Brevet FR2606424A1 — publié le 19880513

La présente invention concerne la sidérurgie et notamment un dispositif de chargement d'un haut fourneau. De préférence on applique la présente invention dans les dispositifs de chargement comportant des fermetures de gaz à cône. Un dispositif de chargement connu pour haut fourneau comporte, disposés successivement selon le cheminement de la charge, un entonnoir pourvu de fermetures de gaz à soupapes, des diviseurs de charge et des entonnoirs doseurs. Une cuve supérieure, disposée au-dessous des entonnoirs doseurs, est obturée au cours du chargement, par une fermeture à cône et forme conjointement avec elle la fermeture inférieure du gaz. La fermeture à cône est liée cinématiquement par une barre à un mécanisme de va-et-vient. Une cuve inférieure, disposée sous la cuve supérieure, est obturée par une fermeture constituée par un tronc de cône et destinée à répartir la charge suivant les plans radiaux du haut fourneau. La fermeture de la cuve inférieure comporte également un mécanisme de va-et-vient. Un entonnoir, orienté par sa partie convergente vers l'axe du tronc de cône, est fixé du côté de la base supérieure (petite base) du tronc de cône. Il sert à orienter la charge vers le centre du haut fourneau (cf., par exemple, le certificat d'auteur nO 1049548, délivré en U.R.S.S. et publié dans le bulletin "Découvertes, inventions", nO 39, 1983). Si la fermeture de la cuve inférieure est réalisée selon le mode qu'on vient de décrire, la portion de la charge se trouvant au-dessus de l'entonnoir est orientée par la convergence de l'entonnoir vers le centre du haut fourneau. Dans ce cas, aussi bien les gros morceaux que les petits morceaux de la charge, composée de coke et de minerais (agglomérés, nodules, minerais de fer et de manganèse etc.). vont au centre du haut fourneau. Les petits morceaux de coke et de minerais de la charge parvenus au centre du haut diminuent la perméabilité de la masse introduite et amènent des surchauffes des tuyères d'amenée d'air. En conséquence, le rendement du haut fourneau diminue et la consommation de coke croît. En outre, la qualité de la fonte produite baisse (la teneur en soufre croît et la teneur en silicium et manganèse varie dans de larges limites). On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif de char gement d'un haut fourneau dans lequel la fermeture de la cuve inférieure serait réalisée de manière à permettre de charger au centre du haut fourneau uniquement de gros morceaux de coke (morceaux supérieurs à 60 mm) et de supprimer la pénétration au centre des petits morceaux de coke (morceaux inférieurs à 25 mm) et de minerais de la charge en élevant ainsi le rendement du haut fourneau et la qualité de la fonte produite tout en diminuant la consommation de coke. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide du dispositif de chargement selon l'invention d'un haut fourneau dans lequel les ouvertures de sortie des cuves, disposées successivement selon le cheminement de la charge sont obturées par des fermetures,ayant une surface latérale conique convergente vers le haut, montées de manière à pouvoir être mises en mouvement de va-et-vient, la fermeture obturant la cuve inférieure étant réalisée sous forme d'un tronc de cône à la partie supérieure duquel est fixé un entonnoir tronconique convergeant vers le bas dans lequel sont pratiquées des ouvertures réparties sur sa surface et à l'extrémité inférieure duquel est relié par sa petite base un écran tronconique. Le dispositif de chargement d'un haut fourneau selon la présente invention est relativement simple et permet d'obtenir un courant de gaz stable et une allure régulière du haut fourneau. Dans ce cas, la zone centrale du haut fourneau fournit une quantité suffisante de chaleur pour le déroulement des processus physiques et chimiques. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lecture de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente de manière schématique en coupe verticale un dispositif de chargement d'un haut fourneau, selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue d'en haut d'une fermeture inférieure vue suivant la flèche A de la figure 1. Le dispositif de chargement comporte au moins un skip 1 (figure 1) destiné à transporter les matériaux constituant la charge depuis une fosse (non figurée) vers un entonnoir d'admission 2. A sa partie inférieure, l'enton- noir d'admission 2 est pourvu, par exemple, de deux ouvertures de sortie, fermées chacune par une soupape 3 faisant fonction de fermeture de gaz supérieure. Un entonnoir rotatif 