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On a constaté que dans un haut-fourneau à chargement par cloche, il se produit un classement du minerai et du coke, le fin tombant sensible- ment à la verticale du bord de la cloche, le gros se répartissant entre la partie centrale et la partie périphérique, en porportionsvariables suivant le mode de chargement et le rapport des diamètres du gueulard et de la clo- cheo
Le haut-fourneau comporte donc une zone annulaire cylindrique de fin, moins perméable, à la verticale du bord de la cloche, entre une zo- ne centrale et une zone périphérique plus perméables. Suivant le rapport des diamètres et la vitesse de pénétration du vent aux tuyères, le haut fourneau a tendance à travailler plus au-,centre ou à la paroi.
Dans les hauts-fourneaux à grand creuset, cette zone annulai- re cylindrique moins perméable, nuit à la bonne répartition des gaz et peut, dans certains cas, favoriser une zone inactive au centre du creuset (homme mort) constatée dans certaines usines.
Pour permettre aux gaz élaborés aux tuyères de se répartir équi- tablement entre la partie centrale et la partie périphérique du haut-four- neau, il faut donner à la cloche du gueulard un diamètre assez grand, de façon que le diamètre de l'anneau de fin se trouve en pro j e cti on hori zontale à une distance telle du nez des tuyères que, la force de pénétration du vent étant donnée, une partie du courant gazeux pénètre vers le centre du haut fourneau, tandis que l'autre reste en deçà de l'anneau de fin et tra- vaille sur la paroio
Par suite de l'imperméabilité relative de l'anneau de fin, les deux courants gazeux ascendants cheminent plus ou moins indépendants.
Tout se passe dans la répartition des gaz comme si l'on avait affaire à deux hauts-fcurneaux concentriques entre lesquels les échanges sont relativement difficiles.,
C'est ce qui explique que dans de nombreux essais de prélève- ment d'échantillons de gaz dans la cuve à divers niveaux et profondeurs, on ait trouvé des courbes d'égale teneur en CO et CO, ou encore des isothermes accusant de grandes variations sur un morne diamètre.
Pratiquement, le diamètre de la cloche du gueulard étant déter- miné une fois pour toutes suivant l'expérience acquise avec des hauts-four- neaux antérieurs, on n'a d'autre ressource pour agir sur l'importance re- lative des deux courants gazeux, que d'agir sur la soufflante, c'est-à-dire sur la vitesse de marche du haut-fourneau.
Un autre phénomène maintes fois constaté est qu'au moment de l'introduction de la charge dans le hart-fourneau, on observe une baisse de la pression de gaz dans la conduite de prise de gaz ; baisse est due au fait que le minerai dans sa chute constitue un véritable voile qui s'op- pose momentanément au passage du gaz allant du centre du hautfourneau vers les prises de gaz. La section de passage étant fortement diminuée, le gaz, dont la vitesse est accrue, agit comme si l'on voulait réellement dépoussié- rer le minerai et entraîne non seulement les particules pulvérulentes mais encore des éléments moins fins qui seraient restés dans le haut-fourneau s' ils avaient pu atteindre le haut des charges en échappant à cette "ventila- tion".
C'est pour récupérer une partie de ces éléments que dans beaucoup de hauts-fourneaux on construit de grandes conduites ascendantes de prise de gaz.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil de répartition de la charge plus particulièrement destiné au cas où celle- ci est constituée par du minerai concasséou non comportant une assez forte proportion d'éléments fins, et qui remédie aux inconvénients sus-indiquéso L a plupart des appareils de répartition descharges, antérieu-
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rement décrits ou utilisés, ont pour but de distribuer les éléments fins sur la section totale de la cuve ou suivant un cylindre plus ou moins éloigné de la paroi. Ces éléments fins viennent occuper les vides laissés libres entre les plus gros morceaux et augmentent la résistance moyenne opposée par la charge au passage des gaz.
En outre, la charge forme autour de la cloche, et au-dessous de celle-ci, pendant son déversement, un voile tronconique que les gaz doivent traverser.
