Brevet FR2053327A1 — publié le 19710416

La présente invention concerne un dispositif de chargement par le gueulard de fours à cuve, en particulier de hauts-fourneaux. La récente construction de hauts-fourneaux à grande capacité impose des conditions nouvelles et plus importantes en ce qui concerne 5 les dispositifs de chargement qui proviennent d'une part de l'augmentation continue des pressions réalisées dans ceux-ci et d'autre part de l'augmentation de la dimension des surfaces de chargement. Les dispositifs de chargement connus comme par exemple ceux qui fonctionnent à l'aide de cloches d'alimentation et de chambres d'égalisa-10 tion présentent, dès que les dispositifs dépassent une certaine dimension, les désavantages suivants. La.cloche inférieure de ces dispositifs d'alimentation devrait atteindre de telles dimensions que la limite des possibilités de fabrication serait atteinte ou dépassée. La manoeuvre de cloches de gueulard 15 de cette dimension entraîne de plus des problèmes qui se présentent d'une part pendant le fonctionnement et d'autre part lors du remplacement de celles-ci. Il n'est d'autre part plus possible d'introduire de manière égale la charge sur la surface d'alimentation totale du haut-fourneau du fait 20 que l'on ne peut pas éviter le creux qui se forme sous la cloche inférieure et qui présente la courbe en M bien connue. Il convient encore de mentionner que l'on ne peut que partiellement éviter ce désavantage au moyen d'un déflecteur mobile verticalement et/ou angulairement. Bien que l'on ait poursuivi dans le passé des recherches pour 25 répondre aux conditions nouvelles mentionnées ci-dessus, les solutions connues n'ont pu résoudre que partiellement les difficultés. Ainsi, on connaît un dispositif de chargement qui procède au remplissage du four au moyen d'un bras de répartition tournant par rapport à l'axe du four. Même si l'on ne tient pas compte des problèmes que posent les paliers et 30 1'étanchéité, il faut s'attendre inévitablement à des difficultés techniques de fonctionnement pour de grands diamètres du gueulard et ceci en particulier pour des températures élevées du gueulard. L'invention se propose d'éviter totalement ou au moins partiellement les désavantages indiqués et de fournir un dispositif de chargement 35 qui permet une répartition aussi égale que possible sur le diamètre total 70 27971 2 2053327 de la cuve, et ceoi également pour des fours à cuve présentant de grands diamètres du gueulard» De plus, on se propose de pouvoir influencer le processus de chargement de la manière la plus précise et la plus simple possible et de pouvoir commander celui-ci facilement de manière continue 5 ou discontinue. Le but de l'invention est atteint en ce que le dispositif de chargement comporte une goulotte disposée dans la tête du four, dont on peut provoquer la rotation et que l'on peut déplacer angulairement par rapport à l'axe longitudinal du fcur à cuve, que le lit de fusion à 10 charger est alimenté vers la goulotte par un parcours de retenue et d'admission disposée centriquement et que la goulotte peut subir un mouvement de rotation et un mouvement de déplacement angulaire par rapport à l'axe longitudinal du four à l'aide de dispositifs de commande convenables pendant le processus de chargement. 15 L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés. Ceux-ci représentent respectivement : Fig.1, une vue, partiellement en o oupe, du dispositif de chargement selon l'invention; Fig.2, une coupe d'un dispositif de commande de conception nou-20 velle de la goulotte de distribution; Fig.2a, une position angulaire préférée de la goulotte de distribution; Fig.3, une coupe du carter d'engrenages des dispositifs de commande selon la figure 2; 25 Fig.4, une vue, partiellement en coupe, d'une autre forme de réalisation des dispositifs de chargement selon l'invention» Dans la figure 1, le repère 1 représente la tête d'un haut-four-neau à grande capacité de conception récente comportant un grand diamètre du gueulard. Ce haut-fourneau 1 est alimenté alternativement par deux ou 30 plusieurs sas de chargement 2, 2' à l'aide d'un dispositif de distribution selon l'invention qui sera décrit ci-dessous. Le lit de fusion est conduit au moyen d'un dispositif de transport convenable par exemple à l'aide d'une bande transporteuse 5 et d'une glissière réglable 6 ou au moyen de deux ou plusieurs bennes *t, (Skips) par l'intermédiaire de trémies de 35 remplissage 3» 3' vers les sas de chargement 2, 2'. 