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Procédé pour le réglage de l'allure des processus dans les fours à cuve, en particulier dans les hauts-fourneaux.
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Pour pouvoir intervenir en vue du réglage dans le fonc- tionnement de fours à cuve, en particulier de hauts-fourneaux, on s'est servi jusqu'à présent principalement d'une modifica- tion de la température du vent. La modification de la tempe- rature du vent n'a toutefois pas donné de résultat dans beau- coup de cas comme moyen de réglage.
Une élévation de la température du vent déplace l'en- droit où.l'acide carbonique qui a pris naissance tout d'abord devant les tuyères est de nouveau décomposé, ce qui, comme on le sait s'effectue avec consommation de chaleur, et le rapproche des tuyères. Elle entraîne également une élévation de la température dans la cuve et limite ainsi prématurément pour la charge qui descend la zone de la réduction indirecte. Une élévation de la température du vent a par conséquent pour conséquence, suivant l'expérience, fréquemment, une augmenta- @ tien de la pression du vent et un ralentissement de la marche
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régulière du four.
On a trouvé particulièrement sensibles aussi bien aux températures élevées du vent en général qu'aux variations de la température du vent, les hauts-fourneaux qui traitent des minerais fins ou des minerais se décomposant facilement dans le haut-fourneau, par exemple des carbonates, vu que de semblables fours peuvent et doivent fonctionner avec une réduction indirecte particulièrement élevée.
La présente invention consiste à employer principalement comme moyen de réglage la teneur en oxygène du vent de soufflage. On a déjà en exploitation continue fait fonctionner des hauts-fourneaux, dans des essais importants en grand, au/moyen d'air enrichi en oxygène et on a établi qu'une addition d'oxygène à l'air de soufflage a une action avantageuse pour autant qu'on adapte les conditions de fonctionnement, en particulier la charge, au fonctionnement au moyen d'air enrichi en oxygène.
Ces essais en grand n'ont toutefois permis de tirer aucune conclusion concernant l'action que possède l'introduction de courte durée d'une élévation ou d'une diminution de la teneur en oxygène du vent par rapport à la teneur moyenne en vue du réglage de l'allure des processus dans le haut-fourneau, pour une charge restant à part cela sans changement et pour la charge usuelle.
Des observations et des essais étendus ont montré que l'on peut influencer le travail d'un haut-fourneau rapidement et efficacement par la modification momentanée de la teneur en oxygène du vent en vue du réglage. Si l'on observe par exemple que par suite de circonstances quelconques la température de l'ouvrage s'abaisse constamment, on peut amener de nouveau la température de l'ouvrage à la valeur correcte par le fait qu'on ajoute au vent de soufflage pendant peu de temps de l'oxygène supplémentaire. Il a été surprenant de constater en quel temps court la température de l'ouvrage réagissait
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k une semblable addition d'oxygène.
Une variation de la température de l'ouvrage se reconnaît le mieux pour le conducteur de hauts-fourneaux d'après la température devant les tuyères de soufflage ou d'après la température de la fonte ou de scories, et en concordance une variation de la teneur en oxygène du vent est effectuée. Suivant la présente invention on peut effectuer toutefois aussi un réglage automatique immédiat par le fait que la température devant les tuyères de soufflage, mesurée par des pyromètres à rayonnement à travers une ou de préférence plusieurs des tuyèresx provoque automatiquement une variation de la teneur en oxygène du vent.
Plus il y a dazote dans le vent introduit dans les tuyères, plus est grande la quantité de chaleur emportée par les gaz loin de l'ouvrage et cédée par ces gaz à la charge dans la cuve. Par la mesure de la charge morte d'azote, on a par conséquent un moyen de maintenir accordées les unes par rapport aux autres les quantités de chaleur agissant dans l'ouvrage et les quantités de chaleur agissant dans la cuve, et d'éliminer rapidement les perturbations dans l'équilibre thermique de l'ouvrage et de la cuve, ce qui a une importance considérable et ne peut être atteint ni par variation de la température du vent, ni par élévation de la charge de coke ni par aucun autre moyen.
Dans les hauts-fourneaux qui traitent des minerais riches, en morceaux et difficilement réductibles, il est moins important d'accorder exactement les unes par rapport aux autres les quantités de chaleur de la cuve et de l'ouvrage ; une réduction indirecte très importante n'est pas à envisager et le travail de la cuve, c'est à dire l'expulsion de l'acide carbonique, de l'eau d'hydratation et de l'humidité de la charge, a seulement une étendue minime ; par conséquent les
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gaz qui quittent l'ouvrage fournissent en quelque sorte aisément le travail de la cuve et il y a en général encore au gueulard un excès de chaleur élevé.
