Brevet FR2003487A1 — publié le 19691107

La présente invention a pour objet jzl dispositif de fermeture pour four à puits» notamment pour haut fourneau du type par lequel la matière à charger est distribuée au moyen d'un organe répartiteur rotatif et qui est pourvu d'une 5 chambre de sas pour la fermeture étanche de l'enceinte de four. fourneaux on applique des procédés modernes à pression plus élevée avec utilisation d'agglomérés de matières. Les augmentations de pression soulèvent certaines difficultés et la répartition uniforme 10 de la matière chargée exige des mesures spéciales. En plus d'un procédé de répartition de la matière sur la surface supérieure de la charge, les hauts fourneaux en service sont pourvus de dispositifs de fermeture de gueulard fonctionnant d'une manière connue par éboulement de la matière chargée. 15 On a déjà proposé un dispositif de fermeture de gueulard pour fours à puits, notamment pour hauts fourneaux^ à travers lequel la matière de charge est délivrée au moyen d'un répartiteur rotatif, et qui .présente une chambre de sas destinée à assurer l'étanchéité de l'enceinte de four vers l'extérieur. 20 La matière de charge qui est délivrée en un point du pourtour du gueulard est distribuée par un mécanisme rotatif sur le dispositif répartiteur proprement dit, qui piétem:# ici, comme chambre de sas# une trémie de déversement supérieure et une trémie de déversement inférieure pourvues chacune d'une 25 cloche de fermeture. Ce dispositif répartiteur, connu sous le nom de fermeture à double cloche Mac-Kee,remplit obligatoirement deux fonctions, à savoir celle de chambre de sas et celle d8 organe répartiteur. 30 au moyen du dispositif de fermeture à double cloche suffit encore pour de faibles pressions. La durée de vie des sièges d'étanchéité s'est maintenue jusqu'à maintenant dans des limites admissibles. Les cloches sont soumises aux effets de la température ainsi qu'à l'usure de frottement. Des pressions de gaz élevées ne peuvent en 35 conséquence pas être maintenues avec la fermeture à double cloche. Avec un diamètre de quelques mètres la déformation par' la chaleur est considérable de sorte qu'un défaut d'étanchéité apparaît sur les sièges de joint. La matière qui s'écoule sur les cloches érode le blindage du siège de joint«et augmente rapidement le défaut En vue d'augmenter le rendement des hauts La fermeture étanche de l'enceinte de four 40 d'étanchéité* ,ad original j, ; 69 06235 2 2003487 La répartition de la matière de charge au moyen de la cloche supérieure, de la trémie de chute, de la cloche inférieurs et de la coulotte de gueulard n'aboutit qu'à la formation d'anneaux concentriques avec section transversale correspondant 5 au cône d1 écoulement * Un tel dépôt de la matière se produit dans la chambre de sas entre les deux cloches et dans l'enceinte du four. Une autre répartition n'est que très imprécise et aléatoire» Il a été proposé une autre constitution de la. chambre de sas • Dans ce cas, les volets de fermeture de la 10 chambre dé sas: se placent, dans leur position ouverte, en dehors du parcours de la matière de charge, exactement comme leurs sièges de joint# Leur diamètre n'est alors que seulement une partie de la dimension des cloches» En outre il existe dans ces zones des températures plus basses. Par un équilibrage de la pression, il 15 est également possible d'éviter, pour les volets de fermeture du saa, le risque des poussières de gueulard. Oe genre de chambre de sap n'est donc soumis à aucune des sollicitations propres aux dispositifs antérieurs. Cependant la fonction de répartition est 20 attribuée, comme précédemment, à une paire de cloches connues de grand diamètre* L'adoption^ d'un mode de construction avec une distance plus grande entre les cloches supérposées a pour résultat une plus grande hauteur de chute défavorable pour la matière de charge* Or il faut éviter des sollicitations mécaniques trop 25 importantes sur quelques types de minerais, ear on a tendance à maintenir la proportion de fines dans le haut fourneau à une valeur faible. Le dispositif de fermeture de gueulard connu- ne