70 27971 3 2053327 Les sas de chargement 2, 2' comportent à l'admission et à l'évacuation des clapets d'arrêt 7 et 10 qui, de la manière connue,sont ouverts ou fermés selon la cadence de chargement* En vue d'égaliser la pression, les sas de chargement 2, 2' comportent de la manière habituelle des sou-5 papes d'admission et d'échappement 8, 8'. Pour permettre le montage et le démontage rapides et simples des sas de chargement 2, 2', ceux-ci sont d'une part fixés par des montages à brides facilement démontables du côté de l'admission et de l'évacuation et d'autre part sont supportas par des galets sur des rails supports 9» 9'« Cette construction simple des sas 10 de chargement 2, 2' permet de plus un échange rapide du dispositif de distribution selon l'invention, ce qui sera encore décrit plus en détail ci-dessous. De cette manière, on obtient l'avantage important de ne devoir mettre hors fonctionnement le dispositif de chargement de haut-fourneaux que pendant un temps relativement court en vue de son échange, comparati-15 vement aux dispositifs connus. L'écoulement du lit de fusion de chaque sas de chargement 2, 2' est réalisé à l'aide d'un clapet d'arrêt 10 qui peut être retiré complètement du courant de matière lorsqu'il se trouve en position ouverte. Un papillon réglable 11 permet le dosage de l'écoulement du lit de fusion. 20 Ce dosage n'est cependant réalisable que pour des charges présentant une granulométrie régulière; pour des lits de fusion de granulométrie irrégulière, il est éventuellement avantageux d'utiliser d'autres dispositifs de dosage comme par exemple des couloirs de décharge au lieu du papillon 11. 25 Le lit de fusion provenant des sas de chargement 2 ou 21 pénètre dans un réservoir de retenue 12 et à partir de celui-ci, par une admission 13 perpendiculaire et fixe, est alimenté dans une goulotte de distribution 15 rotative et disposée dans la tête du haut-fourneau. Il convient de remarquer que le rapport des dimensions intérieures de l'admis-30 sion 13, c'est-à-dire le diamètre intérieur par rapport à la longueur est choisi de telle manière que le lit de fusion soit réparti autant que possible verticalement sur la goulotte de distribution rotative 15. La goulotte de distribution 15 est disposée dans la tête du haut-fourneau de manière qu'elle tourne d'une part par rapport à l'axe longi-35 tudinal du haut-fourneau et d'autre part qu'elle puisse être déplacée 70 27971 2053327 angulairement par rapport à cet axe. De cette manière, comme l'indique dans la figure 1, les positions 18, 18', 18" et 19»la surface de chargement totale peut être couverte par le courant de matière. Il est ainsi possible d'atteindre sans plus n'importe quel point préféré de la surface 5 de chargement par rotation ou déplacement angulaire de la goulotte 15» En pratique on peut distribuer par exemple le lit de fusion selon des anneaux concentriques, ou en spirales (par déplacement angulaire continu de la goulotte 15 pendant la rotation). On peut également viser des points précis de la surface de chargement. 10 Pour égaliser pendant le processus de chargement les irrégulari tés dans le chargement provenant de l'écoulement du lit de fusion, il est avantageux de commander l'ouverture des sas de chargement 2 ou 2* en fonction d'un programme déterminé en particulier de manière que le début de la charge d'une poche du sas soit chaque fois déplacé d'un angle déter-15 miné. On peut déterminer le creux au moyen des sondes habituelles 17» 17' entre chaque processus de chargement, ces sondes pouvant être disposées n'importe où sur le périmètre du haut-fourneau selon différents rayons par rapport à l'axe du haut-fourneau par suite de la suppression 20 des cloches inférieures qui étaient apurantes jusqu'à présent et des plateaux y afférant. De plus, on peut disposer à différents niveaux en hauteur du gueulard des détecteurs à rayonnement pour surveiller le processus de chargement. Pour exploiter complètement les avantages du système de distribu-25 tion selon l'invention, il est avantageux d'utiliser un ou plusieurs pro-filomètres à rayonnement disposés selon des plans perpendiculaires par rapport à l'axe longitudinal du haut-fourneau de manière à pouvoir surveiller continuellement le profil de chargement c'est-à-dire également pendant les processus de chargement et commander la distribution. Bien 30 entendu, il est également possible, pour différentes applications avantageuses, d'utiliser une combinaison de détecteurs par rayonnement et de profilomètres à rayonnement pour surveiller et commander le processus de chargement. Comme il apparaît dans la figure 1, le dispositif de distribution selon l'invention es^ fixé de manière à être facilement démonté au moyen 70 27971 5 2053327 d'un montage à brides 23, sur la tête du haut-fourneau. De cette manière, on peut démonter rapidement l'ensemble du distributeur au moyen d'un dispositif d'accrochage convenable 21 au moyen d'une grue disposée au-dessus du gueulard. 