Brevet FR2003486A1 — publié le 19691107

la présente invention a pour objet un dispositif de fermeture de gueulard pour four à puits sous pression de gaz élevée, notamment pour haut-fourneau opérant sous haute pression, avec une chambre de sas disposée devant le gueulard, dans 5 laquelle, à travers des clapets d'étanchéité alternativement ouverts et fermés, la matière est versée dans le gueulard et guidée au-delà vers des dispositifs de répartition au-dessus de la surface supérieure de la charge. Pour des raisons économiques, on tend vers une 10 capacité de débit toujours plus grande des hauts-fourneaux, c'est-à-dire vers des charges plus grandes en minerai de fer. le diamètre des bâtis actuels de 8 mètres de diamètre doit être augmenté. Il en résulte des problèmes spéciaux pour la traversée des gaz. Jusqu'à maintenant, on a pu obtenir une régula-15 rité satisfaisante de la vitesse d'écoulement des gaz, de la pression et de l'intensité par me bonne préparation préalable de toutes les matières premières pour le four. Notamment, les efforts de toutes les usines à haut-fourneau pour arriver, par broyage et criblage, à une marge de granulation aussi étroite que possible 20 des matières en morceaux et pour mettre en grains, par frittage ou agglomération en boulettes, dès matières fines indésirables dans le four- ont eu des résultats notables. Malgré des difficultés, en partie dans le domaine chimique et en partie dans le domaine physique, par exemple l'exigence d'une faible consommation de coke par 25 tonne de minerai, on est parvenu à réaliser une marche régulière du four à des pressions d'environ 500 mm W«S. Dans tous les cas, d'autres mesures ont contribué dans le passé à réaliser une traversée des gaz favorable» la répartition du courant de gaz peut être influencée par la ré— 30 partition du vent provenant des soufflantes^ l'introduction d« huile permet une diminution de la quantité de coke* Malgré cela, la répartition correcte des matières de charge dans le four reste d'une importance déterminante. Même les fours de grandeur normale ne sont pas exempts de difficultés relatives à la répartition ré~ 35 gulière de la charge. Dans le cas d'une traversée des gaz non u-niforme,il peut encore se produire des perturbations de marche en raison de zônes à contenus différents en gaz COg. le spécialiste dénomme ces incidents "cheminées de bord" ou "cheminées centrales". 40 la correction d'une telle marche du four lais 69 06234 2 2003486 se toujours encore à désirer. La répartition de la charge à travers la section transversale du four a ainsi une importance déterminante par ce qu'elle est la condition fondamentale pour les autres processus. Il en résulte que le mode de fonctionnement de 5 la fermeture de gueulard influence les conditions physiques pour une répartition optimale de toutes les matières chargées. Les "erreurs" intervenant à cet endroit ont de grandes conséquences. Les difficultés mentionnées relatives à une traversée régulière des gaz pourraient être résolues par l'emploi 10 d'autres moyens auxiliaires, tels que, par exemple, des fermetures appropriées avec des éléments déflecteurs pour une répartition régulière de la couche de matière. Cependant, un accroissement du diamètre du bâti,jusqu'à environ 10 mètres, et l'exigence accrue vers des charges plus grandes exigent l'utilisation du pro-15 cédé à haute pression» D'une part, on doit obtenir, avec de hautes pressions, une réduction du minerai plus facile et, d'autre part, le problème devenu plus difficile de la traversée des gaz peut être ainsi résolu. Dans ces conditions de développement, les 20 hauts-fourneaux connus avec fermeture du type à cloche, suivant Mac-Kee, sont absolument insuffisants. Dans le principe de fermeture à double cloche, le dispositif joue en même temps deux rôles, ce qui est spécialement défavorable. En commun avec la trémie de remplissage et le dispositif de fermeture du gueulard, les 25 deux cloches forment un sas pour la matière à introduire dans le • four» Après remplissage sur la cloche inférieure, celle-ci sert encore, en étant descendue, de moyen de