Brevet FR2490678A1 — publié le 19820326

- 1 - La présente invention concerne un système de coulée de haut- fourneau et un procédé pour supprimer la formation de polluants dans un tel système de coulée de haut-fourneau. La présente invention concerne plus précisément le contrôle de la formation de fuméegdans les hales de coulée de hauts-fourneaux d'installatiom de fabrication d'acier et la suppression et l'ati nuation des fumées provenant des rigoles d'écoulement du fer et des canaux de coulée du fer et du laitier des systèmes de coulée de hauts-fourneaux. Un des problèmes parmi les plus critiques auxquelsse heurte l'industrie de l'acier est le contrôle des émissions deshafles de coulée de hauts-fourneaux. Il est évident que l'industrie doit développer de nouvelles techniques pour le contrôle de la pollution si elle désire éviter les dépenses substantielles en capital et en appareil associéesà la technologie disponible pour con- trôler les émissions des hales de coulée de hauts-fourneaux à des niveaux exigés par les agences gouvernementales de protection de l'environnement. La technologie pour la diminution de l'émission par nettoyage des gazexiste et peut être mise en oeuvre au moyen d'un certain nombre de dispositifs de contrôle de la pollution de l'air qui utiliint des installations d'échappement et de filtrage o on collecte et nettoie l'air qui s'échappe. Néanmoins, il doit être admis qu'aux Etats-Unis une grande majorité des hauts- fourneaux actuellement en fonctionnement ont été construits avant 1960 et utilisent les halbs de coulée originals o il existe des limitations spatiales pour y réarranger un équipement supplémentaire tel que des dispositifs collec- teurs des matières polluantes. Les systèmes de contrôle de fumée connues dans la technique peuvent être utilisés en combinaison avec les hauts-fourneaux d'installation de fabrication d'acierci se rapportent aux rejets de la fumée après qu'elle a été créée. Dans le brevet US No. 3 994 210 on décrit un procédé et un appareil au moyen desquels des jetssous forme - 2 - de rideaux mobiles,d'air sont utilisés pour régler et diri- ger le mouvement de la fumée depuis un appareil générateur de fumée vers une sortie de hotte d'échappement. Le brevet français 71 13332 concerne plus spécifiquement la canalisation de la fumée émise par la fonte en fusion lorsqu'elle est extraite d'un haut- fourneau en utilisant des tuyères de soufflantesqui dirigent latéralement des rideaux d'air pour limiter le mouvement la vers latéral de la fumée etpo diriger/une unité de ventilation. Le brevet de l'Allemagne de l'Ouest 2 157 418 décrit un dispositif de nettoyage de l'air de la plate- forme de coulée d'un haut-fourneau, lequel dispositif comprend une buse d'aspiration raccordée à un dispositif de nettoyage de l'air auxsorties des trémics de remplissage et/ou au-dessus des trous de coulée. En outre, dans la publication "Iron and Steel Engineer" de août 1979, paraît pages 33-39, un article intitulé "Blast Furnace Cast House Emission Control" de A. G. Nicola qui décrit la technologie disponible pour collecter les émissions créées dans les hales de coulée de hauts-fourneaux. Il est évident que la plus grande partie des systèmes de contrôle de la pollution de la fumée s'adresse à la ventilation o à l'échappement des fumées après qu'elles ont été formées c'est-à-dire s'adresse à l'effet plutôt qu'à la cause. Il est un but principal de la présente inven- tion de mettre en oeuvre un procédé et un appareil pour supprimer et/ou atténuer la formation de fuméesnuisibles pendant la coulée et l'écoulement et la coulée du fer du haut-fourneau. Dans les halles de coulée des hauts-fourneaux beaucoup de fumée est crééependant la coulée. Il est admis que la plus grande partie de la fumée est créée par le fer quittant le fourneau et venant en contact avec l'oxygène de l'air ambiant en formant ainsi de l'oxyde de fer. Une partie de la fumée est également créée du fait du soufre dans le fer enfusion et /ou le laitier venant en contact avec l'oxygène et formant le dioxyde de soufre. 