5 Par suite de la suppression de la cloche inférieure avec son plateau, les conduits d'évacuation des gaz 16 peuvent Stre disposés à la tête du haut-fourneau 1 pour permettre un passage optimal des gaz. De plus, on atteint par suite de la construction globale décrite, une diminution importante des hauteurs totales de construction ou de chute des ins-10 tallations de chargement. Dans la figure 2, on a représenté une admission 13 fit un dispositif de commande nouveau pour la goulotte de distribution 15» Comme il apparaît dans la figure, on a,pour empêcher les difficultés connues qui se produisent avec des boîtes de bourrage de grand diamètre par suite des 15 pressions élevées dans le gueulard, conçu le type de commande selon l'invention de façon qu'il faille uniquement rendre étanche par rapport à l'atmosphère extérieure des arbres rotatifs de petit diamètre . Le dispositif d'entraînement en lui-m&me comporte un cylindre ou une douille rotative 25 avec un anneau rotatif 26 sur lequel la goulotte de distribution 20 15 est suspendue au moyen, de deux consoles 27 à l'aide d'un dispositif de connection à boulons 28. La douille rotative 25 est supportée rotativement par rapport à l'admission fixe 13 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 29. De cette manière, la goulotte de distribution 15 peut subir à l'aide d'une com-25 mande décrite ci-dessous un mouvement de rotation. Pour réaliser le mouvement de basculement souhaité de la goulotte 15, celle-ci est reliée par une tringlerie 30 disposée verticalement qui peut se déplacer verticalement en même temps que sa douille 31. La tringlerie 30 est reliée par un galet jk à une seconde douille rotative 32 disposée concentriquement par 30 rapport à la première douille rotative 25. La douille rotative 32 est supportée par rapport à la douille 25 également au moyen d'un roulement a billes 35. De plus, la douille 25 présente une rainure sinusoïdale 33 le long de laquelle le galet 3^ peut se déplacer ce qui provoque un déplacement angulaire de la goulotte 15 par un mouvement vertical de la 35 tringlerie 30 comme il sera décrit ci-dessous. On provoque la rotation 70 27971 6 2053327 des douilles 25 et 32 respectivement par les engrenages 38 et 39 qui sont commandés de l'extérieur au moyen d'un dispositif d'entraînement convenable. Les organes de mouvement décrits ci-dessus de la goulotte de distribution 15 sont tous disposés à l'intérieur d'un bâti fixe 36 qui est relié 5 à l'aide de connections amovibles de manière étanche par rapport au g&t vers l'extérieur avec la tête du haut-fourneau 1 ou l'admission 13« Comme on l'a déjà indiqué, seuls les axes de commande du système d'engrenages 38 et 39 passent à travers ce bâti 36, ce qui présente l'avantage important que les problèmes d'étanchéité par rapport aux systèmes habituels 10 sont réduits au minimum» Pour empêcher l'accumulation de poussières provenant du gueulard et pour refroidir le système, on peut introduire par une conduite 37 dans le bâti 36 un gaz inerte, par exemple de l'azote. L'introduction de ce gaz permet de maintenir propres les espaces intermédiaires à l'inté-15 rieur des différentes parties des organes en mouvement. En ratme temps, par injection d'un liquide de lubrification dans le gaz de nettoyage et de refroidissement, on peut réaliser un graissage continu de ces parties. Il est également possible sans plus, bien que ceci ne soit pas représenté dans la figure 2, de réaliser un refroidissement de la goulotte 20 de distribution 15 et par conséquent d'augmenter de façon important#la durée de vie de celle-ci. Comme on peut le voir dans les figures 2 et 2a, la goulotte de distribution 15 peut tourner par rapport au boulon de maintien fixe 28 par abaissement ou élévation de la tringlerie 30 et, de cette manière, 25 peut fitre déplacée continuellement dans sa position angulaire par rapport à l'axe longitudinal du haut-fourneau ce qui, combiné avec une rotation simultanée de la goulotte 15, permet d'atteindre chaque point de la surface de chargement. L'abaissement ou l'élévation de la tringle 30 est réalisé par un mouvement relatif