<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
l'acier, ou, aussi bien, dans un four métallurgique quelconque, <EMI ID=3.1> jusqu'à 35 à 50 % des besoins totaux en chaleur nécessités par le procédé. Lorsque ce préchauffage est réalisé à l'aide de sources de chaleur moins coûteuses, comme le coke des fours à ' coke ou le gaz des hauts-fourneaux ou l'huile combustible,
on peut parvenir à une importante réduction du coût total de l'énergie calorifique par unité de production. En outre, quand les matières de la charge ont été préchauffées, le four électrique accomplit son cycle en un temps plus court. De cette façon, sa capacité de-production est augmentée et son rende- ment est accru..
Quand on retire la chaleur nécessaire à la fusion,
de la combustion d'un hydrocarbure, il se forme de grandes quantités de gaz perdus. Ces derniers quittent la chambre
de fusion à une température élevée et leur chaleur est gaspillée. Par ailleurs, le chauffage et la fusion se font, en direction du bas, à partir de la surface de la charge ou du bain liquide. Les gaz ne traversent pas la charge et aucun courant de convection ne s'établit dans le bain. Il en résulte que l'utilisation de la chaleur produite est relativement faible et que le rendement du cycle est bas.
Quand les gaz perdus à température élevée sont aspirés à travers la charge depuis le haut vers le bas, comme dans un four à cuve de réchauffage, avant d'être évacués à l'atmosphère, la récupération de la chaleur est relativement grande. En outre, le sommet de la charge est porté à la température la plus élevée et, quand cette charge est, par la suite, introduite dans un four de fusion, sa partie supérieure devient la partie inférieur de la charge qui est, habituellement, la plus difficile à chauffer et à faire fondre. En introduisant ainsi de la chaleur dans le four de fusion par l'intermédiaire de la charge elle-même, on parvient à un cycle de chauffage et de fusion à rendement général élevé.
Dans les demandes de brevet n[deg.] �88.155 déposée le
17 septembre 1965 et n[deg.] 528.153 déposée le 17 février 1966
<EMI ID=4.1>
reils adaptés à la prise d'une certaine quantité de ferrailles et de matières constituant la charge ; l'un ou l'autre de ces appareils, ou les deux ensemble, peuvent être utilisés pour
la mise en oeuvre de la présente invention.
Le procédé amélioré selon la présente invention comprend la succession des opérations suivantes on charge de
la ferraille dans un four métallurgique, on y introduit une lance et on y fait brûler un mélange de combustible et d'oxy- gène pour engendrer de la chaleur qui réduit la ferraille à l'état d'acier en fusion. On dirige les gaz chauds perdus sortant du four à travers un ou plusieurs conteneurs de préchauffage dans lesquels se trouve un volume de déchets ou de riblons essentieller..ent métalliques. A leur sortie des conteneurs de préchauffage, on dirige les gaz qui s'en échappent vers une
<EMI ID=5.1>
rage induit et, enfin, vers une cheminée d'évacuation.
Quand les ferrailles contenues dans l'appareil, ou les appareils de préchauffage ont atteint la température dé-
<EMI ID=6.1>
zone proche du four et on décharge les ferrailles préchauffées dans le four métallurgique précédemment vidé, après quoi, on ramène l'appareil de préchauffage à une zone de chargement ou on y introduit une charge de ferrailes et on le renvoie à la zone de chauffage pour recommencer un autre cycle de préchauffage.
<EMI ID=7.1>
d'acier à partir de ferrailles dans un four métallurgique, on
<EMI ID=8.1>
on dirige des gaz chauds perdus vers un appareil de préchauffage dans lequel on a placé une charge de ferrailles froides, on di- rige les gaz chauds perdus à travers cet appareil le long d'un chemin allant du haut vers le bas et on préchauffe ainsi les ferraillés que contient cet appareil, on introduit les ferrailles préchauffées dans le four, on les transforme en acier en faisant brûler dans ce dernier un mélange de combustible et d'oxygène, ce qui fournit des gaz chauds perdus.
Afin que l'invention soit mieux comprise et que l'on puisse plus facilement la mettre en oeuvre, on donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description complète
de son application. On se référera à l'installation représentée sur les dessins annexés dans lesquels :
- la fig. 1 est une vue schématique en plan d'un mode de réalisation de l'appareil permettant la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'acier amélioré selon l'invention ;
- la fig. 2 est une vue en élévation selon II-II de l'appareil de la fig. 1 ;
- la fig. 3 est une vue en élévation, partiellement en - coupe, d'une partie de l'appareil de la fige 1.