Le procédé de répartition de la charge, objet de J'invention, consiste d'une part à créer dans le voile ou nappe formé par le minerai se déversant autour de la cloche, des passages ou trouées pour les gaz, qui suivent ainsi un circuit indépendant de celui du minerai et se rendent aux conduites de sortie de gaz sans entraîner de particules de minerai et, d' autre part, à agencer ces passages ou trouées de manière que les parties fines de la charge se répartissent non plus suivant une zone circulaire et continue, mais suivant des zones localisées ou colonnes laissant entre elles des secteurs plus perméables ou meurtrières, ce qui permet, notamment au vent de certaines tuyères disposées en regard desdits secteurs, une pénétration plus profonde et augmente la section active du creuset.
Suivant un mode de-réalisation de l'invention, les passages ou tiouées sont obtenus au moyen de bras creux ou gouttières renversées, disposées en étoile, soit au-dessous de la cloche, soit à la base de celle-ci, lesdits bras pouvant être solidaires de ladite cloche ou articulés sur elle.
Les bras ou gouttières sont en forme de toit ou surmontés de dièdres formant toit et sont disposés de manière que des "meurtrières" soient formées en. regard de certaines tuyères; dans ces conditions le vent de ces tuyères arrive jusqu'à la partie centrale du haut-fourneau, tandis que le vent des autres tuyères assure un soufflage périphérique.
Pour éviter des erreurs d'interprétation, on fera remarquer qu'il ne s'agit évidemment pas, dans l'esprit de l'inventeur, de considérer que dans la répartition classique l'anneau de minerai fin descend verticalement jusqu'au bas du fourneau et que le vent des tuyères lui-même vient s'y écraser (diverses études ayant montré que, devant ces dernières, se trouve une zone de combustion plus ou moins vide de matières solides et que le minerai lui-même ne descend pas au delà d'une zone dans les étalages dont la température correspond à la fusion de ses éléments.
Le but de la répartition étoilée des éléments fins du mineiai et du coke est de créer, dans la charge, des meurtrières plus perméables permettant aux gaz élaborés dans la zone de combustion de se répartir judicieusement au niveau de la zone de fusion et de leur donner la possibilité, dans leur ascension dans la cuve, de mieux équilibrer les pressions et les vitesses entre la partie centrale et la partie périphérique, donc de régulariser leur composition et température et d'améliorer leur action sur le minerai.
Conformément à l'invention, on peut facilement régler l'importance du soufflage central et du soufflage périphérique en modifiant la section des tuyères correspondantes ou en les baguant.
L'invention a enfin pour objet certains dispositifs d'exécution pour la mise en oeuvre du procédé.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une coupe verticale schématique et partielle de la partie supérieure d'un haut-fourneau muni d'un répartiteur de charge conforme à l'invention, la coupe étant faite par I-I de la figure 2.
La figure 2 est une coupe horizontale par II-II de la figure 1 pour la partie gauche de la figure et par IIa-IIa de la figure 1 pour la partie droite de la figure.
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La figure 3 est une coupe verticale par III-III de la figure
1.
La figure 4 est une vue schématique montrant, en développement partiel, la disposition des tuyères et des éléments du répartiteur par rap- port à la chargeo
La figure 5 est une variante de la figure 1, dans le cas d'une cloche avec bras déflecteurs.
La figure 6 est une vue de détail en plan de la cloche repré- sentée fige 50
La figure 7 est une coupe par VII-VII de la figo 6.
La figure 8 est une demi-coupe horizontale schématique de la cuve sur laquelle est indiquée la position des tuyères, montrant par rap- port à celles-ci la position de colonnes d'éléments fins et des "meurtriè- res" plus perméables constituées par le minerai groso
La figure 9 est une vue d'une variante de la cloche représentée figo 5,avec bras déflecteurs pivotants.