entre les douilles 25 et 32. Ce mouvement 30 relatif est réalisé par une différence des vitesses de rotation des deux cylindres 25 et 32 relativement l'un à l'autre, ce processus éteint décrit plus en détail en regard dé la figure 3« Suite à ce mouvement relatif, le galet 3^ se déplace le long de la rainure sinusoïdale 33 ce qui déplace le cylindre 31 en mSme temps que la tringle 30 dans une direction verticale. Dans la figure 3t on a représenté la boîte d'engrenages du dis 70 27971 1 2053327 positif de commande et de réglage de la goulotte 15® Un moteur principal *f1 entraîne directement par un engrenage ^3, un dispositif de freinage bk et un mécanisme à engrenages **5» ^6, un arbre d'entraînement ^7 du pignon 38 engrenant sur la couronne dentée ^8 qui est elle-même solidaire 5 de la douille 25. Le moteur entraîne également un engrenage planétaire ^9 qui est composé d'une roue circonférentielle 50 et de deux roues satellites 51 « 52. Les roues satellites 51» 52 de leur côté sont reliées par un système d'engrenages 53 avec l'arbre d'entraînement 5^ comportant le pignon 39 monté sur une couronne dentée 55 qui entraîne la douille exté-10 rieure 32. La transmission choisie convenable des différents systèmes d'engrenages est réalisée par le fait que les deux douilles rotatites 25 et 32 sont entraînées à la même vitesse c'est-à-dire sont synchrones de manière que la goulotte tourne sans modification de son angle d'inclinaison. 15 La vitesse de rotation et l'angle de rotation sont contrôlés et commandés par un appareil indicateur 5é. La vitesse de rotation des roues intérieures 51» 52 du système planétaire ^9 peut être modifiée à l'aide d'un moteur d'entraînement auxiliaire ^2 par l'intermédiaire d'un embrayage 57 et d'un système d'engrenages 58, 59. De cette manière, les deux douilles 25 et 32 peuvent ne plus tourner en synchronisme ce qui permet de réaliser, comme cela a étâ dit en regard de la figure 2, un déplacement angulaire de la goulotte 15 par rapport à l'axe longitudinal du four à cuve pendant son mouvement de rotation. Lors de l'arrêt du moteur d'entraînement auxiliaire ^2, la goulotte 15 continue à tourner avec une position angulaire modifiée. De même, on peut modifier de façon quelconque l'angle d'inclinaison de la goulotte ne subissant pas un mouvement de rotation c'est-à-dire après arrêt du moteur *f1 au moyen de l'entraînement auxiliaire La position angulaire de la goulotte 15 peut être lue directement sur un instrument indicateur 60. Un fin de course incorporé dans cet appareillage empêche un déplacement de la goulotte 15 au-delà des positions angulaires extrêmes. Comme il apparaît dans la figure 3» le dispositif d'entraînement nouveau qui a été décrit permet de réaliser, de manière simple et efficaca, 35 une étanchéité du bâti 36 du gueulard du haut-fourneau se trouvant sous 20 25 30 70 27971 8 2053327 pression du fait que uniquement les arbres d'entraînement k7 et 51*, de petits diamètres, doivent traverser le bâti 36. Il est évident que d'autres dispositifs de déplacement angulaire et de commande peuvent 8tre utilisés pour la goulotte de distribution 5 15; on peut par exemple imaginer de commander hydrauliquement le déplacement angulaire de la goulotte 15» Il faudra cependant veiller à obtenir autant que possible un déplacement angulaire continu et ceci de préférence pendant le mouvement de rotation de la goulotte 15* Dans le mode de réalisation représenté dans la figure du 10 dispositif de chargement selon l'invention, on utilise pour une distribution du lit de fusion une double goulotte 61 dans laquelle on alimente alternativement le lit de fusion, de manière analogue à la forme de réalisation de la figure 1, par l'intermédiaire de sas 62, 62', d'un réservoir d'égalisation 63 et d'un parcours de retenue 6k. 15 La rotation de la goulotte 61 se produit au moyen d'un arbre creux 66 disposé à l'intérieur d'un cylindre de guidage central 65, qui est mis Le déplacement angulaire continu de la double goulotte 61 se 20 produit au moyen d'une tringle de déplacement 67montée centriquement sur palier dans l'arbre creux 66 qui peut être déplacé verticalement au moyen d'un dispositif d'entraînement hydraulique 68 non représenté. 