulement à la conduction mais beaucoup plus au rayonnement. Par conséquent, dans les cas où la flamme n'est pas brillante par elle même, la quanti-
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té de chaleur transférée par rayonnement a été accrue en carburant la flamme. On sait naturellement depuis longtemps qu'on peut @ obtenir une combustion plus rapide et plus complète du combustible et finalement une flamme plus courte et plus brillante si on uti- lise de l'oxygène pu de l'air enrichi en oxygène comme agent oxydant au lieu d'air pur.
Toutefois, une combustion de combus- tible avec de l'oxygène n'a pas fait son chemin car l'élévation de la température et l'intensification du rayonnement qui sont avantageuses pour faire fondre la charge imposent une forte contrainte au revêtement, particulièrement au ciel, ce qui fait que les avantages inhérents à une flamme plus chaude étaient contrebalancés par un accroissement de l'usure des matières réfrac- taires formant le revêtement du four. Aussi était-il de pratique courante de s'éloigner d'une combustion qui utilise de l'oxygène comme élément d'enrichissement et de maintenir la température de la flamme et son rayonnement à une valeur plus faible afin d'accroître la durée des parois et du ciel du four.
Un but de la présente invention est de fournir un four industriel et plus particulièrement un four destiné à des opéra- tions métallurgiques, dont la. durée du revêtement réfractaire soit accrue. Un autre but de l'invention est de réaliser un. procédé de chauffage spécial pour un tel four, qui conduise à un meilleur rendement de ce dernier. Un autre but encore est de fournir un système de tuyères à combustible combinées à une tuyère sup- plémentaire destinée à admettre de l'oxygène pur ou presoue pur dans la flamme chauffante, ce qui permet d'obtenir certains avantages particuliers comme cela ressortira plus clairement de la suite de la description.
En résuma le but de l'invention est donc d'obtenir un chauffage avec lequel la température de la flamme et son rayonnement soient accrus localement irais dans lequel l'influence destructrice s,Lr le revêtement ou sur le ciel soit évitée en plus grande partie.
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Le chauffage d'un four à réverbère suivant la présente invention se distingue avant tout par une alimentation supplémentai- re d'oxygène amené sous pression dans ou à la partie inférieure du jet de combustible. Une zone spécialement chaude et rayonnante est produite dans la flamme grâce à cette alimentation d'oxygène à la partie inférieure du; jet de combustille. La température et le rayonnement élevés agissent profondément dans la. cha.rge ou le bain directement sous-jacent mais la zone chaude dans la flamme obtenue par l'addition locale d'oxygène est couverte comme par une voûte, vers le haut et les côtés, par la partie plus sombre de la flamme produite par le jet de combustible déjà partiellement brûlé avec l'oxygène contenu dans l'air préchauf- fé.
En d'autres termes, on produit un jet de flamme comportant une zone intensément surchauffée du côté inférieur, cette zone étant couverte du côté ciel et des parois latérales par les parties de la flamme qui résultent de la..combustion ordinaire, c'est-à-dire du combustible brûlant avec l'air non enrichi en oxygène. On appelle ici ces parties de la flamme la zone sombre du jet deflamme. Le rayonnement de chaleur de la zone surchauffée contribue à son tour à élever la température de la flamme enveloppante de sorte que tout le jet de combustible brûle sur un trajet plus court et plus complètement que s'il n'y avait pas d'alimentation supplémentaire d.'oxygène; cependant, ce ré- sultat est atteint sans aucune augmentation du rayonnement qui abimerait les parois et le ciel du four.
Un autre avantage du chauffage suivant la présente invention réside dans le fait que la pulvérisation du combustible (huile, goudron, etc. ) avec de l'air comprimé ou de la vapeur ne doit pas être effectué avec autant de précision que précédemment puisqu'une postcombus- tion aussi bien qu'une combustion incomplète qui serait provoouée par un mélange insuffisant du combustible et de l'air ne s5produit pas grâce à l'alimentation de l'arrivée supplémentaire
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d'oxygène.
Un autre avantage est dû au fait que dans un four Martin toutes les quantités de CO qui montent du bain pendant la période d'ébullition sont brûlées dans le four quand le chauffage suivant la présente invention est utilisé et par conséquent il ne se pro- duit pas de postcombustion dans la chambre du régénérateur où il ne se produit donc aucune élévation excessive de température.
