"Four pour la fabrication d'acier à partir de mitraille de
fer et analogues" La présente invention concerne, d'une manière générale, des fours de fusion et la fabrication d'aciers et,
plus particulièrement, un four pour la fabrication d'aciers en utilisant de la mitraille de fer et analogues comme matière première.
Comme on le sait, la paroi d'un four destiné à la
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miques telles que la résistance à la chaleur, l'isolation thermique, une haute résistance aux températures élevées,
ainsi qu'une haute résistance à l'érosion tout comme dans le cas des fours de chauffage ordinaires. Toutefois, dans un
four de fabrication d'acier, en particulier un four dans lequel l'acier est fabriqué en utilisant de la mitraille de
fer comme matière première, une haute concentration d'énergie thermique est appliquée au four en vue d'accroître le rendement, si bien que l'intérieur du four est porté à une température très élevée.
En conséquence, le revêtement intérieur en briques réfractaires du four a tendance à être sérieusement endommagé, ce qui exige un entretien fréquent (ou des réparations périodiques) et un remplacement de ces briques réfractaires. De plus, même en cours d'opération, l'effritement et l'érosion résultant de la projection de métal oxydé entraînent inévitablement de fréquentes interruptions dans la mise en service du four à des moments autres que ceux prévus pour l'entretien périodique. De fréquentes interruptions dans la mise en service du four ont pour effet de réduire la quantité d'acier ainsi produit, ce qui entraîne une élévation du coût de fabrication.
Afin d'éviter les difficultés précitées dans les fours connus, on a utilisé des briques améliorées telles que des briques basiques et analogues qui sont soumises à une forte cuisson à une température supérieure à celle adoptée pour
les briques réfractaires ordinaires. Toutefois, à la connaissance de la Demanderesse, aucune de ces briques réfractaires
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rencontrées-dans les fours classiques.
On sait également que les briques dites carbonées ont une température de ramollissement se situant dans l'intervalle
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loin supérieure à celle des briques réfractaires classiques.
De plus, la densité réelle d'une brique carbonée est d'environ
3000 kg/m<3>, soit une valeur nettement supérieure à celle des autres briques, tandis que leur chaleur spécifique est de
0,2 Kcal/kg C. Une brique carbonée possède également une haute résistance aux températures élevées, tandis que leur résistance à l'effritement est de loin supérieure à celle des briques réfractaires ordinaires.
Toutefois; une brique carbonée présente des inconvénients tels qu'une haute sensibilité à l'oxydation et une faible résistance à l'attaque par le laitier aux hautes températures. En outre, la conductibilité thermique de la brique carbonée est près de 10 fois supérieure à celle des briques réfractaires ordinaires. Ces propriétés désavantageuses des briques carbonées sont à ce point significatives que ces dernières ont jusqu'à présent été considérées comme n'étant pas appropriées pour les parois des fours en dépit des caractéristiques avantageuses précitées.
Selon une caractéristique importante de la présente invention, on prévoit un four pour la fabrication d'aciers, dans lequel on utilise les briques carbonées précitées pour réaliser la majeure partie de la paroi du four, améliorant ainsi sensiblement la résistance à la chaleur, la résistance aux températures élevées et la résistance à l'effritement du four.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit un four pour la fabrication d'aciers, dans lequel
une partie de la paroi du four dont le bord inférieur est
espacé vers le haut d'une distance prédéterminée de la surface supérieure de la couche de laitier, est constituée de briques carbonées, des éléments de refroidissement par eau étant prévus dans cette partie de la paroi du four de façon que, tout
en préservant pleinement les propriétés avantageuses des briques carbonées, on puisse atténuer sensiblement les effets exercés
par les propriétés désavantageuses de ces mêmes briques, par exemple, la sensibilité à l'oxydation, la faible résistance
à l'attaque par le laitier et la tendance à l'érosion par les projections de métal oxydé.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit un four de fabrication d'acier dans lequel les éléments de refroidissement par eau se présentent sous la forme de
boîtes introduites dans la partie précitée de la paroi du four, permettant ainsi de simplifier considérablement la construction du four et la manipulation des canalisations d'eau de:
refroidissement.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, on prévoit un four pour la fabrication d'aciers, dans lequel plusieurs de ces boîtes de refroidissement par eau sont prévues dans la paroi du four, permettant ainsi de faciliter considé-
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Suivant le présente invention, un four pour la fabrication d'acier comprend une base, une paroi montée autour
de cette base en vue de définir une partie destinée à contenir de l'acier en fusion, un revêtement intérieur en bri�ques carbonées prévue sur une partie de la surface intérieure de cette paroi du four, de telle sorte que le bord inférieur de cette partie de la paroi soit espacé vers le haut d'une distance prédéterminée de la surface d'une couche de laitier formée sur la surface de l'acier en fusion, ainsi que des éléments pour le refroidissement par eau de cette partie de la paroi du four qui est revêtue intérieurement de briques carbonées.