Sur la fig. 1, on peut voir un four de fusion 11, une paire d'appareils 13,15 de préchauffage de charges espacés du
four et dont chacun est.semblable aux appareils décrits dans les demandes de brevet mentionnées plus haut, une unité de refroidissement ou de lavage 17, un ventilateur 19 à tirage induit et une
<EMI ID=9.1>
cheminée 21 d'évacuation des gaz.
Le four de fusion 11, représenté schématiquement sur la i.
<EMI ID=10.1>
soutenue par des tourillons 25 qui sont guidés dans des supports
<EMI ID=11.1>
une structure de base solide quelconque 31 telle que le sol ou une dalle en béton. Bien qu'on ne l'ait pas dessiné, la cuve peut tourner autour de l'axe horizontal des tourillons pour que i l'on puisse y introduire une charge et en retirer l'acier en fusion.
<EMI ID=12.1>
en combustible et en oxygène et placé en position axiale verticale par rapport au four de fusion 23 au sommet de la lance
33, on peut voir des tubulures de raccordement permettant son alimentation en combustible, en oxygène ou en air enrichi d'oxygène, et en eau ou en un autre élément refroidissant approprié. Il existe aussi, parmi ces tubulures, un orifice de sortie d'eau ; les raccorderents sont identifiés par des flèches dirigées res- pectivement vers l'intérieur ou vers l'extérieur.
Une hotte 35 refroidie à l'eau, qui peut être semblable celle décrite dans la demande de brevet n[deg.] 406.114 déposée le
23 octobre 1964 aux Etats-Unis d'Amérique, est disposée au-dessus de l'ouverture 25 du four de fusion ou convertisseur 23.
La hotte 35 possède au moins une buse 37 qui est raccordée à une source d'eau et qui sert de moyen de pulvérisation d'eau en cas d'urgence lorsque les gaz d'échappement qui passent par cette hotte deviennent trop chauds. La hotte 35 est réunie à
un conduit principal 39 d'évacuation des gaz perdus qui est raccordé à une pluralité de branches 41, 43 qui seront identifiées . séparément un peu plus loin.
Les premières branches 41, 43 du conduit communiquent chacune avec les appareils de préchauffage 13, 15. Dans chaque <EMI ID=13.1>
de fermeture servant à réguler le débit des gaz perdus en direc- tion de l'appareil de préchauffage correspondant. De plus, chaque branche 41, 43 se raccorde à un collier glissant convenable
47 situé au-dessus de chacun des appareils de préchauffage 13,
15 qui sont eux-mêmes supportés par une fondation appropriée 49 en béton ou en une autre matière.
Les appareils 13, 15 de préchauffage de la charge du four, qui sont décrits plus en détail dans les demandes de brevet mentionnées plus haut comprennent, dans l'ensemble, une en-' veloppe extérieure 51, garnie de matière réfractaire, qui est équipée d'une paire de tourillons opposés 53 sur lesquels est articulée une anse convenable 55 ; celle-ci sert à soulever et à transporter l'appareil de préchauffage auquel elle est fixée. Autour de la partie inférieure de chaque appareil 13, 15, se trouve une boîte à vent circulaire 57 qui communique avec l'intérieur de l'appareil par l'intermédiaire d'une pluralité de tuyères 59 ; la boîte à vent 57 est raccordée à une conduite d'évacuation 61,qui communique elle-même avec l'unité 17 de lavage et de refroidissement par l'intermédiaire d'un collecteur
63 et d'une dérivation 65.
Entre la conduite 61 et la botte à vent 57, il existe un collier glissant 67 de raccordement grâce auquel chaque appareil de préchauffage 13, 15 de la charge du four peut être rapidement séparé de la conduite fixe 61, du collecteur 63 et de la dérivation 65. La conduite 61 est munie aussi d'un registre 69 de réglage et de fermeture servant à réguler l'évacuation des gaz en direction du collecteur 63.
La conduite 39 des gaz perdus communique directement avec la cheminée 21 par un conduit 71 dans lequel est disposé un registre 73 de réglage et de fermeture et avec l'unité de lavage et de refroidissement 17 par un conduit 75 dans lequel est monté aussi un registre de réglage 77.
L'unité de lavage et de refroidissement 17 peut être d'un type approprié quelconque ; les gaz qui sortent de cette unité sont dirigés'vers le ventilateur de tirage induit 19 par un conduit 79. Le ventilateur 19 est de construction classique il est entraîne par un moteur 81. Son orifice de refoulement est raccordé à la cheminée 21 par un conduit 83.