La figure 10 est une vue de détail de la figo 90
La figure 11 est une coupe par XI-XI de la fige 100
Dansle mode de réalisation représenté figures 1 à 3, corre s- pondant à un haut-fourneau à douze tuyères, l'appareil de répartition, si- tué entre le cône de chargement ou cloche!!: et le niveau supérieur des char- ges 12- et le niveau supérieur des charges b (fig. 4) est constitué par une pièce cylindrique centrale c (dite cigare) maintenue en place et fixée à la paroi métallique du gueulard par la tôlerie ou des profilés al.
Cette pièce est ouverte à sa base et obturée à sa partie supérieure par un fond cl; elle a la particularité d'être munie de bras en étoile ou prolongements radiaux d creux, c'est-à-dire en forme de gouttières renversées comme on le voit figure 3, destinés à diriger le gaz depuis le centre du hautfourneau jusqu'aux prises de gaz e, (qui peuvent etre au nombre de deux), ainsi qu'il est représenté par lesflèches f.
Les bras d sont, dans la partie correspondant'à la chute du minerai, avantageusement surmontés par des toits en forme de dièdres.
C'est dans les intervalles ou secteurs libres gl g en 2 et 4) existant entre les bras que passe le minerai descendant lorsqu'il est déversé par l' abaissement de la cloche a. Le voile que constitue le minerai dans sa chute n'obture donc que les secteurs situés entre les braso La section de ces derniers est calculée pour assurer l'évacuation suffisante du gaz vers la partie périphérique du gueulard d'où ils se dirigent vers les rises de gaz sans avoir à traverser le minerai dans sa chute, donc sans entraîner un supplément de poussièreo
Comme le montre le dessin les toits g sont en forme de dièdres qui peuvent être symétriques, mais il va de soi que l'on pourrait remplacer ces toits par des plans inclinés.
Le nombre de bras en étoile que comporte le répartiteur est égal à la moitié du nombre des tuyères normales du haut-fourneau, l'axe de chacun @ d'eux se trouvant rigoureusement sur la verticale d'un tuyère ainsi qu'il est représenté sur la figure 4 où l'on a indiqué schématiquement par rapport aux tuyères N 1 à 6, la di spo si ti on de la charge b et des toitsg, des bras d, du répartiteur c.
Les éléments fins tombant sur ceux-ci glissent sensiblement à l'aplomb de chacun des bras et se répartissent donc radialement.- l'inclinai- sonde--la face supérieure des toits étant telle que les éléments gros qui se déversent sur un des bras se trouvent projetés sous les bras contiez du répartiteuro
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Sur la figure 4, on a indiqué en traits pointillés le trajet de descente du fin, en traits mixtes celui du moyen et en traits mixtes à deux points celui du gros.
Les tuyères de rang impair (par exemple) se trouvant à l'aplomb des bras de l'appareil soufflent donc dans un plan vertical où la propor- tion d'éléments fins est réduite, donc relativement plus perméable, et ont tendance à atteindre la partie centrale du haut-fourneau. (fig. 8).
Les tuyères intermédiaires (de rang pair) au contraire trou- vant devant elles une partie moins perméable de la charge du fait que la proportion d'éléments fins est prépondérante, travaillent plus près de la paroi.
Dans le chargement classique, on a un cercle de soufflage uni- forme réalisant un soufflage central ou périphérique sur lequel on a rela- tivement peu d' acti on.
Avec le chargement radial ménageant des "meurtrières" plus perméables on obtient à la fois un soufflage central et périphérique que certains ont essayé de réaliser par un double réseau de tuyères à pressions différentes.
On peut alors, conformément à l'invention, agir sur l'impor- tance relative du soufflage au centre et à la périphérie et cela en modi- fiant, par exemple, la section des tuyères correspondantes ou en les baguant
Il a été indiqué ci-dessus que la partie supérieure des bras, ou les toits g, pouvaient être remplacés par des plans inclinés; on peut même envi sager pour chaque bras un plan orientable, soi t sur la droite, soit sur la gauche, de façon à modifier la répartition de la charge si le haut- fourneau le demande. On peut même concevoir que l'inclinaison de ces "déflec- teurs" soit variable. Cependant, pour conserver le principe d'une construc- tion simple et robuste, on préférera, en général, ne procéder à ces modifi- cations que rarement et au cours d'un arret du haut-fourneau.