La nature, le principe, l'utilité et d'autres caractéristiques de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée ci-après de l'invention, en se référant à l'unique dessin annexé qui est une élévation, en coupe verticale, illustrant une forme de réalisation préférée de l'invention.
L'unique dessin annexé est une élévation en coupe verticale illustrant schématiquement un four suivant la présente invention.
En se référant à ce dessin, on représente un four 1 comprenant une base en forme de cuvette la, une paroi lb montée sur et autour de la périphérie de cette base la, ainsi
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du four. Le métal en fusion produit dans le four à partir d'une matière première telle que de la mitraille de fer, est recueilli dans la partie inférieure du four comportant la base la et une partie inférieure de la paroi lb de ce four. La surface du métal en fusion est habituellement recouverte d'une couche de laitier qui s'accumule sur cette surface.
Suivant la présente invention, la surface intérieure
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laitier pour se terminer à l'extrémité supérieure de la paroi lb du four, est recouverte de briques carbonées. Suivant la présente invention, on prévoit également un nombre requis (t'eux dans l'exemple illustré) de boites de refroidissement par eau 4 dans cette partie 3 de la paroi lb du four, de telle sorte que la boîte inférieure extrême occupe une position espacée vers le haut d'une distance de 300 à 500 mm de la surface 2 de
la couche de laitier. La deuxième boîte inférieure occupe une position espacée vers le haut d'une distance d'environ
400 mm de la boîte inférieure extrême, tandis que les autres boîtes de refroidissement par eau éventuellement prévues sont disposées de la même manière en maintenant une distance d'environ 400 mm entre elles.
Chacune de ces boites 4 peut avoir une section transversale rectangulaire avec une épaisseur d'environ 200 mm et une hauteur d'environ 130 mm en supposant que la paroi du four, y compris le,revêtement intérieur en briques carbonées, a une épaisseur d'environ 350 mm. Chacune de ces boîtes de refroidissement par eau 4 peut être en une construction continue et de forme annulaire autour de la paroi du four. A titre de variante, chacune des boîtes de refroidissement par eau 4 qui forment ainsi un anneau, peut être subdivisée, sur sa circonférence, en plusieurs blocs (trois blocs dans le présent exemple). Dans l'un ou l'autre cas, chacune des boîtes annulaires ou chacun des blocs constituant ces boîtes est assemblé à la fois à une canalisation d'alimentation d'eau Sa
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Etant donné que les boîtes de refroidissement par eau 4 sont ainsi subdivisées, l'entretien et le remplacement des parties endommagées du système de refroidissement peuvent être sensiblement facilités.
Bien que, dans l'exemple décrit ci-des&�s, on prévoit deux boîtes de refroidissement par eau subdivisées chacune
en trois blocs, on peut disposer verticalement trois.ou quatre boîtes de refroidissement-par,eau à un intervale prédéterminé, chacune de ces boîtes pouvant être subdivisée en 2 à 4 blocs suivant les dimensions du four.
Les briques carbonées utilisées pour le revêtement
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une teneur en carbone de plus de 99 %, une porosité de 25 à
30 %, une densité apparente de 1,5 à 1,6 kg/1 et une nature réfractaire d'environ 3400[deg.]C.
Le four suivant la présente invention étant construit de la manière décrite ci-dessus, la partie supérieure 3 de sa paroi peut être refroidie efficacement en raison de la haute conductibilité thermique précitée des briques carbonées lorsque de l'eau de refroidissement circule dans les boîtes via la canalisation d'alimentation d'eau Sa et la canalisation de décharge d'eau 5b. Dès lors, on peut éviter un échauffement excessif des briques carbonées qui a tendance à provoquer une érosion de ces dernières lorsque du métal oxydé tel que l'oxyde de fer, est projeté sur les surfaces de ces briques, tandis que l'on peut utiliser pleinement les caractéristiques avantageuses de ces briques carbonées à la température opératoire
du four, par exemple leur haute résistance à la chaleur, leur haute résistance aux températures élevées et leur haute résistance à l'effritement.