Bien que l'on puisse se servir de tout équipement quelconque approprié qui permette d'arriver au résultat désiré en vue d'une application particulière, il convient cependant que les éléments individuels qui le composent satisfassent à plusieurs impératifs. Le four de fusion, visible sur la fig. 3, doit être assez grand pour contenir la charge totale de chacun des appareils de préchauffage 13, 15. En d'autres termes, à chaque fusion envisagée, le four 11 doit pouvoir recevoir la charge venant de ces appareils. L'ouverture supérieure 25 doit être assez large pour que chaque appareil de préchauffage 13, 15 puisse y être facilement introduit en vue du déchargement de la matière préchauffée.
Le four 11 peut être équipé du même type de mécanisme de basculement que celui d'un convertisseur basique classique à oxygène de façon qu'il puisse être incliné pour qu'on y introduise la matière préchauffée ou qu'on en retire l'acier qu'il contient.
Le brûleur 33 à combustible et à oxygène peut être conçu pour la combustion de gaz naturel dans de l'oxygène, combustion qui fournit une flamme oxydante, non lumineuse, à température élevée. Vers la fin de la période de chauffage, une telle flamme engendre des difficultés que l'on peut surmonter en introduisant un second brûleur (non représenté) véhiculant un combustible différent, qui brûle avec une flamme lumineuse. On peut obtenir cette luminosité de la flamme en provoquant un
<EMI ID=14.1>
naire avec une insuffisance d'oxygène. Un combustible couramment disponible utilisable avec le second brûleur peut être de l'huile combustible classique. Toutefois quand on le juge désirable, on peut se servir d'un brûleur à huile combustible et à oxygène en remplacement du brûleur à gaz naturel et à oxygène et on peut produire une flamme lumineuse non oxydante. Ce genre de combustible peut se révéler mieux approprié dans les endroits où on ne dispose pas facilement de grandes quantités de gaz naturel.
Le brûleur 33 visible sur la fig. 3 peut, bien entendu, être équipé d'un mécanisme approprié de fixation et de soulève-
<EMI ID=15.1>
ceptible d'être utilisé en association avec les convertisseurs basiques classiques à oxygène.
L'appareil de préchauffage de la charge auquel on se réfère ici est décrit en détail dans les demandes de brevet mentionnées plus ..haut ; il est cependant souhaitable de faire ressortir que la.capacité de l'un d'eux est équivalente à la moitié de la charge normale du four de fusion 11. Il doit être entendu que, dans une installation particulière, on peut se servir d'un, de deux, de trois ou de plusieurs de ces appareils et que deux d'entre eux au moins, mis en service simultanément, peuvent préchauffer suffisamment de ferrailles pour constituer une charge du four 11. En outre, bien que l'on ait dessiné un seul four 11, il doit être entendu que l'on peut en utiliser deux ou davantage dans une-même installation, si on le juge désirable.
Chaque appareil 13, 15 de préchauffage de la charge du four est d'un type à bon rendement, dont la hauteur doit, de préférence, être approximativement le double du diamètre, Les gaz chauds perdus qui sortent du four 11 sont véhiculés par plusieurs conduits vers un appareil de préchauffage qu'ils traversent complètement du haut vers le bas. Comme on le voit sur les fig. 1 et 2, les différents conduits qui aboutissent aux appareils de préchauffage 13, 15, et qui en proviennent, sont équipés de registres de réglage ou de fermeture au moyen desquels on peut facilement réguler les opérations de préchauffage.
En opposition à la partie mobile de l'installation composée principalement des deux appareils 13, 15 de préchauffage, la partie fixe aspire les gaz chauds perdus et véhicule ceux qui proviennent de ces appareils ou ceux qui arrivent directement du four. Dans ce dernier cas, les gaz traversent directement le ventilateur 19 de tirage induit et arrivent ensuite à la cheminée 21 ; ils peuvent aussi être véhiculés directement vers cette cheminée. Dans certains cas particuliers, en plus des registres de réglage et de fermeture visibles sur les dessins, l'installation peut comprendre des détecteurs classiques raccordés à un équipement de régulation qui agit automatiquement sur les registres. Il est possible aussi que cet équipement de régulation automatique comprenne' un oridinateur élec- tronique.
<EMI ID=16.1>
peuvent être aspirés dans les appareils 13, 15, étant alors relativement froids ; pendant cette période initiale, il n'est
<EMI ID=17.1>
sure que la température des gaz s'élève, on admet de l'eau dans
<EMI ID=18.1>
l'entrée du ventilateur n'excède pas la température de service de celui-ci qui est habituellement inférieure à 370[deg.]C environ. Toutefois, vers la fin du cycle de chauffage, la température
des gaz provenant des appareils 13, 15 peut atteindre 760 à
816[deg.]C environ. L'unité de lavage assure la double fonction de refroidissement et de purification des gaz avant qu'ils pénètrent dans le ventilateur de tirage induit et dans la cheminée.