Lors du traitement de minerais fins, pauvres en fer, donnant beaucoup de perte au feu et humides, le travail de la cuve joue toutefois un rôle très important et une possibilité de réglage est d'autant plus nécessaire que d'ordinaire la valeur des pertes au feu dans de semblables minerais varie particulièrement fortement, Une possibilité de réglage est déjà spécialement d'une grande importance parce qu'il importe ici de régler les quantités de chaleur pour que les conditions de température restent identiques et favorables à l'allure de la réduction indirecte.
L'allure du travail de la cuve peut être constatée d'après différentes observations :
1) d'après la température du gueulard,
2) d'après le rapport de CO2; CO dans le gaz de gueulard,
3) par des dispositifs de mesure spéciaux qui mesurent par exemple la température de la charge descendante dans la partie inférieure de la cuve.
On peut par conséquent rendre l'intervention du réglage dépendante d'une indication de ces instruments de mesure et cela de telle manière que le conducteur du haut-fourneau effectue le réglage suivant ses observations, ou bien de telle manière que le réglage se fait directement automatiquement sous la dépendance d'une des grandeurs de mesure mentionnées.
Il peut également être avantageux de faire agir les mesures pour l'obtention de la température de l'ouvrage et celles pour l'obtention de l'allure du travail de la cuve sur un régulateur combiné qui commande alors de son côté, lorsque se présentent des rapports déterminés de ces grandeurs de mesure les unes par rapport aux autres, la teneur
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en oxygène du vent de soufflage.
Lors de la variation de la teneur en oxygène du vent de soufflage, la quantité de gaz insufflée, c'est à dire la somme du vent plus l'oxygène ajouté, peut rester constante. Ceci implique par exemple, dans le cas d'une élévation de la teneur en oxygène, une élévation de la quantité d'oxygène envoyée par unité de temps et par conséquent une allure accélérée du hautfourneau.
Dans beaucoup de cas il est avantageux de maintenir toujours constante l'allure du haut-fourneau.. On doit alors par exemple en cas d'addition accrue d'oxygène diminuer la quantité de vent dans une mesure telle que la quantité d'oxygène insufflée par unité de temps reste constante.
On peut influencer le travail du four à cuve non seulement par la teneur en oxygène du vent mais encore par le fait qu'on modifie en même temps que la variation de la teneur en oxygène la température du vent. De cette combinaison résultent d'autres possibilités pour influencer le rapport entre la température de l'ouvrage et la température de la cuve.
Si l'on élève la teneur en oxygène du vent seulement, la température de l'ouvrage augmente tandis que la température de la cuve, s'abaisse. Si l'on abaisse la température du vent seulement on abaisse, comme on le sait, non seulement la tem- pérature de l'ouvrage mais également la température de la cuve. Par une réunion des deux mesures, c'est à dire l'augmentation de la teneur en oxygène avec abaissement simultané de la température du vent, on peut par conséquent obtenir que la température de l'ouvrage reste sans changement mais que la température de la cuve s'abaisse toutefois.
On a observé dans le cas d'un semblable réglage du travail du haut-fourneau, qutune élévation de la température du vent n'agit pas de façon défavorable ou tout au moins pas
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dans une forte mesure sur l'ensemble de la marche du hautfourneau lorsqu'elle est compensée par un abaissement de la teneur en oxygène du vent.
Il est finalement possible, suivant la présente invention, d'obtenir une augmentation extrêmement intense de la température de l'ouvrage par le fait qu'on élève simultanément la teneur en oxygène et la température du vent de soufflage.
Comme ces deux mesures ont une action en sens opposé sur la température de la cuve, on possède ainsi un moyen d'élever la température de l'ouvrage, mais de maintenir en même temps sans changement la tempétature de la cuve.
L'amplitude de la variation de la teneur en oxygène du vent peut être très minime pour la réalisation du réglage décrit ci-dessus. Il suffit en général de faire varier des deux cotés la teneur en oxygène, par rapport au fonctionnement normal, de 1% rapporté à l'air, pour provoquer l'effet désiré en peu de temps. On marche donc avantageusement normalement avec un enrichissement minime en oxygène, par exemple à 23% d'oxygène dans le vent de soufflage et l'on passe pour le réglage à 24% et jusqu' à 25% ou à 22% et jusqu' à 21%
On peut également matcher normalement avec le vent ordinaire et ajouter en vue de réglage suivant les besoins, de l'oxygène ou de l'azote qui sont obtenus tous deux lors de la production d'oxygène dans des installations usuelles et peuvent être emmagasinés dans des réservoirs.