Brevet FR2398803A1 — publié le 19790223

La présente invention se rapporte aux hauts-fourneaux sidérurgiques et concerne plus particulièrement la protection de leur système de refroidissement. On sait que la bonne marche diun haut-fourneau siderurgique est conditionnee, entre autres,par un refroidissement énergique des parois pour assurer une bonne tenue de son blindage en acier. Habituellement, le système (ou organes) de refroidissement adopté est constitué, notamment dans les zones du four les plus sollicitées, c'est-a-dire le bas de cuve, le ventre, ou encore les étalages, par des pieces métalliques refroidies soit encastrées dans des briques réfractaires, (boîtes) soit dans les constructions les plus récentes, fixees au blindage avec lequel elles font corps (plaques).Avec les marches de plus en plus rapides adoptées et l'utilisation de minerais agglomérés, on a constaté que, dans certaines conditions operatoires et sans que l'on puisse avoir des moyens de contrôle rapides et efficaces, les réfractaires, et en particulier ceux situés dans ces zones les plus sollicitées, subissaient une vive usure pouvant entraîner leur disparition complète, et par là meme la mise à nu des organes de refroidissement. Ceux-ci devant alors évacuer les flux thermiques très importants qui resultent des gaz chauds circulant à fort débit contre la paroi, sont soumis à un processus d'autodegradation, conduisant, à plus ou moins brève échéance, à leur destruction. Pour combattre ces phénomènes, la technique classique consiste à agir sur le chargement du four, notamment par un contrôle approprié de la répartition des matières enfournées au gueulard. On sait toutefois que cette solution s'avere souvent insuffisante car les phénomènes sont difficilement contrôlables en permanence, en particulier lorsque l'allure de marche du haut-fourneau n'est pas rigoureusement régulière. Le but de la présente invention est de proposer une autre solution plus simple et plus efficace permettant de s'affranchir de ces imperfections de regla ge A cet effet, l'invention a pour objet un procedé pour ameliorer la tenue des organes de refroidissement d'un haut-fourneau sidérurgique caractérisé en ce que l'on injecte à l'intérieur du four, au voisinage immediat de la paroi, et en regard desdits organes, un courant gazeux annulaire à température relativement basse et non oxydant à l'égard des constituants métalliques de la charge. La température du courant gazeux est inférieure à 5000C environ, et de preférence voisine de 4000C. Selon une mise en oeuvre particulière le courant gazeux est constitué par des gaz de récupération de haut-fourneau. Conformément à une realisation préférée, on injecte le courant gazeux au travers de la paroi du haut-fourneau. L'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procede comprenant au moins une conduite circulaire entourant le haut-fourneau et équipée d'une pluralite de conduits radiaux, régulièrement espacés les uns des autres, traversant la paroi du four et débouchant au droit de la surface interne de ladite paroi. Selon une autre caractéristique le dispositif comprend plusieurs conduites circulaires superposées. Comme on le comprend la présente invention consiste donc, dans ses caractéristiques essentielles, à insuffler dans la charge un gaz à température relativement basse que l'on peut qualifier de "froid" par rapport aux hautes températures prévalentes, de manière à former à l'intérieur du four, et contre la paroi en regard des organes de refroidissement menacés, un écran gazeux périphérique et annulaire jouant le rôle de déflecteur à l'égard des gaz chauds montant de la zone des tuyères. Ceux-ci sont donc empêchés de venir en contact avec la paroi, et le processus de détérioration de ces organes est ainsi désamorcé. Cet ecran protecteur s'établit de façon stable car l'expérience montre qu'il y a peu de turbulence à l'intérieur d'un haut-fourneau, les mouvements des gaz chauds étant dus pour l'essentiel à la convection naturelle et à la. diffusion, leur progression est donc très calme. Il n'y a donc pas, ou peu, de mélange entre les gaz réducteurs préexistants et le gaz protecteur insufflé en bordure de la charge du four. Celui-ci peut ainsi progresser vers le haut le long de la paroi suivant une même génératrice du four sans risque d'être chasse par les gaz chauds. Bien entendu on peut, grâce au procédé selon l'invention, soit traiter systématiquement l'ensemble du blindage en effectuant plusieurs injections de gaz froid à differentes hauteurs dans le haut-fourneau, soit réserver le traitement aux zones du four qui sont habituellement les plus chargées thermiquement, c'est-à-dire le ventre, le bas de cuve, et meme les étalages. Il n'y a aucune restriction particulière en ce qui concerne la température du gaz protecteur dans la mesure, evidemment, où celle-ci demeure inférieure à celles des gaz de réduction (entre 900"C et 13000C environ selon la hauteur considérée dans le four). L'expérience montre cependant qu'au-delà de 500"C environ, le résultat désiré, à savoir la protection du systeme de refroidissement, est progressivement moins bien assuré. Il doit être