Si des déchets huileux comme des copeaux ou des tournures se trouvent en quantité considérable dans la charge, il peut en résulter, quand on atteint le point de distillation de l'huile, comme c'est le cas au cours de toutes les opérations
de fabrication de l'acier, une épaisse fumée noire. Dans ces conditions, ainsi qu'il est habituel dans les incinérateurs, on interpose une petite chambre de combustion et une veilleuse d'allumage entre l'appareil de préchauffage et l'unité de lavage afin d'achever la combustion de cette fumée et d'éviter
de polluer l'atmosphère.
S'il est souhaitable de faire fondre la charge pour obtenir un bain en fusion ayant une teneur élevée en carbone,
on peut terminer lentement l'opération de chauffage en changeant de lance et en mettant en oeuvre le procédé basique classique
à l'oxygène. Dans ce cas, on peut.remplacer le ventilateur de tirage induit par un épurateur à tube de Venturi alimenté par un ventilateur plus puissant afin d'éliminer toute pollution possible de l'air. ,
Il doit être entendu que le degré de préchauffage n'est limité que par la nature de la charge et par la température à laquelle celle-ci commence à se prendre en masse,
ce qui empêcherait qu'on la décharge dans le four de fusion.
Bien qu'avec des déchets très petits, on doive se limiter
<EMI ID=19.1> plus lourds à section épaisse, on peut atteindre 1100[deg.]C environ.
Un type préféré de ventilateur de tirage induit est celui qui est couramment utilisé avec les fours à sole associés
à des chaudières alimentées par les gaz perdus. Si on souhaite une récupération plus complète de la chaleur des gaz, on peut employer, à la place de l'unité de lavage, une chaudière à gaz perdus, du type classique habituellement associé à un four à sole. La nécessité de prévoir, 'ou non, unépurateur de gaz dépend du genre de matières solides contenues dans les gaz. En outre, si on a besoin d'une production continue et importante de vapeur, on peut installer un brûleur auxiliaire 85 (fig. 1 et 3) dans le conduit principal 39 et on peut diriger une fraction des gaz vers la chaudière au moyen d'un conduit de dérivation 75 muni d'un registre de réglage.
On peut n'utiliser le brûleur auxiliaire 85, situé dans le conduit principal 39, que lorsqu'il est nécessaire de maintenir la charge préchauffée à une température souhaitable quand un retard quelconque se produit, ou quand il est nécessaire de maintenir une température appropriée facilitant
le premier réchauffage après une période d'arrêt. Toutefois, son emploi est facultatif étant donné que l'utilisation d'une charge préchauffée n'est pas une condition impérative au fonctionnement du four mais une opération économiquement souhaitable.
Les buses 37 permettant la pulvérisation d'eau dans la hotte 35 on cas d'urgence peuvent être utilisées seulement lorsque les appareils de préchauffage 13, 15 ne sont pas en service et chaque fois qu'il est souhaitable d'éviter que des gaz à température trop élevée pénètrent dans la cheminée, dans l'unité de lavage ou dans l'aspirateur à tirage induit.
Il peut être souhaitable, dans un cas particulier donné, que les registres de réglage et de fermeture en direction de la cheminée et de l'unité de lavage (ou de la chaudière de récupé- ration) puissent être refroidis à l'eau et possèdent des sièges eux-mêmes refroidis à l'eau. Les registres de fermeture et de réglage situés dans les conduits placés entre les appareils de préchauffage et le collecteur commun conduisant à l'unité delavage (ou à la chaudière) peuvent être fabriqués en acier réfractaire fortement allié mais il peut être souhaitable, dans certaines circonstances, que ces mêmes registres soient aussi
<EMI ID=20.1>
déformation soit évitée.
Immédiatement enavant du ventilateur 19 à tirage induit, il existe un registre de prise d'air 87 qui peut servir
à la régulation de l'ensemble de l'installation, de façon qu'un tirage équilibré soit établi à l'entrée de la hotte 35, c'est-àdire que l'air ambiant ne pénètre par dans l'installation à cet endroit. La commande du registre de prise d'air 87 peut, bien entendu, être interconnectée avec la commande de l'équipement de régulation mentionné plus haut, de façon que la totalité
de l'installation soit coordonnée.