, Des recherches effectuées sur un four Martin chauffé conformément à la présente invention ont montré que la période de fusion pour une même charge peut, en comparaison avec une fusion sans alimentation supplémentaire d'oxygène être réduite de 15 à 20% sans que la durée du ciel et du revêtement soit diminuée. Par la réduction de la durée de toute l'opération de fusion d'un four Martin d'une capacité de 200,tonnes, on peut facilement gagner deux heures par charge -cE qui représente un accroissement considérable du rendement.
Comme il est désirable d'avoir une flamme courte et chaude en même temps qu'une forte alimentation de combustible dans un four Martin pendant la période de fusion et qu'une longue flamme avec seulement une faible consommation de combusti- ble est nécessaire pour le finissage, une. autre particularité de la présente invention consiste à régler l'alimentation d'oxygène de telle manière que pendant le finissage du métal fondu, l'arrivée de l'oxygène puisse être réduite ou coupée complètement. Ce régla- ge de l'alimentation d'oxygène peut se faire de toute manière connue.
Suivant une forme de réalisation de la présente invention, l'oxygène doit être amené en au moins un jet, son angle d'inciden- ce sur le jet de combustible étant variable. Il est ainsi possible de modifier et de déplacer la zone extrêmement chaude et rayonnante de la flamme comme on le désire. Dans un cas extrême, le jet d'oxygène peut être dirigé de manière que l'oxygène passant
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sur le bain brûle le gaz CO qui se dégage du métal en fusion.
En. changeant encore la direction suivant laouelle le jet d'oxygène est dirigé dans le four, on peut même obtenir une oxydation du carbone aussi bien que des impuretés de la fonte. Le jet d'oxygène est dirigé au moyen d'une tuyère à oxygène réglable cui est re- froidie à l'eau et dont la sortie se trouve en dessous de la sortie du jet de combustible. Si le four comporte deux ou plusieurs tuyères à combustible placées l'une à côté de l'autre;, il est préférable de disposer la tuyère à oxygène au milieu des tuyères à combustible, légèrement en dessous du plan commun à ces dernières.
Grâce à la fusion rapide rendue possible par la présente invention, le retard au chargement est réduit ou même entièrement supprimé, même lorsqu'on utilise des grosses mitrailles car il n'est plus nécessaire d'attendre qu'une surcharge éventuelle ait fondu dans le four. Cet avantage provient du fait que la zone surchauffée de la flamme fait rapidement fondre tout surplus de grosse mitraille .qui aurait pu être introduit dans le four.
On a observé que les vapeurs de Fe203 qui apparaissent lorsqu'on introduit de l'oxygène dans le bain pour l'oxyder de la façon usuelle, ne se produisent ras avec le chauffage suivant la présente invention; aucune infiltration dans les matériaux basiques du revêtement, ni l'usure qui en résulte, n'ont été observées.
Dn a représenté schématiquement, à titre d'exemple deux formes de réalisation de l'invention sur le dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un. four
Martin chauffé au gaz, et les figures 2 et 3 représentent respectivement une coupe longitudinale et une coupe transversale d'un autre four Martin chauffé à l'huile, la coupe de la figure 3 étant faite dans le @ plan de symétrie du four représenté sur la figure 2 et transversa-
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lenent à l'entrée du four.
Comme un four à réverbère est une construction symétrique,, on n'a représenté au'une moitié du four sur les figures 1 et 2.
Le combustible gazeux est introduit dans le four 1 à ciel 2 par l'entrée 3 (figure 1) et l'air préchauffé nar l'entrée 4. Le jet de combustible est dirigé sous un angle aigu contre la charge ou bain 5 et il est alimenté d'air par le dessus.
De l'oxygène est insufflé dans la partie Inférieure du jet de combustible par une tuyère 6 refroidie à l'eau, de sorte que directement au dessus du bain 5. une zone 7 de flamme extrêmement chaude et rayonnante prend naissance et elle est en partie noyée dans une zone de flamme sombre 8 qui forme une sorte de voûte entre la zone chaude et le ciel et les parois. La flamme sombre provient de la partie du jet de combustible qui est par- tiellement brûlé avec l'air montant par l'entrée 4.
Les figures 2 et 3 montrent un orifice d'extrémité avec deux tuyères à huile 9, la tuyère à oxygène 6 refroidie à l'eau se trouvant au milieu des tuyères à huile et en dessous du plan commun à ces dernières. La tuyère à oxygène peut être modifiée de telle façon que l'angle d'incidence du jet d'oxygène dans le jet de combustible puisse être modifié suivant les besoins.
Dans ce but, la tuyère à oxygène 6 est mobile dans un plan vertical, la naroi antérieure et extérieure de la lumière servant de pivot.