3- La présente invention se propose de supprimer la formation des fumées nuisibles en mettant en oeuvre un appareil et un procédé pour isoler la plus grande partie de l'air des courants de métal en fusion et du laitier lorsqu'ils sont déchargés du haut-fourneau et/ou des courants en fusion lorsqu'ils s'écoulent vers les récipients collec- teurs. Dans la publication de Nicola mentionnée ci-dessus on note que fondamentalement, les fumées créées dans les hales de coulée sont constituées approximativement par 75% d'oxyde de fer et on y met également en évidence les raisons pour lesquelb -le transfert de la technologie japonaise pour le contrôle des émissions des hales de coulée des hauts-fourneaux existant aux Etats-Unis S'est pas une matiè- re simple. Il décrit en outre que le contrôle principal de l'émission basée sur l'approche japonaise consiste à piéger les fumées des haMes de coulée à leur source au moyen de hottes étroitement ajustées. Il est très apparent que, bien que les hotes et autres enceintes sont décrites comme faisant partie de l'approche japonaise, de telles enceintes sont utilisées comme conduit pour diriger l'air de ventila- tion avec les matières polluantes entrainées vers des dispositifs collecteurs telsque les installations de filtres à sac. Donc, l'article de Nicola met en évidence le fait que précédemment le contrôle des émissions de fumée dans les hales de coulée est principalement concerné par l'évacuation des fumées et des émissions après qu'elles ont été formées. La présente invention se distingue de cette technique parce qu'elle concerne la suppression de la forma- tion des fumées d'oxyde de fer. L'invention concerne un procédé et un appareil qui élimine les gaz oxydants, y compris l'air ambiant, pendant la coulée de la zoneentou- rant le trou de coulée, les rigoles d'écoulement du fer et les canaux de coulée du fer et ëi laitier. Il sera admis qu'il peut ne pas être possible de réaliser un système absolument étanche à l'air, cependant, la formation d'oxyde de fer et autres matières polluantes formées par combinai- son avec l'oxygène est supprimée, principalement parce que il n'y a pas d'addition intentionnelle d'air sous forme -4- d'un milieu d'évacuation tel que c'est le cas dans le système de ventilation. Cependant, il sera compris qu'on peut faire circuler un gaz inerte sur les courants en fusion provenant du haut-fourneau pour éliminer les gaz oxydants et plus précisément pour ralentir l'infiltration de l'air ambiant dans les courants en fusion. Pour que l'invention puisse être mieux comprise, référence est faite aux figures suivantes o: La figure 1 est une représentation schématique vue d'en haut d'un haut-fourneau et d'un système de canaux de coulée typique la figure 2 est une vue de côté d'une partie du haut fourneau et d'une rigole d'écoulement du fer ensemble avec une enceinte selon l'invention pour la rigole d'écoule- ment; la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la figure 2. la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une enceinte pour les canaux de coulée du fer et du laitier, et la figure 5 est une vue en coupe longitudinale partielle de deux enceintes adjacentes.ddu type représenté dans la figure 4,représentéessimultanément avec un trou de coulée et un moyen pour créer des rideaux terminaux. Un mode de réalisation typique selon l'invention est illustré dans la figure 2, simultanément avec un système de coulée de haut-fourneau tel que celui illustré schématique- ment dans la figure 1. Ces spécialistes en la matière com- prendront qu'il existe de nombreuses variantes de rigoles d'écoulement du fer, de canaux de coulée du fer et de canaux de coulée du laitier utilisés avec un haut-fourneau auxquels les caractéristiques principales de la présente invention peuvent être appliquées. Le haut-fourneau et le trou du coulée sont géné- ralement désignés par les symboles de référence BF et N, respectivement. La matière en fusion, comprenant le fer et le- laitier, coule depuis le fourneau BF au travers du trou N qui est incliné vers le bas depuis l'extérieur du four au travers du blindage du creuset vers le creuset. Le trou N -5 - est bouché après chaque coulée au moyen d'un mélange d'argile forcé dans le trou de coulée sous