4, dont la surface latérale est de révolution autour de l'axe du haut fourneau, pourvu pour son étanchéité vis à-vis du gueulard et de ses équipements de deux presseétoupes 5, est disposé sous les soupapes 3. L'entonnoir 4 peut être mis en rotation autour de son axe à l'aide d'un mécanisme convenable (non figuré). A sa partie inférieure, l'entonnoir 4 présente une partie convergente vers le bas 20 qui peut être obturée par une fermeture 6 présentant une surface latérale conique de révolution, s'évasant vers le bas et pouvant être mise en mouvement de va-et-vient vertical à l'aide d'un tube ou d'une barre 7 reliée à un moteur (non représenté). Sous l'entonnoir 4, de même symétrie axiale que lui,est disposée une cuve inférieure 8 obturée par une fermeture 9 de forme tronconique convergente vers le haut à la partie supérieure de laquelle est fixé un entonnoir 10 tronconique convergent vers le bas du tronc de cône 9. Des ouvertures 15,de profil et de section choisis,sont pratiquées dans la paroi de l'entonnoir 10 et régulièrement réparties sur sa surface. Un écran 11 de forme tronconique convergent vers le haut se raccorde par sa petite base à la partie inférieure (petite base) de l'entonnoir 10. La fermeture 9 peut effectuer un mouvement de va-etvient dans la direction verticale. A cet effet, elle est accouplée à une barre 12 qui passe à l'intérieur du tube 7, liée cinématiquement à un moteur (non représenté). La fermeture 9 est liée à la barre 12 par l'intermédiaire d'une douille 13 rendue solidaire de la fermeture 9 au moyen des goussets 14 réunissant la douille 13 et l'entonnoir 10. L'entonnoir 10 est constitué, par exemple, par quatre secteurs 10a (figure 2), disposés entre les goussets 14 et associés rigidement à ceux-ci. Des ouvertures 15, destinées à la séparation des fractions fines de la charge, sont pratiquées dans les parois des secteurs 10a de l'entonnoir 10 régulièrement réparties sur toute leur surface. Ces ouvertures sont, par exemple, des découpes entre plans horizontaux de largeurs appropriées. Il est possible de réaliser ces ouvertures selon une autre forme et/ou une autre orientation permettant de séparer les gros morceaux des matières composant la charge des petits. L'écran 11 non perforé est destiné à orienter les fractions fines de coke et de minerais de la charge qui ont traversé l'entonnoir 10 vers la zone intermédiaire 16 du gueulard (figure 1). Le dispositif, selon l'invention, de chargement d'un haut fourneau fonctionne comme suit. Les matériaux de la charge sont versés successivement des skips gauche et droit 1 dans un entonnoir 2. Les fermetures de gaz (fermetures gauche et droite) sont ouvertes avant le basculement du skip 1 sur le déversoir 17 (figure 1) du plan incliné 18. Les matériaux déversés du skip 1 traversent l'entonnoir 2, les fermetures 3 et arrivent sans arrêt dans l'entonnoir 4. Ensuite, ces matériaux tournent, conjointement avec l'entonnoir 4, d'un angle de rotation imposé au distributeur de charge. Les soupapes à gaz 3 se ferment et le volume libre de l'entonnoir 4 est rempli de gaz dont la pression est égale à celle du gaz dans le gueulard du haut fourneau. Les deux presse-étoupes 5 assurent l'étanchéité de l'entonnoir rotatif 4 vis-à-vis du gueulard et de ses équipements. Après que l'entonnoir 4 ait été tourné, la fermeture 6 est ouverte à l'aide de la barre 7 et les matériaux de la charge se déversent dans la cuve 8 dans laquelle est accumulée une charge totale (charge formée habituellement par le contenu de quatre bennes de skip, amenées par exemple, selon le schéma AACC, CAACl, ACACX et ainsi de suite où A est une charge d'agglomérés, C est une charge de coke, 1 est l'abaissement de la fermeture inférieure 9. Le volume des matériaux emmagasinés entre la cuve 8 et la fermeture 9 peut être égal au volume des matériaux d'une charge.Dans ce cas, les matériaux de la charge sont introduits dans le haut fourneau, lors de l'ouverture de la fermeture 9, entre la cuve 8 et la fermeture 9 vers la périphérie 16 du gueulard comme montré sur la figure 1 (côté gauche). Le coke et le minerai corespondant sont répartis selon les plans radiaux du haut fourneau grâce à leur mouvement après leur déversement sur la surface de la charge existant dans le haut fourneau. Ce mode de chargement des matériaux de la charge est utilisé si le courant de gaz au centre du haut fourneau est supérieur à la valeur optimale. Si le courant de gaz dans la zone centrale diminue au-dessous de la valeur optimale, il faut augmenter la proportion de coke au centre du haut fourneau au delà de la proportion "normale". A cet effet, on augmente le volume chargé au-dessus du volume qu'on aurait dû amener entre la cuve 8 et la fermeture 9. Le coke est chargé le dernier. Une portion du coke est dirigée en suivant les parois de l'entonnoir 10 vers le centre du haut fourneau avant l'abaissement de la fermeture 9. Au cours de ses trajets, notamment dans le skip et vers les fermetures 6 et 9, le coke s'émiette. En outre, il convient de noter que tout le menu coke n'est pas séparé sur le crible disposé en amont de l'entonnoir de l'appareil de pesage du coke (non montré sur le dessin). En plus du menu coke, la dernière portion de la charge versée peut contenir de petites particules de minerais (agglomérés, nodules, minerais de manganèse et de fer, chaux etc.) rassemblées au fond des bennes de skip, sur les parois des entonnoirs, etc. Toutes les petites particules traversent, pendant le mouvement de la charge sur les parois de l'entonnoir 10, les ouvertures 15 et parviennent en suivant l'écran 11 dans la zone intermédiaire 21 du haut fourneau. La veine centrale 22 du haut fourneau sera chargée uniquement de gros morceaux de coke.Après l'abaissement ultérieur de la fermeture 9, les matériaux de la charge parviennent à la périphérie 16 et se répartissent à la manière ordinaire suivant les plans radiaux mais les matériaux faisant partie de cette portion ne parviennent pas au centre du haut fourneau car le centre est déjà occupé par le coke qui a traversé auparavant l'ouverture centrale de la fermeture 9. Au centre du haut fourneau un courant de gaz stable est créé qui assure la quantité de chaleur suffisante pour le déroulement des processus physiques et chimiques. En outre, de gros morceaux de coke descendent dans la région centrale du haut fourneau et arrivent au foyer où ils assurent un bon drainage des produits liquides de la coulée. En plus du laitier basique requis, on assure une bonne qualité des fontes et une haute stabilité des tuyères d'amenée d'air De petits morceaux de coke parviennent dans la zone intermédiaire où se trouve en général la composante minéralogique de la charge. La plus grande proportion de fractions fines arrive dans le haut fourneau avec la composante minéralogique. De ce fait, la couche de grains composée de menu coke et de la portion de minerais est caractérisée par une grande porosité et, par conséquent, par une meilleure perméabilité au gaz. La quantité requise de coke peut être chargée au centre du haut fourneau aussi en conservant le même volume aux charges des bennes. A cet effet, il est possible de prévoir, dans le cycle de chargement, l'amenée de volumes composée de séquences variables de charges des skips, par exemple, AACCl , AAC l, AACCC l- . La charge de la cinquième benne de skip de la troisième séquence est versée totalement au centre du gueulard car le volume de cette charge dépasse toujours le volume de réception existant entre la cuve 8 et la fermeture. Le dispositif de chargement réalisé selon 1 'inven- tion permet non seulement d'adapter les courants de gaz suivant le rayon du haut fourneau mais aussi de répartir le coke selon sa grosseur entre les zones centrale et intermédiaire du haut fourneau en améliorant ainsi la perméabilité de la colonne de charge au gaz et le drainage des produits liquides de la coulée dans le foyer. On diminue sensiblement la consommation de coke et on augmente la quantité produite de fonte. - REVENDICATION Dispositif de chargement d'un haut fourneau dans lequel les ouvertures de sortie des entonnoirs (4, 8), disposés successivement selon le cheminement de la charge, sont obturées par des fermetures (6, 9), ayant une surface latérale conique convergente vers le haut, montées de manière qu'on puisse les mettre en mouvement de va-et-vient, la fermeture (9) obturant la cuve inférieure (8) étant réalisée sous forme d'un tronc de cône à la partie supérieure duquel est fixé un entonnoir (10) tronconique convergent vers le bas, caractérisé en ce que, dans la paroi de l'entonnoir (10), sont pratiquées des ouvertures (15) régulièrement réparties sur sa surface, de profil et de sections choisies, pour séparer la charge arrivant en deux parties, la partie de plus grandes dimensions allant vers le centre du haut fourneau et la partie de plus petites dimensions,traversant l'entonnoir (10), étant reçue sur un écran (11), non perforé, de surface latérale tronconique convergente vers le haut, qui dirige cette partie vers la partie intermédiaire du haut fourneau, cet écran étant raccordé par sa petite base, supérieure, à la petite base, inférieure,de l'entonnoir (10).