Il est à conseiller de prévoir un déplacement de la tuyère à oxygène tel que le point de coincidence de la flamme 8 et du jet d'oxygène puisse être déplacé le long de le partie inférieure d'au moins la plus grande partie de la flamme 8 de telle manière que la zone de plus grande chaleur, se produisant en ce point de coincidence et à son voisinage, puisse être déplacée le long de l'axe longitudinal de la sole. En outre, il est utile que
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les tuyères à combustible et à oxygène soient mobiles dans -une direction transversale c'est-à-dire perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal du four., étànt bien entendu qu'il est connu d'installer des tuyères à huile mobiles de cette manière.
Il n'est donc pas nécessaire de donner plus de détails sur l'exé- cution pratique de cette particularité simplement constructive.
La position de la tuyère à oxygène, une fois correctement choisie,peut être maintenue longtemps inchangée; pendant toute la durée d'une opération complète de fusion commentant par le chargement du four et se terminant par la coulée de l'acier en fusion, la position de la tuyère à oxygène ne doit pas être ré- glée très souvent. Comme il peut s'écouler plusieurs heures entre deux réglages de la tuyère à oxygène., il est avantageux de sceller la lumière de la'') paroi du four par laquelle cette tuyère pénètre à l'intérieur du four, au moyen d'un mortier réfractaire approprié, comme le montre la figure 2.
On utilise de l'oxygène à l'état relativement pur bien que cette condition ne soit pas critique; évide nuent, on peut utiliser de l'oxygène pur si on en a à sa disposition dans l'aciérie. On peut prévoir le préchauffage de l'oxygène mais cela n'est pas nécessaire.
Dans un four Martin d'une capa.cité d'environ 200 tonnes et ayant la forme représentée schématiquement sur les figures 2 et 3, on a utilisé les quantités suivantes de combustible et d'o- xygène, respectivement. La tuyère à oxygène refroidie à l'eau avait un diamètre intérieur de 10 millimètres, fournissant de l'oxygène techniquement pur sous une pression de 8 à 12 kg/cm2.
Cette tuyère avait un débit de 300 à 550 mètres cubes d'oxygène 'car heure. La consommation de combustible a été de 2000 à 2500 litres à l'heure d'huile combustible '(-le qualité standard.
La fusion de la charge et le travail du métal fondu ont
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-pu %tre effectuas en im tc:"'jJs con'Lr'rc.b1'..-.--:nt :-10indre eue dans un four de Hê':1e capacité '.is sans tuyère ;x. O:TI!?1lle.
Le- durre du revêtement réfractaire b.-siue du four n' a pas 5t4 àirilinuée, la ^uali tn âe licier obtenu àtait eu =soins égale à celle de l'acier.obtenu pr4c4;de..mient en portant de charges égales. Dans l'ensemble, la production du four a pu être accrue grâce à la présente invention et la dépense supplémentaire provenant de la consommation d'oxygène a été plus que compensée de manière marquée.
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Le chauffage suivant l'invention peut 3videlffi'!lent être appliqué non seulement aux fours Martin mais aussi à tous les autres fours industriels pourvu qu' ils fonctionnent suivant le principe du réverbère.
REVENDICATIONS
1.- Dans un four à réverbère utilisant de l'air préchauf- fé envoyé d'en haut dans le jet de combustible, ce dernier étant dirigé éventuellement sous un petit angle contre la charge ou
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le bain, le fait d'utiliser une alinr-ntation sul-ment2irP d'oxygène sous pression envoyé sous for>ae d'un jet à la artie inférieure du jet de combustible.
2. - Dans un four à. réverbère utilisant de l'air préchauf- féenvoyé d'en haut dans le jet de combustible ce dernier étent
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dirigé éventuellement sous un Défit é'."flle contre 1F, c'.^¯.::.r ;P ou le 1?ain, le fait d'utiliser une alimentation s.Z'v'Ji';rrtc.ir0 d.' a}::T?n0 sous pression envoyé sous for ne d'un j2t 1. la partie inférieure du jnt de cO'r'lJ.rJ'J.s ti '8le, la quantité f 'o=1.Tz4ne a fo;>.r-r,1=7 FtF-nt réglable dans le te-,1--)s.
3.- raans un four 8 ,'s..f,.;z, uti3iK?nt (q< 't¯J:.¯¯ß --:r/'c:<:'#l1..î( envoyé d'en haut dans le jet C'" combustible ce dernier 'tant 'diricé '7P "'!PY11' sous =;1= Défit a.:xgl e cc=rJti%e la chsr'.'e 'è.iriçé .ventuelle::.ent SO'.15 -"n net.:. t 2.::::::1e cc:ntr'? lc. c0r'e ou
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