pression au moyen d'une b=cheuse (non représentée) qui est verrouillée sur un support de verrou LS. Lorsque le trou de coulée N est ouvert pour la coulée, la matière en fusion s'écoule dans une grande rigole d'écoulement IT, généralement appelé rigole d'écoulement du fer. Il existe un dispositif d'écrémage S à l'extrémité de la rigole d'écoulement IT qui sert à écrémer le laitier pour le séparer de la matière en fusion dans la rigole d'écoulement. Le disposi- tif d'écrémage S dans certains systèmes peut comprendre un ba:rage (non représenté) qui peut servir à aider à maintenir le niveau de la matière en fusion plus élevé que la base de la plaque d'écrémage. A l'écrémoir S se trouve un arrangement de cribles G et de canaux de coulé SR pour transporter le laitier S vers le dispositif collec- teur de laitier, tel qu'un cul d'oeuf ou ux grandb frce. Le fer s'écoulant en-dessous de la plaque d'écrémage s'écoule dans les rigoles d'écoulement du fer IR, habituel- lement appelée rigolesde fer, qui sont également pourvues de cribles G pour dévier sélectivement l'écoulement vers une ou plusieurs poches de coulée IL. A la fin d'une coulée, la Lc=heuse est mise en position pour boucher le trou de coulée avec de l'argile. C'est à ce moment qu'un dispositif spécial doit être prévu pour manipuler la section de l'enceinte entourant le trou de coulée dans le but de créer un accès de la boucheuse au trou de coulée. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, la présente invention concerne la réalisation d'un procédé et appareil pour éliminer l'air ambiante de la surface du courant en fusion lorsqu'il s'écoule depuis le haut-fourneau vers la poche de coulée du fer et le dispositif collecteur du laitier. Selon un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, le dispositif éliminant l'air ambiant est conçu sous forme de hottes réalisées pour réduire au minimum l'air ambiant qui vient en contact avec les courants en fusion et sans addition d'air dans les hottes comme c'est le cas dans les hottes de ventilation. Les divers types de hottes seront désignés avec davantage de précision au -6- moyen de sufficxs numériques. Immédiatement adjacent au haut-fourneau BF se trouve une hotte H-1 qui recouvre la rigole d'écoulement du fer. Il est préférable de prévoir un mécanisme de levage et de transport séparé, généralement désigné par le symbole de référence HTM, pour soulever et déplacer la hotte H-1 pour l'écarter du trou de coulée pour la préparation des procédés de coulée et de bouchage. La configuration en coupe d'une hotte H-1 est de préférence sous forme d'unU inversé. La hotte H-1 comprend plusieurs panneaux de section P qui sont liés ensemble, par exemple par soudage des bords tournés vers le haut des envelopes externes qui forment des rebords rigides. La section P-1 comprend un sommet incliné. effilé vers le haut-fourneau et se terminant par un nez pour réaliser une fermeture terminale qui permettra également la mise en place de la hotte H-1 en-dessous du support LS de la boucheuse. La section Pr-2 terminale opposée comprend une paroi verticale W-1 pour similairement constituer une fermeture à l'extrémité. Chacune des sections P comprend une isolation pour protéger le couvercle de métal. De préférence, on réalise deux couches de matières isolantes ancrées au couvercle au moyen de clips métalliques, la couche la plus interne L-1 par rapport à la rigole d'écoulement, étant d'un type réfractaire non consumable et la couche la plus externe L-2 par rapport à la rigole d'écoulement, ayant des qualités isolantes supérieures à celles de la couche L-1. Chacune des couches L-1 et L-2 peut être appliquée par pulvérisation au pistolet, sur le site même. Certaines des sections, telle que la section P-3, comprennent des rebords F dirigés vers le haut qui comportent des orifices pour insérer des moyens de fixation tels que des crochets du dispositif de levage et de transport HTM. Les hottes H-2 sont prévues pour entourer les canaux de coulée du fer IR et les canaux de laitier SR. Les hdtes H-2 sont de structure similaire à celle des hottes H-1 à l'exception qu'elles sont plus petites en ce qui concerne leur