Dans un cas particulier, on peut prévoir une cheminée capable, quand elle est raccordée directement au foyer 11 par le conduit de dérivation 71, de créer un tirage suffisant pour aspirer les gaz perdus à travers la hotte 15 et le conduit principal 39 lorsque le four est chauffé au débit maximum.
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appellera, ci-après, procédé O.F.B. ou procédé utilisant un brûleur à combustible et à oxygène. Il consiste essentiellement en ce qu'on fait brûler un mélange d'oxygène et de combustible dans un convertisseur chargé des matières devant être conver-
<EMI ID=22.1>
rage des matières constituant la charge qui est ensuite introduite à l'intérieur de ce convertisseur au début d'un autre cycle.
Le procédé utilisant un convertisseur basique à oxy- gène implique l'incorporation à la charge d'une faible quantité de déchets d'acier dont le pourcentage, quand on ne procède
<EMI ID=23.1>
un convertisseur O.F.B. pouvant absorber 80 à 100 % de déchets d'acier en association avec un four basique classique à oxygène,
<EMI ID=24.1>
peut absorber plus de 50 % de déchets d'acier mêlés aux charges destinées à cette installation. Le four de fusion O.F.B, apporte l'avantage d'un coût unitaire beaucoup plus faible en oxygène du fait que le prix de ce gaz diminue quand on augmente la taille de l'usine de distillation d'air.
Quand la charge du four 11 est fondue, on peut la vider, comme il est habituel, dans une poche de coulée et on
<EMI ID=25.1>
15 jusqu'à un endroit situé directement au-dessus de l'ouverture supérieure de la cuve dans laquelle on peut introduire
la charge de ferrailles préchauffée. Ceci fait, on place la cuve en position verticale et on garnit à nouveau les appareils de préchauffage d'une nouvelle charge, on les ramène sur leur fondation 49 et on les raccorde aux conduites avant de reprendre un cycle de chauffage.
La description qui précède fait ressortir plusieurs caractéristiques et avantages de l'invention ;
1) on utilise des quantités considérablement plus faibles d'oxygène quand on met en oeuvre le procédé de l'invention en compa- raison des quantités employées dans une installation classique à convertisseur basique à oxygène ou à four à sole ;
2) le coût élevé de l'énergie électrique utilisée dans les installations à four à arc contraste avec le faible prix du mélange oxygène-combustible utilisé selon le procédé de l'invention ;
3) il n'est absolument pas nécessaire, quand on applique le procédé de l'invention d'utiliser une quantité quelconque de métal chaud ou, dans le plus mauvais des cas, pas plus de 20 % de la charge, en poids, tandis qu'avec un convertisseur basique habituel à oxygène, 70 % de la charge doit être du métal chaud. L'invention permet donc des économies considérables réalisées
sur le prix du métal chaud et sur l'installation nécessaire à produire ce dernier ;.
4) le procédé de l'invention peut être plus avantageusement et plus économiquement mis en oeuvre dans les régions où on dispose de quantités plus considérables de ferrailles que dans celles où on possède des facilités pour produire du métal chaud. Il est remarquable, aussi, que quand on utilise le procédé de l'inven-
<EMI ID=26.1>
ment par de la ferraille, qui est facilement disponible dans la plupart des endroits, de sorte que le coût d'exploitation du procédé est minime.
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1>
steel, or, as well, in any metallurgical furnace, <EMI ID = 3.1> up to 35 to 50% of the total heat requirements required by the process. When this preheating is carried out using less expensive heat sources, such as coke from coke ovens or gas from blast furnaces or fuel oil,
a significant reduction in the total cost of heat energy per unit of output can be achieved. In addition, when the materials in the load have been preheated, the electric furnace completes its cycle in a shorter time. In this way, its production capacity is increased and its output is increased.
When we remove the heat necessary for fusion,
from the combustion of a hydrocarbon, large amounts of waste gas are formed. They leave the room
melting at a high temperature and their heat is wasted. On the other hand, the heating and melting takes place, in a downward direction, from the surface of the charge or the liquid bath. The gases do not pass through the load and no convection current is established in the bath. As a result, the use of the heat produced is relatively low and the cycle efficiency is low.
When the high temperature waste gases are sucked through the load from the top down, such as in a reheat tank furnace, before being vented to the atmosphere, the heat recovery is relatively large. Further, the top of the charge is brought to the highest temperature, and when this charge is subsequently introduced into a melting furnace, its upper part becomes the lower part of the charge which is usually the more difficult to heat and melt. By thus introducing heat into the melting furnace through the feed itself, a high overall efficiency heating and melting cycle is achieved.