répond pas non plus à l'exigence d'un dépôt à emplacement préois de charges individuelles sur la surface de la charge. En outre, 30 la suspension des cloches à des tiges coaxiales guidées l'une dans l'autre a pour effet un partage du courant de matière et ainsi un dépôt incorrect de la charge. Da toiles, tiges .de cloches dûiaraarfc* .en raison de l'usure par frottement, être pourvues d'un blindage supplémentaire pour opposer une résistance suffisante à 35 la matière de grande dureté (autre que le coke) qui s'écoule devant elles® La présente invention a pour but d',obvier à ces inconvénients et de résoudre le problème de la combinaison d'une chambre de sas sous de hautes pressions avec un dispositif 40 répartiteur, qui tienne compte aussi bien des différents genres 69 06235 3 2003487 de morceaux de charge dans un régime à haut rendement que Etant donné que les hauts fourneaux 5 fonctionnant à haute pression ont en outre tendance à présenter une surface de charge accrue, la difficulté est augmentée pour répartir la charge aussi régulièrement que possible. Cependant les organes du dispositif répartiteur ne doiventpas être disposés de telle manière qu'au bout de peu de temps des défauts 10 d'étanchéité aient pour résultat une chute de pression dans l'enceinte du four# L'invention a pour objet un dispositif de fermeture de gueulard caractérisé par ce que le répartiteur rotatif est supporté à l'intérieur d'une enveloppe placée sous la haute 15 pression régnant dans l'enceinte du four et qu'il peut être entraîné de l'extérieur, cette enveloppe formant la jonction entre l'enceinte de four et la chambre de sas, à partir de laquelle la matière de charge est délivrée, sous la pression de l'enceinte de four, dans le répartiteur rotatif. 20 La chambre de sas, sans ces dispositifs auxiliaires, ne serait pas en mesure de répartir la matière de charge autrement que sur des cercles concentriques, courn-s c'est le cas avec les fermetures à double cloche* Une faible hauteur de chute, ainsi que la limitation à seuls quelques points à 25 faible défaut d'étanchéité, contribuent à permettre une marche à haute pression et à éviter la désagrégation de morceaux . de charge à haute teneur en fer, préparés.à l'avance, -qui assurent une traversée régulière des gaz à travers la. charge. Si cependant, pendant la marche du haut 30 fourneau, il se produit des irrégularités imprévisiblee dans la traversée des gaz, on a la possibilité, par un apport approprié de la charge, d'assurer une correction de cet incident. L'invention apporte donc un ensemble d'avantages. La disposition des éléments est une 35 condition de base pour une longue durée de vie de la fermeture de gueulard à haute pression. A cet effet, il est prévu, conformément à l'invention, que les éléments d'entraînement du répartiteur rotatif sont disposés dans un compartiment annulaire qui est en communication avec la chambre sous pression et qui est placé sous 40 la contre-pression de gaz épuré. Le peu de gaz qui s.'échappe à~~ BAD 69 06235 4 2003487 travers le guidage de l'arbre d'entraînement ne diminue pas la pression qui règne dans-1'enceinte du four et consiste en gaz de contre Suivant une autre caractéristique de 10 l'invention, il est prévu que le répartiteur rotatif est constitué comme une trémie de forme conique avec une ouverture de sortie disposée excentriquement à l'axe de rotation» L'enveloppe sous pression entre la tête de four et la chambre de sas constitue avec le répartiteur rotatif une courte unité de construction qui 15 pourrait être échangée relativement rapidement. Cependant, une telle trémie formant la section de chute de matières présente l'avantage de pouvoir être pourvue d'un blindage d'usure et de ne provoquer aucune perturbation dans le courant de matières® Bien plus? une telle trémie assure un guidage qui s'oppose à une 20 dispersion indésirable des morceaux de grosseurs différentes. Bien qusen exploitation on s'efforce de maintenir une marge de grosseur aussi étroite que possible lo^s de la préparation des agglomérés de charge, il est cependant inévitable que des particules- plus grosses