répartition sur la surface supérieure de la charge. On constate que, lors d'un accroissement de la pression des gaz de gueulard, c'est-à-dire lors d'un 30 soufflage plus important et un étranglement correspondant de l'évacuation au gueulard,à une pression d'environ 1 atmosphère au gueulard, les cloches voient leur durée de vie considérablement réduite. La chaleur de l'enceinte du four produit une déformation de la cloche, ce qui, dans le cas de grand diamètre, se manifeste par-35 ticulièrement vite. Les défauts d'é.tanchéité qui en résultent augmentent rapidement du fait de l'usure de frottement par le minerai qui passe continuellement entre le siège et les surfaces de joint de la cloche. Le raccourcissement de durée de vie qui en résulte se révèle économiquement inadmissible « D'après cette ex- ' 40 périence, une augmentation de la pression des gaz au gueulard à 69 06234 3 2003486 2 à 2f3 atmosphère rqu± serait nécessaire pour une réduction maximale de mineraifest impossible. Le problème du maintien de la pression peut être résolu par l'emploi de clapets d'étanchéité spéciaux à l'intérieur 5 d'une chambre de sas montée en amont du gueulard, suivant un procédé connu. L'invention part, par conséquent» d'une fermeture du gueulard pour fours à puits sous hautes pressions, notamment pour des hauts-fourneaux marchant par le procédé à haute pression, 10 avec une chambre de sas disposée avant le gueulard, dans laquelle, par l'ouverture et la fermeture alternée de clapets d'étanchéité, la matière amenée au gueulard peut être introduite, et peut être guidée au-delà vers le dispositif de répartition disposé au-dessus de la surface supérieure de la charge, 15 Le problème du passage de la matière»qui, jus qu'à présent, usait les surfaces d'étanchéité, est ainsi résolu, par ce que les sièges de joint et les clapets d'étanchéité peuvent être disposés en dehors du parcours de la matière chargée. Cependant, le problème du guidage de la matière au-delà vers le dis-20 positif de répartition n'est pas résolu. Les fermetures à cloches utilisées jusqu'à, ce jour sont mal appropriées, dans les modes de réalisation connus, à une répartition de la charge assurant une traversée correcte des gaz. Les cloches sont suspendues à des tiges qui traversent la chambre de sas, la tige de la cloche infé-25 rieure étant guidée à travers la tige de la cloche supérieure. La matière qui sort de la chambre de sas est partagée par ces tiges en deux courants partiels et est ainsi déviée dans des directions qui ne permettent plus le chargement correct de la totalité de la surface de charge augmentée. Ce défaut se manifeste de plus en 30 plus grave à mesure que le diamètre du bâti augmente. La matière s}écoule en .courants partiels incontrôlables et seulement en certains points du pourtour d'une cloche. Selon les zônes du four, la couche annulaire conique formée au moyen d'une cloche est plus haute ou plus bas-35 se. Même si cet inconvénient n'aboutit qu'à une colonne de matière oblique dans les petits fours et non dans ceux fonctionnant à haute pression, il est cependant inadmissible pour un traitement rapide et pour des pressions élevées, en raison du défaut de traversée uniforme des gaz. 40 La présente invention a pour but d'améliorer 69 06234 4 2003486 les conditions d1 écoulement de la matière après sa sortie des chambres de sas» en vue d'éviter une ségrégation prématurée des composants et de permettre de contrôler l'absence des matières au répartiteur. par un organe répartiteur suspendu dans l'enceinte du four au moyen d'organes de positionnement qui s'étendent à l'extérieur d'un guidage conduisant la matière de la chambre de sas dans l'enceinte du four et qui sont raccordés à un élément d1entraînement unique qui 10 leur transmet le déplacement de positionnement. soutenu par le guidage, perpendiculairement à l'organe répartiteur et peut alors» - par exemple par la présence d'une cloche de type connu Parry - être répartie plus régulièrement qu'antérieu-15 rement vers deux ou plusieurs côtés. Une influence du courant de matière avant qu'elle rencontre l'organe répartiteur» donnait^ jusqu'à ce jour, à la matière une direction absolument non désirée, de sorte qu'il fallait compter sur un défaut supplémentaire de réparti- i tion. l'invention évite complètement cet inconvénient et permet, 20 même si le dispositif répartiteur porte à sa pointe un dispositif de fixation, de maintenir les directions précises nécessaires à la répartition de la matière. pêchement des pertes de pression est d'importance primordiale. Pour 25 cela, l'invention prévoit que la pression de gaz qui règne dans les carters de guidage des organes de réglage de position correspond à la pression des gaz dans l'enceinte du four. Il en résulte que les fuites aux points de guidage des organes de positionnement sont évitées. 30 Suivant une autre caractéristique de l'inven tion, le seul élément d'entraînement pour tous les organes de positionnement est disposé à l'intérieur du dispositif d'amenée, mais cependant à l'extérieur du parcours de la matière chargée. Au début, les organes de positionnement se trouvent également à l'inté-35 rieur de l'enceinte chargée par la pression des gaz de sorte que la même pression règne à l'intérieur du guidage des organes de positionnement et dans l'enceinte du four. Ici également, aucune perturbation du courant de matière n'est possible, de sorte que l'avantage de l'invention se manifeste sur la totalité du parcours» de- • 40 puis la chambre de sas jusqu'au dispositif répartiteur. 5 Le dispositif de l'invention est caractérisé La matière parvient en un courant fermé» Dans le cas du procédé à haute pression, l'em- 69 06234 5 2003486 N'importe quel mode de réalisation d'un organe de positionnement, que ce soit pour les cloches de gueulard ou pour les parties des chemises de blindage, a été jusqu'à ce jour critique du fait de l'échappement de gaz de four en cés endroits. 5 l'invention évite un grand nombre de points d'étanchéité de manière avantageuse, par le fait que l'élément d!entraînement pour les organes de positionnement se compose d'une tige de piston, guidée à travers une ouverture étanchable du dispositif deamenée, d'un mécanisme à déplacement linéaire, tel que, par exemple, un mécanis-10 me hydraulique à piston ou l'arbre d'un mécanisme rotatif. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu, comme organe répartiteur, une cloche unique, à laquelle est fixé un support en forme d'étrier avec des points de raccordement des organes de positionnement, situés dans les zônes de pour-15 tour de l'enceinte du four, les organes de positionnement peuvent être fixésySoit dans la zône de bord du diamètre des cloches, soit assez loin à l'extérieur pour que les cloches ne soient pas influencées pour diriger uniformément la matière dans toutes les directions. la description se rapporte à un exemple de réa-20 lisation représenté aux dessins joints, dans lesquels : - La figure 1 montre la fermeture de gueulard de l'invention dans une vue en coupe transversale verticale, - la figure 2 est une vue en élévation latérale du dispositif de la figure 1 également dans une vue en coupe trans- 25 versale verticale. Dans les figures 1 et 2, la fermeture de gueulard est essentiellement formée par la cloche de gueulard 1, la gaîne de gueulard 2, la goulotte d'amenée 3 et la chambre de sas 4, dans laquelle la matière est déversée par exemple par un skip de 30 chargement 5 dans la trémie 6 à partir de laquelle elle est amenée dans la chambre à sas 4 suivant les besoins e la commande du clapet d'étanchéité supérieur 7 intervient seulement lorsque le clapet inférieur 8 est fermé, de sorte qu'aucun gas ne peut s'échapper hors de l'enceinte de four à travers la fente formée entre la cloche 1 35 descendue ex la gaîne de gueulard 2» La cloche de gueulard 1, choisie ici comme or-' gane de répartition, présente un tourillon de support robuste 9, sur lequel s'accroche, par la traverse 10, une paire de tiges de positionnement 11 et qui maintient la cloche 1 dans ses positions 40 de travail. Les deux tiges 11 sont réunies entre elles dans leur 69 06234 6 2003486 extrémité supérieure par une autre traverse 13. La traverse 13 el» le-même est suspendue à la tige de piston 14 du mécanisme hydraulique 15 (figure 2) qui est disposé avantageusement dans une chambre entre deux chambres de sas 4« Dans cette chambre, la surveil-5 lance des diverses pièces est particulièi,ement facile au-dessus d£ voie passerelle 16« Par exemple, un autre palier 1? qui doit être contrôlé à l'égard du passage de gaz, prévu au voisinage de l'ouverture de passage 18 pour la tige de piston 14fpeut ainsi être surveillé'. 