In patent applications no. [Deg.] � 88,155 filed on
September 17, 1965 and n [deg.] 528.153 filed on February 17, 1966
<EMI ID = 4.1>
reels suitable for taking a certain quantity of scrap metal and materials constituting the load; either or both of these devices can be used to
the implementation of the present invention.
The improved method according to the present invention comprises the succession of the following operations being charged with
scrap metal in a metallurgical furnace, a lance is introduced and a mixture of fuel and oxygen is burned in it to generate heat which reduces the scrap to molten steel. The hot waste gases leaving the furnace are directed through one or more preheating containers in which there is a volume of waste or essentially metallic scrap. On leaving the preheating containers, the escaping gases are directed to a
<EMI ID = 5.1>
induced rage and, finally, to an exhaust chimney.
When the scrap contained in the appliance, or the preheating appliances have reached the de-
<EMI ID = 6.1>
zone close to the furnace and the preheated scrap metal is discharged into the previously emptied metallurgical furnace, after which the preheating apparatus is returned to a loading zone where a load of scrap is introduced therein and returned to the heating zone for restart another preheating cycle.
<EMI ID = 7.1>
steel from scrap in a metallurgical furnace, we
<EMI ID = 8.1>
hot waste gases are directed to a preheater in which a charge of cold scrap has been placed, the hot waste gases are directed through this device along a path from top to bottom and thus preheat the scrap metal contained in this device, the preheated scrap metal is introduced into the furnace, it is transformed into steel by burning in the latter a mixture of fuel and oxygen, which provides waste hot gases.
In order for the invention to be better understood and for it to be more easily implemented, a full description will now be given, purely by way of example.
of its application. Reference will be made to the installation shown in the accompanying drawings in which:
- fig. 1 is a schematic plan view of an embodiment of the apparatus for carrying out an improved steelmaking process according to the invention;
- fig. 2 is an elevational view along II-II of the apparatus of FIG. 1;
- fig. 3 is an elevational view, partially in - section, of part of the apparatus of fig 1.
In fig. 1, we can see a melting furnace 11, a pair of charge preheating devices 13,15 spaced from the
oven and each of which is similar to the apparatus described in the patent applications mentioned above, a cooling or washing unit 17, an induced draft fan 19 and a
<EMI ID = 9.1>
gas evacuation chimney 21.
The melting furnace 11, shown schematically in i.
<EMI ID = 10.1>
supported by 25 journals which are guided in supports
<EMI ID = 11.1>
any solid base structure 31 such as the floor or a concrete slab. Although not drawn, the vessel can rotate around the horizontal axis of the journals so that a load can be introduced and the molten steel removed.
<EMI ID = 12.1>
in fuel and oxygen and placed in a vertical axial position relative to the melting furnace 23 at the top of the lance
33, one can see connection pipes allowing its supply of fuel, oxygen or oxygen enriched air, and water or other suitable cooling element. There is also, among these pipes, a water outlet orifice; the connections are identified by arrows pointing inwards or outwards respectively.
A water-cooled hood, which may be similar to that described in patent application No. 406,114 filed on
October 23, 1964 in the United States of America, is arranged above the opening 25 of the melting furnace or converter 23.
The hood 35 has at least one nozzle 37 which is connected to a water source and which serves as a means of spraying water in an emergency when the exhaust gases passing through this hood become too hot. The hood 35 is assembled at
a main duct 39 for evacuating the waste gases which is connected to a plurality of branches 41, 43 which will be identified. separately a little further.
The first branches 41, 43 of the duct each communicate with the preheating devices 13, 15. In each <EMI ID = 13.1>
shut-off valve used to regulate the flow of waste gases to the corresponding preheating device. In addition, each branch 41, 43 is connected to a suitable sliding collar
47 located above each of the preheating devices 13,
15 which are themselves supported by a suitable foundation 49 of concrete or other material.
Furnace charge preheating apparatuses 13, 15 which are described in more detail in the aforementioned patent applications comprise, as a whole, an outer casing 51, lined with refractory material, which is fitted with a refractory material. a pair of opposed journals 53 on which a suitable handle 55 is hinged; this is used to lift and transport the preheating device to which it is attached. Around the lower part of each apparatus 13, 15, there is a circular wind box 57 which communicates with the interior of the apparatus by means of a plurality of nozzles 59; the wind box 57 is connected to a discharge pipe 61, which itself communicates with the washing and cooling unit 17 by means of a manifold
63 and a derivation 65.
Between the pipe 61 and the wind boot 57, there is a connecting sliding collar 67 thanks to which each preheating device 13, 15 of the load of the furnace can be quickly separated from the fixed pipe 61, the manifold 63 and the bypass. 65. The pipe 61 is also provided with an adjustment and closing register 69 serving to regulate the evacuation of gases towards the manifold 63.