70 27971 9 2053327 REVENDICATIONS 1. Dispositif de chargement pour fours à cuve, en particulier pour hauts-fourneaux, caractérisé par un dispositif à glissière disposé dans la tête de la cuve, pouvant subir un mouvement de rotation et un mouvement de déplacement angulaire par rapport à l'axe longitudinal du four à 5 cuve, par un parcours de retenue et d'admission disposé centriquement par lequel le lit de fusion à charger est conduit dans le dispositif à glissière et par des dispositifs de commande convenables pour permettre un mouvement de rotation et de déplacement de l'angle d'inclinaison du dispositif à glissière par rapport à l'axe longitudinal de la cuve pendant 10 le processus de chargement. 2, Dispositif de chargement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le four à cuve est chargé alternativement par deux ou plusieurs poches de sas qui alimentent le lit de fusion selon la cadence de chargement vers le parcours de retenue et d'admission prémentionné. 15 3» Dispositif de chargement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les poches de sas sont fixées au moyen de connections à brides faciles à démonter sur le four à cuve et sont supportées par des galets sur des rails de support de façon à pouvoir se déplacer, en vue de permettre un montage et dn démontage rapides des sas. 20 k. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les différentes parties du dispositif de chargement sont fixées au moyen de connections démontables sur la tête du four à cuve pour permettre un échange rapide du dispositif de chargement ou des parties de celui-ci. 25 5. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif à glissière est constitué par une goulotte. 6. Dispositif de chargement selon la revendication 5t caractérisé en ce que le dispositif de rotation et de déplacement angulaire de la goulotte 30 comporte une douille intérieure sur laquelle la goulotte est fixée de façon à pouvoir basculer au moyen de consoles et par laquelle la goulotte 70 27971 10 2053327 peut se déplacer dans un mouvement circulaire et d'une douille extérieure disposée concentriquement par rapport à la douille intérieure à laquelle est reliée une tringlerie de'plaçable verticalement pour modifier l'angle de la goulotte, les deux douilles rotatives pouvant être mises en rotation 5 par l'intermédiaire d'un roulement à billes à l'aide de dispositifs d'entraînement convenables» ?• Dispositif dé chargement selon la revendication 5| caractérisé en ce que la douille extérieure comporte une rainure sinusoïdale et que la tringlerie est reliée avec la douille extérieure au moyen d'un galet disposé 10 dans cette rainure, le déplacement vertical de la tringlerie étant réalisé par différentes vitesses de rotation des deux douilles (extérieure et intérieure), ce qui provoque un déplacement du galet le long de la rainure sinusoïdale. 8. Dispositif dé chargement selon la revendication 7» caractérisé en ce 15 que la tringlerie est disposée dans une gaine verticale qui est montée sur palier en deux points et qui est reliée avec cette gaine pour faciliter le mouvement de déplacement vertical décrit de la tringlerie. 9» Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que les deux douilles rotatives (extérieure 20 et intérieure) sont entraînées en synchronisme par un moteur d'entraînement principal par l'intermédiaire d'un système d'engrenages qui est disposé à l'extérieur du bâti du four à cuve. 10. Dispositif de chargement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le mouvement relatif entre les deux douilles rotatives (intérieure et 25 extérieure) est provoqué par un moteur auxiliaire par l'intermédiaire d'un système planétaire. 11. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en ce que le dispositif à glissière est réalisé sous forme d'une goulotte double. 30 12. Dispositif de chargement selon la revendication 11, caractérisé en ce que la rotation de la goulotte double est provoquée à l'aide d'un arbre creux disposé centriquement par rapport à l'axe du four à cuve qui est 70 27971 n 2053327 entraîné par un dispositif d'entraînement disposé à l'extérieur du bâti du four à cuve. 13» Dispositif de chargement selon la revendication 12, caractérisé en ce que le déplacement angulaire de la goulotte double est réalisé à l'aide 5 d'un bras de réglage entraîné hydrauliquement disposé dans l'arbre creux. 1*+. Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des détecteurs à radiation et/ou des profilomètres à radiation sont prévus pour mesurer le creux pendant le processus de chargement, celui-ci étant commandé en fonction du résultat 10 des lectures. 15» Dispositif de chargement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour mesure le creux, des sondes sont disposées sur la périphérie du four à cuve selon différents rayons entre deux processus de chargement.