10 Les tiges de positionnement 11 s'étendent à l'intérieur de manchons de guidage 19 qui sont branchés sur une chambre 20 en amont du clapet de fermeture 8 de la chambre de sas 4.La pression qui règne au-dessus de la cloche s'installe par conséquent également à travers les manchons de guidage 19 dans 15 la chambre amont 20, de sorte qu'aucune fuite de gaz ne peut pas non plus se produire à travers les manchons 19. La matière de charge qui s'écoule de l'ouverture inférieure des clapets 8 est obligée, par la trémie 21r qui se raccorde à la chambre amont 20 ?à se rassembler et à passer dans 20 la goulotte d'amenée 3. Dans la figure 2, la traverse 10 est représentée décalée de 90°, c'est-à-dire ramenée dans le plan du dessin. Un soufflet de joint 22 absorbe la dilatation thermique efc s'oppose à la sortie des gaz de four entre la gaine 2 et la chambre de sas 4» 25 L'invention remédie ainsi à un défaut» présent dans l'état antérieur de la technique» dans le passage de la matière de charge d'une chambre de sas vers le dispositif répartiteur de charge d'un haut fourneau. Elle peuts'appliquer~ dans différentes formes de réalisation. Les tiges de positionnement 11 peuvent s'é-30 tendre à des distances plus ou moins grandes hors de la trémie. Divers modes de fixation peuvent être adoptés pour fixer la traverse 10 à la cloche 1 ou à d'autres dispositifs répartiteursf non représentés. Bien entendu, l'invention n'est pas limi-35 tée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés. On pourra, au besoin^ recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 06234 7 2003486 RE TINDICATIONS 1°) Dispositif de fermeture de gueulard pour four à puits sous pression de gaz élevée , notamment pour haut-fourneau opérant sous haute pression, avec une chambre de sas disposée devant 5 le gueulard, dans laque3.1eç à travers des clapets dfétanchéité alternativement ouverts et fermés» la matière est versée dans le gueulard et guidée au~delà vers des dispositifs de répartition au-dessus de la surface supérieure de la charge, dispositif caractérisé par un organe répartiteur suspendu dans l'enceinte du four 10 au moyen d'organes de positionnement qui s'étendent à l'extérieur d'un guidage conduisant la matière de la chambre de sas dans l'enceinte du four et qui sont raccordés à un élément d'entraînement unique qui leur transmet le déplacement de positionnement, ce qui assure une répartition "uniforme de la matière de charge. 15 2°) Dispositif conforme à la revendication lf carac térisé par ce que la pression qui règne dans des manchons de guidage pour les organes de positionnement correspond à la pression des gaz dans l'enceinte du four. 20 caractérisé par ce que l'élément d'entraînement unique pour tous les organes de positionnement est disposé à l'intérieur du dispositif d'introduction des matières, mais cependant à ±;extérieur du parcours de la matière chargée. 25 ractérisé par ce que l'élément d'entraînement pour les organes de positionnement se compose d' une tige de piston, guidée à travers une ouverture à joint étanche du dispositif d'introduction, raccordée à un mécanisme hydraulique tel que, par exemple, un entraînement hydraulique à piston, ou l'arbre d'un mécanisme rotatif» 30 5°) Dispositif5 conforme aux revendications 1 à 4S caractérisé par ce que l'organe répartiteur est constitué par une seule cloche de gueulard à laquelle est fixé un support en forme d'étrier avec des points de montages disposés dans les zônes de pourtour de l'enceinte de four, pour les organes de positionnement» 3°) Dispositifs conforme aux revendications 1 et 2, 4°) Dispositif, conforme aux revendications 1 à 3f ca- BAD j