The pipe 39 of the waste gases communicates directly with the chimney 21 by a pipe 71 in which is arranged an adjustment and closing register 73 and with the washing and cooling unit 17 by a pipe 75 in which is also mounted a register adjustment 77.
The washing and cooling unit 17 can be of any suitable type; the gases which leave this unit are directed towards the induced draft fan 19 by a duct 79. The fan 19 is of conventional construction and is driven by a motor 81. Its discharge port is connected to the chimney 21 by a duct. 83.
While any suitable equipment can be used which achieves the desired result for a particular application, the individual elements of which it is composed should, however, satisfy several requirements. The melting furnace, visible in fig. 3, must be large enough to contain the total load of each of the preheating devices 13, 15. In other words, at each contemplated melting, the furnace 11 must be able to receive the load coming from these devices. The upper opening 25 should be wide enough so that each preheater 13, 15 can be easily inserted therein for the discharge of the preheated material.
The furnace 11 may be equipped with the same type of tilting mechanism as that of a conventional basic oxygen converter so that it can be tilted so that the preheated material is introduced therein or the steel which is removed therefrom. 'it contains.
The fuel and oxygen burner 33 can be designed for the combustion of natural gas in oxygen, which combustion provides an oxidizing, non-luminous flame at high temperature. Towards the end of the heating period, such a flame gives rise to difficulties which can be overcome by introducing a second burner (not shown) carrying a different fuel, which burns with a luminous flame. This flame brightness can be obtained by causing a
<EMI ID = 14.1>
naire with insufficient oxygen. A commonly available fuel for use with the second burner may be conventional fuel oil. However, when deemed desirable, a fuel oil and oxygen burner can be used as a replacement for the natural gas and oxygen burner and a bright non-oxidizing flame can be produced. This type of fuel may be more suitable in areas where large quantities of natural gas are not readily available.
The burner 33 visible in fig. 3 can, of course, be equipped with a suitable mechanism for fixing and lifting
<EMI ID = 15.1>
can be used in conjunction with conventional basic oxygen converters.
The load preheating apparatus referred to herein is described in detail in the patent applications mentioned above; it is however desirable to point out that the capacity of one of them is equivalent to half of the normal load of the melting furnace 11. It should be understood that, in a particular installation, one can make use of. one, two, three or more of these devices and that at least two of them, put into service simultaneously, can preheat enough scrap to constitute a load of the furnace 11. Furthermore, although we have When drawing a single oven 11, it should be understood that two or more can be used in a single installation, if it is deemed desirable.
Each appliance 13, 15 for preheating the charge of the furnace is of a good efficiency type, the height of which should preferably be approximately twice the diameter. The hot waste gases which leave the furnace 11 are conveyed by several ducts towards a preheating device which they pass completely from top to bottom. As seen in Figs. 1 and 2, the various conduits which lead to the preheating devices 13, 15, and which originate therefrom, are equipped with adjustment or closing registers by means of which the preheating operations can be easily regulated.
In opposition to the mobile part of the installation composed mainly of two preheating devices 13, 15, the fixed part sucks the hot gases lost and conveys those which come from these devices or those which arrive directly from the oven. In the latter case, the gases pass directly through the induced draft fan 19 and then arrive at the chimney 21; they can also be conveyed directly to this chimney. In certain particular cases, in addition to the adjustment and closing registers visible in the drawings, the installation may include conventional detectors connected to control equipment which automatically acts on the registers. It is also possible that this automatic control equipment comprises an electronic computer.
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can be sucked into the devices 13, 15, being then relatively cold; during this initial period, it is
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sure that the temperature of the gases rises, we admit water in
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the fan inlet does not exceed its operating temperature, which is usually less than approximately 370 [deg.] C. However, towards the end of the heating cycle, the temperature
of the gases from the devices 13, 15 can reach 760 to
816 [deg.] C approx. The washing unit performs the dual function of cooling and purifying the gases before they enter the induced draft fan and the chimney.
If oily wastes such as shavings or turnings are present in considerable quantity in the charge, it may result, when the point of oil distillation is reached, as is the case in all operations
of steel making, thick black smoke. Under these conditions, as is usual in incinerators, a small combustion chamber and an ignition pilot are interposed between the preheater and the washing unit in order to complete the combustion of this smoke and 'to avoid
pollute the atmosphere.