Suite à des essais effectués par la Demanderesse, celleci a constaté que le four de la présente invention pouvait supporter plus de 250 coulées sans aucune réparation avec une haute productivité de 15.000 tonnes d'acier en 20 jours, alors que les fours classiques étaient hors d'usage après environ
50 coulées donnant environ 10.000 tonnes d'acier en 20 jours, des réparations ayant été apportées à ces fours au cours des opérations précitées.
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briques (quantité de briques utilisées pour la construction et les réparations par rapport à la quantité d'acier produit au cours de la durée de vie du four) pouvait être réduite à une valeur aussi faible que 1,7 kg par tonne de produit, soit moins de la moitié de la quantité requise pour les fours classiques.
REVENDICATIONS.
1.- Four pour la fabrication d'acier, caractérisé en ce qu'il comprend une base, une paroi montée autour de cette base pour définir une partie destinée à contenir de l'acier en fusion, un revêtement intérieur de briques carbonées prévu sur une partie de la surface intérieure de cette paroi, de telle sorte que le bord inférieur de cette partie de paroi soit espacé vers le haut d'une distance prédéterminée de la surface d'une couche de laitier formée sur la surface de l'acier en fusion, ainsi que des éléments pour le refroidissement par eau de cette partie de la paroi du four qui comporte un revêtement intérieur de briques carbonées.
"Furnace for the manufacture of steel from scrap metal
iron and the like "The present invention relates generally to melting furnaces and the manufacture of steels and,
more particularly, a furnace for the manufacture of steels using scrap iron and the like as a raw material.
As we know, the wall of a furnace intended for
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mics such as heat resistance, thermal insulation, high resistance to high temperatures,
as well as high resistance to erosion just as in the case of ordinary heating furnaces. However, in a
furnace for making steel, in particular a furnace in which steel is made using scrap metal.
iron as the raw material, a high concentration of thermal energy is applied to the furnace in order to increase the efficiency, so that the inside of the furnace is brought to a very high temperature.
As a result, the interior refractory brick lining of the furnace tends to be seriously damaged, requiring frequent maintenance (or periodic repairs) and replacement of these refractory bricks. In addition, even during operation, the spalling and erosion resulting from the spraying of oxidized metal inevitably lead to frequent interruptions in the commissioning of the furnace at times other than those scheduled for periodic maintenance. Frequent interruptions in the operation of the furnace have the effect of reducing the quantity of steel thus produced, which leads to an increase in the cost of manufacture.
In order to avoid the aforementioned difficulties in the known furnaces, improved bricks such as basic bricks and the like have been used which are subjected to strong firing at a temperature higher than that adopted for
ordinary refractory bricks. However, to the knowledge of the Applicant, none of these refractory bricks
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encountered in conventional ovens.
It is also known that the so-called carbonaceous bricks have a softening temperature lying in the range
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far superior to that of conventional refractory bricks.
In addition, the actual density of a carbonaceous brick is approximately
3000 kg / m <3>, which is significantly higher than that of other bricks, while their specific heat is
0.2 Kcal / kg C. Carbonaceous brick also has high resistance to high temperatures, while their resistance to chipping is far superior to that of ordinary refractory bricks.
However; a carbonaceous brick has drawbacks such as high sensitivity to oxidation and low resistance to attack by slag at high temperatures. In addition, the thermal conductivity of carbon brick is almost 10 times that of ordinary refractory bricks. These disadvantageous properties of carbonaceous bricks are so significant that the latter have hitherto been considered not to be suitable for the walls of furnaces despite the aforementioned advantageous characteristics.
According to an important characteristic of the present invention, a furnace is provided for the manufacture of steels, in which the aforementioned carbonaceous bricks are used to produce the major part of the wall of the furnace, thus appreciably improving the heat resistance, the resistance. high temperatures and resistance to crumbling of the furnace.
According to another characteristic of the invention, a furnace is provided for the manufacture of steels, in which
a part of the wall of the furnace, the lower edge of which is
spaced upwardly a predetermined distance from the top surface of the slag layer, is made of carbonaceous bricks, water cooling elements being provided in this part of the furnace wall so that, all
by fully preserving the advantageous properties of carbon bricks, the effects exerted can be significantly reduced
by the disadvantageous properties of these same bricks, for example, the sensitivity to oxidation, the low resistance
to attack by slag and the tendency to erosion by the projections of oxidized metal.
According to another characteristic of the invention, there is provided a furnace for manufacturing steel in which the water-cooling elements are in the form of
boxes introduced into the aforementioned part of the wall of the furnace, thus making it possible to considerably simplify the construction of the furnace and the handling of the water pipes of:
cooling.
According to yet another characteristic of the invention, there is provided a furnace for the manufacture of steels, in which several of these water cooling boxes are provided in the wall of the furnace, thus making it possible to facilitate consideration.