parviennent avec une vitesse plus élevée sur 25 la surface de la charge ou décrivent une courbe de chute différente» Si par conséquent les morceaux glissent aussi longtemps que possible avec la même vitesse9 on peut empêcher une ségrégation prématurée des grains. Bien qu'une répartition de la matière aveo 30 le dispositif conforme à l'invention soit possible pour de grandes surfaces de la charge intérieure, on peut, dans le cas d'un rapport défavorable entre le diamètre du gueulard et le diamètre supérieur du four^être contraint de prévoir une. protection pour la paroi du four* D'autre part, dans le cas d5une section de four 35 anormaley la matière fine roule vers l'intérieur» L'invention permet d'éviter ces irrégularités en prévoyant, au-dessous du répartiteurr. un autre dispositif pour la distribution de la matière sur- la surface supérieure de la charge du four. Si cette cloche supplémentaire unique coopère avec une fermeture de 40 gueulard» cette unité constitue un amortisseur favorable qui» BAD ORIGINAL 69 06235 5 2003487 pour une marche rapide du four, retient prête une quantité de minerai et de coke pendant que les chaiabres de sas sont remplies» les travaux de réparation^ dans les hauts fourneaux qui ne peuvent tas être mis à l'arrêt, se révèlent 5 particulièrement difficiles» les gaz qui sortent du four interdisent par exemple Xfe travail sans masque à gaz» Mais dans les hauts fourneaux à haute pression on ne peut pas admettre de sortie des gaz qui provoquerait une chute de pression. Si donc, dans de tels foiirs, des pièces du gueulard doivent être Changées, 10 on se heurte à de très grandes difficultés* L'invention procure un moyen qui évite la perte de pression. Pour celà? un soufflet de dilatation est prévu, conformément à 3.'invention, entre l'enveloppe sous pression et la tête du four et l'enceinte du four peut être fermée de manière étanche à 1p. pression au moyen d'un registre 15 ou analogue disposé sous la bride du soufflet de dilatation» le gueulard a-la possibilité d'être soulevé à l'endroit du spufflet pour donner la marge d'élasticité suffisante. En conséquence, sans ouvrir le four il est possible de réaliser un glissement de l'élément d'étanchéité au-dessus du puits de gueulard» Après -un 20 nouveau verrouillage, on peut ^procéder aux travaux de démontage sans être gêné par les gaz et on peut échanger les éléments de gueulard en question* La description se rapporte à un exemple de réalisation représenté schématiquement au dessin annexé qui montre 25 une coupe verticale à travers une fermeture de gueulard dans le plan de l'axe médian du haut fourneau. Au-dessus du guelard sont disposés deux réservoirs d'approvisionnement, non représentés» La matière de charge parvient, à travers les clapets d'étanchéité 1 et 2, qui peuvent être actionnés alternativement ou simultanément ? 30 dans la trémie 3» Son enveloppe 4?ainsi que l'enveloppe sous pression 5 qui y est suspendue pour le répartiteur rotatif qui y est monté 6, s'appuioifcsur la plates-forme de gueulard 7» La jonction entre la tête de four 8 et la trémie 3 étanche à la pression est fermée par un soufflet extensible 9* Les clapets dsétanchéité 1 et 35 2 forment une obturation vers les chambres de sas 10 et 11® Dans la trémie 3 et dans le répartiteur rotatif 6 règne la pression de l'enceinte de four 12. Le répartiteur rotatif 6 porte sur son enveloppe extérieure 13 la roue d'un mécanisme 14 dont le. pignon 15 40 est guidé sur un arbre 16, qui pénètre à l'intérieur de la garniture ■ | ^ gAD ORIGINAL \ 69 06235 6 2003487 d'étanchéité 17 de l'enveloppe sous pression 5. La roue 14 et le pignon 15 sont disposés dans line chambre annulaire 18 de l'enveloppe sous pression 5» La chambre annulaire 18 est protégée contre la pénétration de poussière de gueulard au moyen de la garniture de 5 joint à bague de glissement 19* Cependant pour maintenir le palier de rotation 20 de fonctionnement sûr, du gaz épuré ou un autre gaz sous pression est soufflé à travers les raccords 21 et 22* Le palier du répartiteur rotatif 6 peut en supplément être équipé avec un joint à labyrinthe, 10 