configuration en coupe transversale. Egale- ment, selon un mode de réalisation préféré, les hottes H-2 -7- comprennent des parois verticales terminales W-2. Cette paroi terminale W- 2 peut en outre comprendre une couverture flexible en matière isolante B drap e sur la tige de sup- port R o un rideau de gaz inerte au travers du conduit tel qu'un tuyau C1. De préférence, le tuyau C-1 est réalisé pour correspondre à la section transversale termina- le de la hotte H-2, c'est-à-dire qu'il a une forme générale- ment semi-circulaire et comporte une pluralité de buses pour décharger des gaz inertes et créer le rideau verti- cal ou couverture pour éliminer l'air ambiante. Le conduit est lié de façon convenable au conduit d'amenée au moyen de dispositifs d'accouplements amovible. La raison pour laquelle on préfère le moyen d'étanchéité terminal à rideau de gaz inerte est que la hauteur de la matière en fusion dans les canaux de coulée variera et donc il serait impossible de prévoir un moyen d'étanchéité mécanique qui s'ajusterait de lui-même pour compenser les variations de la hauteur de l'écoulement de la matière. Selon une autre possibilité et/ou en plus un dispositif de fourniture de gaz inerte peut être prévu dans les hottes H sous forme d'un conduit C-2 qui s'étale longitudinalement par rapport aux hottes et soit d'un côté soit des deux côtés dans les hottes H. Les hottes serviraient donc à contenir les gaz inertes età créer une couverture sur les surfaces de matière en fusion. Dans un mode de réalisation moins préféré, les gaz inertes seraient utilisés pour créer une couverture en l'absence des hottes H par l'utilisation d'un dispositif à conduit s'étendant longitudinalement de part et d'autre des rigoles d'écoule- ment et des canaux de coulée. Selon une autre possibilité et/ou en outre, une matière non combustible inerte telle que la vermiculite peut être prévue au sommet du fer ou du laitier pour créer une couverture flottante FB au-dessus de la surface de la matière en fusion MM. Cette couverture flottante serait maintenue en position en utilisant des moyens convenables par exemple un dispositif d'écrémage au carbone en suspension qui s'étend juste en-dessous de la surface de la matière en fusion. - 8 On peut également prévoir entre les hottes H et les sommets des rigoles d'écoulement et des canaux de coulée; des moyens d'étanchéité non combustibles flexibles SM tels que du sable ou un feutre de fibre de matière réfractai- re. Donc, au contraire des systèmes connus dans la techni- que qui se fltà l'évacuation de l'air des halles de coulée avec les émissions piégées, la présente invention concerne la restriction de la formation de matière polluante nuisible. Par l'ublisation du procédé et appareil selon l'inventon la séparation de l'air ambiant de la hall de coulée de la surface du fer en fusion et du laitier en fusion est augmentéeet la formation d'oxyde de fer est supprimée. Un autre avantage de la présente invention est le fait de continuer le coussin naturel qui est formé sur la surface du fer en fusion. Encore un autre avantage important est que le "métal chaud", le fer a fusion, est amené dans les poches de coulée à une température relativement élevée étant donné qu'il n'y a pas de courant d'air massif se déplaçant le long de la surface du fer en fusion dans les rigoles d'écoulement comme c'est le cas avec le système de ventila- tion d'air Le métal en fusion plus chaud et les canaux de fer forment moins de fonds de poche de fer dans les canaux de coulée et ils s'en suit une augmentation simultanée du rendement en fer. Encore mieux, l'invention permet de réaliser un procédé et appareil qui peut être aisément mise en oeuvre et avec sureté dans les système de haIes de coulée de haut-fournaux et avec des dépenses relativement faibles par comparaison aux systèmescollecteursde matières polluantesqui eigEnt une installation supplémentaire et de la place supplémentaire pour les conduits et les installations de filtres à sac, lequel système collecteur pose également les problèmes de santé et de sécurité à cause des problèmes rencontrés pour le rejet de la poussière collectée. Encore un désavantage de tels systèmes collecteurs est qu'il conson.e une quantité considérable d'énergie par comparaison au système selon l'invention. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés et systèmes de - 9 - coulée de hauts-fourneaux. - 10 - Revendications: 1. Procédé pour supprimer la formation de matières polluantes dans un système de coulée de hauts-fourneaux, caractérisé en ce qu'il consiste à empêcher le contact des gaz oxydants, y compris l'air ambiant avec la surface des courants en fusion déchargés depuis le haut fourneau et s'écoulant dans au moins une des rigoles d'écoulement du fer, des canaux de coulée du fer et des canaux de coulée du laitier du système de coulée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact de l'air ambiant avec cette surface est empêché en enfermnmut au moins une de ces rigoles d'écoulement du fer, canaux de coulée du fer, et canaux de coulée du laitier au moyen d'un système de hottes et en l'absence de tout gaz oxydant ajouté intentionnellement dans le système de hotte. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un système de hottesouvert est utilisé et une couver- ture verticale de gaz inerte est créée pour empêcher l'en- trée de l'air ambiant dans ce système de hotte ouvert. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce contact est empêché en créant une couverture de gaz inerte sur au moins un de ces courants. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les gaz de cette couverture sont confinés par un système d'enceintes. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une couverture flexible de matière isolante empêche l'entrée de l'air ambiant dans ce système de hotte. 7. Procédé pour supprimer la formation de matières polluantes dans un système de coulée de haut--fourneatxcarac- térisé par les étapes de créer uoecouchede gaz qui sont non-oxydants par rapport au métal en fusion déchargé depuis le haut-fourneau, sur la masse en fusion lorsqu'elle s'écou- le dans au moins une des rigoles d'écoulement du fer, canaux de coulée du fer et canaux de coulée du laitier, en l'absence de toute addition intentionnelle de gaz oxydant quelconque, y compris l'air, à cette masse en fusion et cette couverture de gaz. - il - 8. Système de coulée de haut-fourneau comprenant un dispositif de transport de courant en fusion qui comporte une rigole d'écoulement de fer, un canal de coulée du fer, et un canal de coulée du laitier, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'enceinte pour au moins un de ces dispositifs de transport, laquelle enceinte empêche les gaz oxydants, y compris l'air ambiant, de venir en contact avec la surface du courant en fusion dans ce dispositif de transport. 9. Système de coulée de haut-fourneau selon la reven- dication 8, caractérisé en ce que cette enceinte comprend une couverture de gaz inerte. 10. Système de coulée de hauts-fourneau selon la revendication 8, caractérisé en ce que cette enceinte comprend une hotte quifavorise l'élimination de l'air ambiant eten l'absence de courant de fluide de ventilation pour ventiler cette hotte. 11. Système de coulée de haut-fourneau selon la reven- dication 10, caractérisé en ce que cette enceinte comprend une hotte ouverte à une extrémité, et comprend en outre un dispositif pour créer, une couverture verticale de gaz inerte a une extrémité ouverte de cette enceinte pour empêcher la pénétration de l'air ambiant. 12. Système de coulée de haut-fourneau selon la reven- dication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couverture de graphite naturel flottant sur au moins une partie du courant en fusion. 13. Système de coulée de haut-fourneau selon la reven- dication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'étanchéité élastique entre cette enceinte et au moins un moyen de transport. 14. Système de coulée de haut-fourneau comprenant un système de transport de courant en fusion qui comprend une rigole d'écoulement du fer, un canal de coulée du fer, et un canal de coulée du laitier, caractérisé en ce qu'il comprend une couverture de matière isolante flottant sur au moins une partie du courant en fusion dans ce dispositif de transport.