Beaucoup de hauts-fourneaux modernes ne comportent pas, sous la grande cloche, d'éléments chaudronnés dits "Cigares". L'installation d' un tel cylindre muni de bras creux d'évacuation des gaz, pourrait conduire à des complications de construction.
Dans ce cas, on peut encore-créer, dans une certaine mesure, un circuit de gaz répondant à la même préoccupation sans qu'il soit nécessaire d'installer le répartiteur décrit ci-dessus.
Il suffit alors, conformément à l'invention, de disposer les bras ou déflecteurs radiaux, à la base de la cloche dont ils peuvent faire partie intégrante, comme montré en dl, fig. 5 à 8.
Ces bras d1 sont beaucoup moins longs que dans le cas précédent, car il suffit qu'ils écartent latéralement le voile de minerai fin glissant le long des génératrices de la cloche au début de l'ouverture de celle-ci.
Pour un haut-fourneau susceptible de consommer des minerais en morceaux plus gros ou des ferrailles, si l'on craint que ces derniers restent accrochés à la partie supérieure des bras de la cloche, on peut désolidariser ceux-ci et réaliser (fig. 9 à 11) des bras ± indépendants suspendus au bas de la cloche a, chacund'eux étant mobile verticalement autour d'un axe horizontal h lui-même accroché à la cloche comme montré en a , un contrepoids i monté de manière réglable sur la tige h1 solidaire de 1 axe de pivotement h, maintenant le bras ± dans sa position horizontale normale.
Un morceau de minerai anormalement gros ou de ferraille arri- vant sur l'un des bras, ferait basculer ce dernier et trouverait alors son passage sans danger de se voir coincer entre le bras et le siège de la clo- che, ce qui s'opposerait à la fermeture de celle-ci.
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La cloche munie de bras fixesou basculants devra être guidée de façon que chacun d'eux reste toujours dans le même plan méridien à 1' aplomb d'une tuyère, Enfin, on peut monter ces bras d (fig. 1 à 4) ou d2 (figo 5 à 11) de manière à ménager la possibilité de leur faire subir u n déplacement an- gulaire dans le plan hori zontal dont l'amplitude sera Ò (ri étant le nombre de tuyères, c'est-à-dire deux fois le nombre de -bras de la cloche), on pourra ainsi éventuellement faire varier la position de chacune des colon- nes de minerai fin depuis le méridien d'une tuyère jusqu'au méridien de la tuyère voisineo
Il y a lieu de remarquer que dans un but de simplification, il n'a été question que de minerai dans la charge;
il est bien évident que la répartition du coke est profondément modifiée, celui-ci se dirigeant plus volontiers du côté des gros morceauxo
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitu- tion de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention; ainsi, par exemple, on peut adopter une orientation différente des bras tendant à donner aux gaz un mouvement giratoire.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de répartition de la charge plus particulièrement applicable au. cas d'un minerai concassé ou comportant une assez grosse quantité de fin dans les hauts-fourneaux à grande section de creuset, consistant, d'une part, à créer dans le voile ou nappe formé par le minerai se déversant autour de la cloche, des passages ou trouées pour les gaz, qui se rendent ainsi aux prises de gaz sans entraîner de parties fines de minerai et, d'autre part, à agencer ces passages ou trouées de manière que les par- ties fines de la charge se répartissent suivant deszones ou colonne s lais- sant entre elles des secteurs plus perméables ou "meurtrières, ce qui per- met notamment au vent de certaines tuyères disposées en regard desdits sec- teurs,
une pénétration plus profonde et augmente la section active du creu- seto
2.Procédé selon larevendication 1, caractérisé par le fait que pour le réglage du soufflage, on modifie l'importance du soufflage cen- tral produit par les tuyères qui se trouvent en regard des "meurtrières" par rapport au soufflage périphérique produit par les autres tuyères en modifiant, d'une manière appropriée, la section des tuyères correspondant à l'un ou l'autre des soufflages ou en les baguant.