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According to the present invention, a furnace for manufacturing steel comprises a base, a wall mounted around
of this base in order to define a part intended to contain molten steel, an inner lining of carbonaceous bricks provided on a part of the inner surface of this wall of the furnace, so that the lower edge from this part of the wall is spaced upwardly a predetermined distance from the surface of a layer of slag formed on the surface of the molten steel, as well as elements for the water cooling of this part of the wall of the furnace which is lined internally with carbon bricks.
The nature, principle, utility and other characteristics of the invention will be better understood on reading the following detailed description of the invention, with reference to the single appended drawing which is an elevation, in vertical section, illustrating a preferred embodiment of the invention.
The only accompanying drawing is a vertical sectional elevation schematically illustrating an oven according to the present invention.
Referring to this drawing, there is shown an oven 1 comprising a base in the form of a bowl 1a, a wall 1b mounted on and around the periphery of this base 1a, thus
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from the oven. The molten metal produced in the furnace from a raw material such as iron scrap is collected in the lower part of the furnace comprising the base 1a and a lower part of the wall 1b of this furnace. The surface of the molten metal is usually covered with a layer of slag which accumulates on this surface.
According to the present invention, the inner surface
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slag to end at the upper end of the wall lb of the furnace, is covered with carbon bricks. According to the present invention, there is also provided a required number (you in the example illustrated) of water cooling boxes 4 in this part 3 of the wall lb of the furnace, such that the extreme lower box occupies a position spaced upwards a distance of 300 to 500 mm from the surface 2 of
the slag layer. The second lower box occupies a position spaced upward by a distance of approximately
400 mm from the extreme lower box, while any other water-cooling boxes provided for are arranged in the same way, maintaining a distance of about 400 mm between them.
Each of these boxes 4 may have a rectangular cross section with a thickness of about 200 mm and a height of about 130 mm assuming that the wall of the furnace, including the interior lining of carbonaceous bricks, has a thickness of about 350 mm. Each of these water cooling boxes 4 may be in a continuous and annular construction around the wall of the furnace. As a variant, each of the water cooling boxes 4 which thus form a ring, can be subdivided, on its circumference, into several blocks (three blocks in the present example). In either case, each of the annular boxes or each of the blocks constituting these boxes is assembled at the same time to a water supply pipe Sa
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Since the water cooling boxes 4 are thus subdivided, the maintenance and replacement of damaged parts of the cooling system can be significantly facilitated.
Although, in the example described above, there are provided two water cooling boxes, each subdivided
in three blocks, three or four water-cooling boxes can be arranged vertically at a predetermined interval, each of these boxes being able to be subdivided into 2 to 4 blocks according to the dimensions of the furnace.
Carbonaceous bricks used for cladding
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a carbon content of more than 99%, a porosity of 25 to
30%, a bulk density of 1.5 to 1.6 kg / l and a refractory nature of about 3400 [deg.] C.
Since the furnace according to the present invention is constructed in the manner described above, the upper part 3 of its wall can be cooled efficiently due to the aforementioned high thermal conductivity of the carbonaceous bricks when cooling water is circulated in the boxes via the water supply line Sa and the water discharge line 5b. Therefore, excessive heating of the carbonaceous bricks can be avoided, which tends to cause erosion of the latter when oxidized metal such as iron oxide is sprayed onto the surfaces of these bricks, while it is possible to use fully the advantageous characteristics of these carbonaceous bricks at the operating temperature
oven, for example their high heat resistance, high resistance to high temperatures and high resistance to crumbling.
Following tests carried out by the Applicant, the latter found that the furnace of the present invention could withstand more than 250 castings without any repair with a high productivity of 15,000 tonnes of steel in 20 days, while conventional furnaces were out of service. 'use after about
50 castings giving about 10,000 tons of steel in 20 days, repairs having been made to these furnaces during the aforementioned operations.
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bricks (amount of bricks used for construction and repairs relative to the amount of steel produced over the lifetime of the kiln) could be reduced to as little as 1.7 kg per tonne of product, i.e. less than half the amount required for conventional ovens.
CLAIMS.
1.- Furnace for the manufacture of steel, characterized in that it comprises a base, a wall mounted around this base to define a part intended to contain molten steel, an interior lining of carbonaceous bricks provided on part of the inner surface of this wall, such that the lower edge of this wall part is spaced upwardly a predetermined distance from the surface of a layer of slag formed on the surface of the steel by fusion, as well as elements for the water cooling of that part of the wall of the furnace which has an interior lining of carbon bricks.