compris que cette valeur de température n'est pas limitative de l'invention, mais qu'elle peut varier en fonction des caracteristiques propres à chaque installation. Toutefois, une température de l'ordre de 350-400"C apparaît convenable dans la majorité des cas. La nature du gaz protecteur utilisé importe peu dans la mesure bien entendu ou elle n'entraîne pas des réactions exothermiques avec la charge, ce qui est généralement le cas,compte tenu de sa basse température. Néanmoins, on prendra garde de ne pas utiliser des gaz réputes très oxydants à l'égard du composé métallique de la charge, tels que l'oxygène par exemple. Parmi les gaz les plus courantssusceptibles d'être utilisés, on peut citer en particulier l'air atmosphérique, l'azote, les gaz naturels ou de préférence les gaz de hauts-fourneaux, ce qui confère à l'invention l'avantage supplémentaire d'une revalorisation des sous-produits du four lui-même. En ce qui concerne le mode d'insufflation des gaz froids proprement dits, il est clair que tout système d'injection approprié de manière à pouvoir être mis en oeuvre sur un haut-fourneau classique, peut convenir. A cet regard, il apparaît qu'une solution technologique simple et sûre consiste en une injection latérale à l'aide de conduits traversant la paroi du four et débouchant, de préférence, au droit de la surface intérieure du réfractaire. On comprend bien que l'action protectrice de l'écran gazeux est d'autant plus efficace que ce dernier est continu et homogene dans toute section transversale du haut-fourneau. A cette fin, on a avantage à disposer plusieurs conduits de paroi régulièrement répartis autour du haut-fourneau et que l'on relie, par exemple, à une conduite circulaire commune, comme cela se fait pour les tuyeres à vent. Bien entendu, si l'importance de la zone à traiter le justifie, il est possible de mettre en oeuvre, conformément à une réalisation de l'invention, un dispositif plus performant constitué par plusieurs unités du type précite superposees à différents niveaux sur la hauteur du haut-fourneau. Les résultats et autres avantages obtenus par la mise en oeuvre de l'invention seront developpes dans les paragraphes suivants. En premier lieu, la durée de vie des organes de refroidissement est considérablement améliorée. Il en est de même en ce qui concerne la tenue du revêtement réfractaire. A ce sujet d'ailleurs, il peut être envisagé de supprimer les réfractaires dans les zones protégées puisqu'en de tels-endroits le système de refroidissement est soumis à des conditions thermiques douces, en raison de la température relativement basse des gaz injectés. Un autre aspect intéressant réside dans le fait que l'injection des gaz "froids" ne conduit à aucune dépense thermique supplémentaire. En effet ces gaz sont introduits à des températures voisines, comme on l'a dit, de 4000C, et sont évacues au niveau du gueulard à des temperatures égales a celles des autres gaz, c'est-à-dire de l'ordre de 200"C environ. Par contre, les matières localisées à la paroi étant rafraîchies par l'écran protecteur, sont réduites plus difficilement, ou, en d'autres termes, leur réduction s'effectue à des niveaux plus bas dans le haut-fourneau qu'elle ne s'effectuait auparavant. Cette conséquence, apparemment gênante sur le plan de la productivité, présente néanmoins un double avantage, car elle permet de conserver une zone de fusion basse dans le four. En effet, d'une part il est connu qu'une zone de fusion basse contribue à reduire globalement les pertes thermiques de l'installation, d'autre part, le maintien de la zone de fusion dans une région déterminee facilite le contrôle de la marche du haut-fourneau, contrôle pour lequel les phénomènes habituels de fluctuation de la zone de fusion constituent une gene substantielle. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour améliorer la tenue des organes de refroidissement d'un haut-fourneau sidérurgique, caractérise en ce que l'on injecte à l'intérieur du four, au voisinage immédiat de la paroi, et au niveau desdits organes, au moins un courant gazeux annulaire à temperature relativement basse, et non oxydant à l'égard des constituants métalliques de la charge. 2 - Procédé selon la revendication l caractérise en ce que l'on injecte le courant gazeux au travers de la paroi du haut-fourneau. 3 - Procédé selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la température du courant gazeux n'excède pas 500"C environ. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en que la température du courant gazeux est voisine de 400 C. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caracterisé en ce que le courant gazeux est constitué par du gaz de récupération de hautfourneau. 6 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une conduite circulaire entourant le haut-fourneau et équipée d'une pluralité de conduits radiaux régulièrement espacés les uns des autres, traversant la paroi du four et débouchant au droit de la surface interne de ladite paroi. 7 - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de conduites circulaires superposées à des niveaux différents sur la hauteur du haut-fourneau.