Avantageusement le soufflet extensible 9 se trouve dans un autre guidage 24 de sorte qu'aucune détérioration ne puisse se produire. Au-dessous de lui se trouve un autre registre 33 non représenté en détail. Le distributeur rotatif 6 est en outre suspendu de telle sorte que, suivant un autre avantage de l'inven-15 tion, un échange rapide et une dilatation libre sous l'effet de la chaleur puissent être possibles. Le gaz sous pression introduit dans la chambre annulaire 18 assure, des deux côtés» une interdiction de pénétration de la poussière de gueulard en direction axiale» 20 Dans l'exemple de réalisation, le répartiteur rotatif 6 est constitué comme une trémie à ouverture de sortie excentrique 25. Si celà est nécessaire, cette ouverture peut encore être prolongée plus loin vers le bas. Le répartiteur rotatif 6 forme donc un 25 canal libre pour le guidage de la matière dans l'enceinte du four 12» Il est également possible de guider à travers le répartiteur rotatif 6- un dispositif de support, si celui-ci se trouve dans le canal excentrique 26 de telle sorte que l'écoulement de la matièrene soit pas influencé» L'exemple de réalisation montre cependant ion 30 autre mode de suspension d'une cloche de répartition 27* Une traverse 28 est raccordée à l'articulation à cheville 29» Aux extrémités 30 de la traverse 29 se trouvent des tiges de support 31 qui s'étendent dans des manchons 32® Ces derniers sont en communication avec l'enceinte du four 12 et sont raccordés dans la 35 partie supérieure à la trémie 3 etj, dans un compartiment présentant la pression de l'enceinte du four, àune traverse. Une telle suspension de cloche a déjà été décrite par ailleurs» L'invention permet également une forme de réalisation modifiée du répartiteur rotatif 6, dans laquelle seul 40 le mode de joint étanche est utilisé. Cette disposition rend possible la combinaison entre un répartiteur rotatif 6 et une^i BAD ORIGINAL ! 69 06235 7 2003487 chambre de sas 10, 11 pour la marche à haute pression* Bien entendu l'invention n'est pas limitée eux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à p.-ix uir desquels on pourra prévoir d*autres variantes de 5 réalisai.ion sans pour ceï.à sortir du cadre de l'invention. BAD ORIGINAL 69 06235 8 2003487 REVENDICATIONS 1° ~ Dispositif de fermeture pour four à puits, notamment pour haut fourneau du type par lequel la matière à charger est distribuée au moyen d'un organe répartiteur rotatif 5 et qui est pourvu d'une chambre de sas pour la fermeture étanche de l'enceinte de four, dispositif caractérisé par ce que le répartiteur rotatif est supporté à l'intérieur d'une enveloppe placée sous la haute pression régnant dans l'enceinte du four et qu'il peut être entraîné de l'extérieur, cette enveloppe formant la 10 jonction entre l'enceinte de four et la chambre de sas, à partir de laquelle la matière de charge est délivrée, sous la pression de l'enceinte de four, dans le répartiteur rotatif, dispositif non soumis à l'usure ni à la déformation et présentant une plus longue durée de vie, 15 2° - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par ce que les éléments d'entraînement du répartiteur rotatif sont montés dans une chambre annulaire qui est en communication avec l'enveloppe sous pression et qui est placée sous la contre-pression de gaz épuré, 20 3° - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par ce que le répartiteur rotatif est constitué comme une trémie de forme conique avec une ouverture de sortie disposée excentriquement à l'axe de rotation» 4° - Dispositif conforme aux revendications 25 de 1 à 3, caractérisé par ce que, au-dessous du répartiteur rotatif, est prévu au plus un dispositif supplémentaire pour la répartition de la matière de chargement sur la surface supérieure de la charge intérieure, 5° - Dispositif conforme aux revendications 30 de 1 à 3, caractérisé par ce que,entre l'enveloppe sous pression et la tête du four, est prévu un soufflet extensible, l'enceinte de four pouvant être obturée de manière étanche à la pression au moyen d'un registre appliqué sous la bride du soufflet extensible. BAD ORIGINAL