If it is desirable to melt the feed to obtain a molten bath having a high carbon content,
the heating operation can be slowly terminated by changing the lance and implementing the classic basic process
with oxygen. In this case, the induced draft fan can be replaced by a Venturi tube scrubber fed by a more powerful fan in order to eliminate any possible air pollution. ,
It must be understood that the degree of preheating is limited only by the nature of the load and by the temperature at which it begins to solidify,
which would prevent it from being discharged into the melting furnace.
Although with very small waste, we must limit ourselves
<EMI ID = 19.1> heavier with a thick section, we can reach around 1100 [deg.] C.
A preferred type of induced draft fan is that which is commonly used with associated deck furnaces.
to boilers fed by waste gases. If more complete recovery of the heat from the gases is desired, it is possible to use, instead of the washing unit, a waste gas boiler, of the conventional type usually associated with a hearth furnace. Whether or not to provide a gas scrubber depends on the kind of solids contained in the gases. In addition, if there is a need for a continuous and substantial production of steam, an auxiliary burner 85 (fig. 1 and 3) can be installed in the main duct 39 and a fraction of the gases can be directed to the boiler by means of 'a bypass duct 75 provided with an adjustment register.
The auxiliary burner 85, located in the main duct 39, can be used only when it is necessary to maintain the preheated load at a desirable temperature when any delay occurs, or when it is necessary to maintain a suitable temperature facilitating
the first reheating after a shutdown period. However, its use is optional since the use of a preheated load is not an essential condition for the operation of the furnace but an economically desirable operation.
The nozzles 37 for spraying water into the hood 35 in an emergency can be used only when the preheaters 13, 15 are not in use and whenever it is desirable to avoid gas to too high temperature enter the chimney, the washing unit or the vacuum cleaner with induced draft.
It may be desirable in a particular case that the regulating and closing dampers towards the chimney and the washing unit (or the recovery boiler) can be water cooled and have seats themselves cooled with water. The shut-off and control dampers located in the ducts placed between the preheaters and the common manifold leading to the washing unit (or the boiler) may be made of high alloy refractory steel but it may be desirable in certain circumstances. , that these same registers are also
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deformation is avoided.
Immediately in front of the induced draft fan 19 there is an air intake register 87 which can be used
to the regulation of the entire installation, so that a balanced draft is established at the inlet of the hood 35, that is to say that the ambient air does not enter the installation at this point . The control of the air intake register 87 can, of course, be interconnected with the control of the aforementioned regulating equipment, so that all
installation is coordinated.
In a particular case, one can provide a chimney capable, when it is connected directly to the hearth 11 by the bypass duct 71, of creating a sufficient draft to suck the waste gases through the hood 15 and the main duct 39 when the furnace. is heated at maximum flow.
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hereinafter referred to as the O.F.B. or process using a fuel and oxygen burner. It essentially consists in burning a mixture of oxygen and fuel in a converter loaded with the materials to be converted.
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rage of the materials constituting the charge which is then introduced inside this converter at the start of another cycle.
The process using a basic oxygen converter involves the incorporation into the feed of a small amount of scrap steel, the percentage of which, when not done
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an O.F.B. able to absorb 80 to 100% of steel waste in association with a classic basic oxygen furnace,
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can absorb more than 50% of steel waste mixed with the loads intended for this installation. The O.F.B smelting furnace brings the advantage of a much lower unit cost of oxygen because the price of this gas decreases when the size of the air distillation plant is increased.
When the charge of the furnace 11 is melted, it can be emptied, as is usual, into a ladle and one
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15 to a place directly above the upper opening of the vessel into which the
the preheated scrap load. This done, the tank is placed in a vertical position and the preheating devices are filled again with a new load, they are brought back to their foundation 49 and they are connected to the pipes before resuming a heating cycle.
The foregoing description highlights several characteristics and advantages of the invention;
1) considerably smaller quantities of oxygen are used when the process of the invention is carried out compared to the quantities employed in a conventional plant with a basic oxygen converter or with a hearth furnace;
2) the high cost of the electrical energy used in arc furnace installations contrasts with the low price of the oxygen-fuel mixture used according to the process of the invention;
3) it is absolutely not necessary, when applying the process of the invention to use any quantity of hot metal or, in the worst case, not more than 20% of the load, by weight, while that with a usual basic oxygen converter 70% of the load should be hot metal. The invention therefore allows considerable savings
on the price of hot metal and on the installation necessary to produce it;
4) the process of the invention can be more advantageously and more economically carried out in regions where greater quantities of scrap are available than in those where facilities are available for producing hot metal. It is remarkable, too, that when the process of the invention is used
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By scrap metal, which is readily available in most places, so the cost of operating the process is minimal.